گندزدایی آب با ازن
1403-04-17 1403-04-16 20:40گندزدایی آب با ازن
ازن چیست؟
قبل از صحبت درباره ی گندزدایی آب با ازن بهتر است تا کمی درباره ی گاز ازن گفت و گو کنیم . ازن ترکیبی شیمایی است که از سه اتم اکسیژن تشکیل شده است. این ترکیب در بالاترین لایه جو قرار داشته و در لایه‌ای به نام لایه ازن از زمین در برابر اشعه‌های مضر خورشید محافظت می‌کند. ازن بر روی زمین نیز قابل تولید بوده و کاربردهای مختلفی دارد. این ماده در دمای اتاق به صورت گازی بوده و در حالت رقیق بی‌رنگ و حالت غلیظ به رنگ آبی دیده می‌شود.
با پایین بردن دمای محیط به زیر منفی صد درجه سانتی‌گراد، ازن به صورت مایع می‌شود و حوالی 250 درجه سانتی‌گراد به جامد تبدیل خواهد شد. حلالیت آن دوازده برابر کمتر از کلبر بوده و با فلزاتی مانند آهن و منگنز، مواد شیمیایی شوینده و لاستیکی نیز واکنش می‌دهد.
نحوه تولید ازن و ویژگی‌های آن
برای تولید ازن، تنها به اکسیژن‌های هوا احتیاج است. مولکول‌های اکسیژن که دارای دو اتم اکسیژن هستند، پیوندشان توسط انرژی تولید شده به کمک منبع انرژی شکسته شده و به دو اتم بسیار فعال اکسیژن تبدیل می‌شوند. اتم‌های اکسیژن فعال در ادامه به مولکول‌های اکسیژن برخورد کرده و با آن‌ها پیوند تشکیل می‌دهند . در نتیجه این واکنش، مولکول سه اتمی ازن ایجاد می‌شود.
پربازده‌ترین شیوه تولید انرژی برای جداسازی پیوند کووالانسی بین دو اتم اکسیژن، روش تخلیه الکتریکی است. در این روش ولتاژی در حدود شش هزار تا بیست هزار ولت بین دو الکترود اعمال شده که در نتیجه آن یک قوس الکتریکی مولکول‌های اکسیژن را به ازن تبدیل می‌کند. به دلیل بار زیاد الکترونی که بر روی این ترکیب قرار دارد، ازن بسیار اکسنده بوده و می‌تواند برای گندزدایی در مصارف مختلف مورد استفاده قرار بگیرد.
نحوه گندزدایی آب با ازن
به دلیل خاصیت اکسیدکنندگی، تنفس مستقیم این ترکیب برای سلامت انسان بسیار ضرر دارد. با بالارفتن غلظت این ماده، ابتدا سرفه و سوزش چشم و گلو آغاز شده و در صورت ادامه داشتن و تماس با غلظت‌های بالای این ماده، سردرد و مشکل در گردش خون رخ خواهد داد. اما این ترکیب بسیار ناپایدار بوده و پس از اکسید کردن و تغییر بار الکترونی سطح خود، سریعا به حالت اکسیژنی برمیگردد و در جو آزاد می‌شود. بنابراین، ازن در محیط آبی باقی نمانده و ترکیبات مضر برای سلامت انسان را تولید نخواهد کرد.
به دو روش مستقیم و غیرمستقیم عمل گندزدایی آب با ازن انجام می شود. به صورت مستقیم، ازن که نیازمند الکترون بیشتر برای تبدیل شدن به اکسیژن که مولکولی پایدار است، سعی دارد بارهای الکترونی ترکیبات اطراف را به سمت خودش بکشد. این ترکیبات می‌توانند جداره یک میکروب و یا یک ترکیب شیمایی محلول آب باشد. در مسیر غیرمستقیم نیز، این ترکیب با آزاد کردن مولکول هیدروکسیل در آب، آلاینده‌ها را با قدرت بیشتری از بین می‌برد، چون رادیکال هیدروکسیل پتانسیل اکسایش بالاتری نسبت به ازن دارد.
دلیل برتری ازن نسبت به دیگر ماده‌های شیمایی گند زدا
ترکیبات شیمیایی دیگری نیز هستند که عمل گندزدایی را انجام می‌دهند که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به کلر، دی‌اکسید کلر و کلر و آمین اشاره کرد. یکی از مشکلات تصفیه‌خانه‌ها، ترکیبات ثانویه و جانبی این مواد شیمیایی هستند که در مسیر تصفیه آب ایجاد می‌شوند. بنابراین بیشتر محل‌های تصفیه پساب به دنبال استفاده کمتر از این مواد هستند.
اما وجود روزافزون مواد آلاینده و بیماری‌زای موجود در آب‌ها، تصفیه‌خانه‌ها را مجبور به استفاده بیشتر از گندزداهای شیمیایی می‌کند. با توجه به این مسائل، در دو سمت مسیر برای تصفیه آب مشکل وجود دارد. با افزایش بیشتر گندزداها ترکیبات مضر افزایش میابند و با کاهش این گندزدا، ترکیبات بیماری‌زا در آب باقی خواهند ماند و از بین نخواهند رفت. درنتیجه، استفاده از روشی که ترکیبات ثانویه ایجاد نکند و ماده‌ای بسیار قوی در گندزدایی باشد انتخاب مناسبی برای تصفیه‌خانه‌ها خواهد بود. به همین دلیل، ازن بهترین تصفیه‌کننده شیمیایی در جهان شناخته می‌شود.
کاربردهای گندزدایی آب با ازن
ازن با خاصیت اکسیدکنندگی بالایی که دارد می‌تواند به دو صورت اصلی به ضدعفونی آب با ازن کمک کند. در محیط آب‌های تصفیه نشده، میلیون‌ها ذرات ریز زنده وجود دارند که میکروارگانیسم نام دارند. این ذرات کوچک زیستی می‌توانند شامل باکتری، ویروس، جلبک و یا تک‌یاخته‌هایی باشند که برای سلامت انسان مضر هستند. بعضی از این میکروارگانیسم‌ها سبب بیماری‌های دستگاه گوارش شده و بعضی دیگر باعث بیماری‌های پوست و مو هستند.
برای از بین بردن این موجودات، باید دیواره سلولی آن‌ها به کمک مواد اکسنده از بین برود. ازن با خاصیت اکسندگی بالایی که دارد می‌تواند در ساختار سلولی این موجودات اختلال ایجاد کرده و آن‌ها را به راحتی از بین ببرد. علاوه بر مشکلاتی که میکروارگانیسم‌ها می‌توانند برای سلامت انسان ایجاد کنند، آن‌ها می‌توانند در درزهای لوله‌های تأسیسات کارخانه‌ای تجمع کرده، رشد کنند و لوله‌ها را مسدود کنند. به همین دلیل، استفاده از گندزدایی چه برای مصارف خانگی و چه صنعتی اهمیت بالایی دارد.
کاربرد دیگر ضدعفونی آب با ازن، به نامحلول کردن ترکیبات برمیگردد. ذراتی در آب محلول هستند که زنده نیستند اما می‌توانند مشکلات زیادی را برای تأسیسات کارخانه‌ای که با آب کار می‌کنند و یا بدن انسان ایجاد کنند. ازن با اکسید کردن این ترکیبات آن‌ها را به حالت نامحلول در آورده و باعث می‌شود که به راحتی در آب رسوب کنند. پس از رسوب کردن، به کمک فیلتر این ترکیبات که غالبا آهن و منگنز هستند از محیط آبی جدا می‌شوند.
درنتیجه ازون با اکسید کردن مواد آلی و غیرآلی که سبب آلودگی آب می‌شوند و با خنثی کردن بار سطحی کلوئیدهای موجود در آب، آن‌ها را لخته می‌کند و رسوب می‌دهد. با اکسید کردن میکروارگانیسم‌ها و ذرات موجود، بو و رنگ بد آب نیز از بین می‌رود.
چگونگی تخریب باکتری‌ها توسط ازن
در ضدعفونی آب با ازن، ازن با حمله به پیوندهای دوگانه چربی‌های غیر اشباع در سطح سلول‌های باکتریایی غشای سلولی آن‌ها را تخریب کرده و که درنهایت محتویات درون آن‌ها را به بیرون می‌ریزد و بیماری‌زایی خود را از دست می‌دهند. پس از تخریب دیواره سلولی، ازن به سراغ لیپوپروتئین، لیپوساکارید و پروتئین‌های سلولی رفته و ساختار همه آن‌ها را از بین می‌برد. با از بین رفتن آنزیم‌ها و مواد ژنتیکی سلول، میکروارگانیسم‌ها دیگر زنده نخواهند بود و بیماری‌زایی خود را از دست می‌دهند.
قدرت ضدعفونی بالای ازن در برابر میکروارگانیسم های موجود در آب
یکی از موارد پراهمیت گندزدایی آب با ازن ، گندزدایی میکروب‌های موجود در آب است. همان‌طور که گفته شد، ازن با تخریب دیواره و غشای سلولی این موجودات را از بین می‌برد. بنا بر تحقیقات انجام شده، ازن در مقایسه با کلر، ماده‌ای که سال‌هاست برای گندزدایی آب مورد استفاده قرار میگیرد، 25 برابر قدرت داشته و در زمان کمتری نسبت به دیگر گندزداهای موجود در بازار عمل گندزدایی را انجام می‌دهد.
ازن نسبت به کلر مکانیسم عمل متفاوتی برای از بین بردن میکروب‌ها داشته و توانایی بیشتری برای تجزیه باکتری‌ها و ویروس‌ها از خود نشان می‌دهد. از باکتری‌های بیماری‌زا می‌توان به سالمونلا، وبا و شیگلا اشاره کرد و از تکیاختههای بیماری‌زا به ژیاردیا و لامبیا توجه داشت. ضدعفونی آب با ازن 99 درصد این موجودات را از بین می‌برد و سلامت آب آشامیدنی را تضمین می‌کند.
ازن به عنوان یک اکسنده قوی در برابر ترکیبات سمی آب
برای تصفیه آب آشامیدنی معمولا از ازن استفاده می‌شود. ازن می‌تواند طعم و بوی ناخوشایند آب را کنترل کرده و فلزاتی مانند آهن و منگنز را با اکسید کردن از بین ببرد. اهمیت اصلی استفاده از ازن برای ضدعفونی آب‌های بازیافتی شکستن ترکیبات آلی همراه با آهن و منگنز است. با برطرف کردن ترکیبات آلی و غیرآلی که سبب رنگ در آب می‌شوند، رنگ‌ها در آب شرب کاهش یافته و ضدعفونی آب با ازن انجام می‌شود.
ترکیبات مولد طعم نیز در آب شرب حضور دارند که به ترکیبات فنولیک شهرت دارند که در ضدعفونی آب با ازن از بین می‌روند. همچنین، ترکیبات سرطان‌زا مانند آفت‌کش‌هایی که به آب شرب راه یافته‌اند نیز باید از آب حذف شوند. طبق تحقیقات انجام شده ترکیبات مالانیون و پاراتیون، دسته از حشره‌کش‌های سرطان‌زا، به اسید فسفریک تبدیل می‌شوند که ماده‌ای بی‌خطر برای سلامت انسان محسوب می‌شود.
مزایای استفاده از ازن
ازن به دلیل ناپایدار بودن می‌تواند پس از مدتی دوباره به اکسیژن که ترکیب مهمی در هوای اطراف ما را تشکیل می‌دهد تبدیل شود. همچنین با کمک دستگاه‌های کوچک نیز ازن به راحتی قابل تولید است. با توجه به این دو مورد، ازن در محل قابلیت تولید داشته و نیازی به ذخیره آن در مخازن مخصوص و تجهیزات جابه‌جایی آن نیست که این مورد هزینه تولید و نگهداری از آن را به مراتب پایین می‌آورد.
علاوه بر این مورد، گاز ازن پس از مدتی از تولید خود از بین می‌رود و ترکیبات سمی مضری مانند هالومتان را تولید نمی‌کند. به همین دلیل، ازن بدون مشکلات سلامتی و جابه‌جایی می‌تواند آب را ضدعفونی کند. عدم نیاز به ماده مصرفی، زمان گندزدایی پایین‌تر و قدرت گندزدایی بالاتر نسبت به مواد دیگر، عدم ایجاد ترکیبات سمی و مضر جانبی در مسیر گندزدایی، مناسب بودن برای محیط‌زیست، عدم نیاز به روش‌های جانبی برای افزایش کارایی آن و هزینه‌های بسیار پایین استفاده از مزایای استفاده از ازن در تصفیه پساب‌ها محسوب می‌شود.
کاربرد دستگاه‌های تولیدکننده گاز ازن یا ازن ژنراتور
از دستگاه ضدعفونی آب با ازن در صنایع مختلف و همچنین برای مصارف خانگی استفاده می‌شود. به تعدادی از محل‌های کاربرد این دستگاه در زیر اشاره می‌شود:
- محل‌های تصفیه آب و پساب‌های شهری و صنعتی
- کارخانه‌های محصولات غذایی و نوشیدنی برای شست و شوی تجهیزات و دستگاه‌ها و ضدعفونی مواد غذایی
- کارخانه‌هایی که آب صنعتی مورد نیاز خود را تصفیه می‌کنند، مانند صنایع دارویی، صنایع شیمیایی و پتروشیمی نفت و گاز، صنایع نساجی و رنگ‌سازی
- صنایع کشاورزی برای از بین بردن انگل‌ها و مواد شیمیایی علف‌کش موجود در خاک
- استخرهای شنا، اما باید در نظر داشت که مقدار ازن مجاز برای استخر در حدود 1 ppm بوده و تجهیزات انتقال آن به آب استخر طوری باید تنظیم شوند که قبل از ورود آب به محیط استخر جدا شود، چون حضور ازن در آب استخر برای شناگران بسیار خطرناک است. همچنین، به دلیل دمای بالای آب استخر برای ازن که گازی بسیار فرار است، باید دستگاه‌های تزریق کننده ازن به آب استخر طوری تنظیم شوند که استاندارد بالایی برای گندزدایی داشته باشند.
- ساختمان‌های بیمارستانی و آزمایشگاه‌های تحقیقاتی برای ضدعفونی آب خروجی و جلوگیری از ورود میکروارگانیسم‌ها و ترکیبات شیمیایی مضر و بیماری‌زا به طبیعت
- استخرهای پرورش آبزیان
- تجهیزات برودتی و حرارتی مثل برج‌های خنک‌کننده
معرفی قابلیت‌های دستگاه‌های تولیدکننده ازن
دستگاه‌هایی که ازن تولید می‌کنند باید ویژگی‌های مخصوصی داشته باشند که مشکلی برای خریداران خود ایجاد نکنند. دستگاه ازن ژنراتور یا تولیدکننده ازن قابلیت کنترل ازن خروجی از 10 تا 100 درصد و تولید ازن با کمک پدیده تخلیه الکتریکی را دارد.
این دستگاه‌ها به سیستم خنک‌کننده هوا مجهز بوده و با سیستم‌های ضد حریق و محافظت از جان ایمنی را حفظ می‌کند. این دستگاه‌ها به دلیل داشتن پوشش ضد رطوبت قابلیت استفاده در مکان‌های مرطوب تصفیه‌خانه‌ها را دارند. همچنین، برای استفاده در مکان‌های مرطوب، شرکت‌های سازنده دستگاه‌های تولیدکننده ازون، پوششی مقاوم و غیرهادی را روی تجهیزات الکتریکی نصب می‌کنند. قطعات این دستگاه‌ها باید در برابر ازن مقاوم بوده و با رنگ‌های الکترواستاتیک در برابر خوردگی نیز مقاوم باشند.
نکات پایانی استفاده از ازن برای گندزدایی آب
ازن ماده‌ای بسیار اکسنده بوده و برای گندزدایی آب بسیار مناسب است. اما نباید از اثرات منفی تماس به آن بی‌خبر بود. ازن می‌تواند برای سلامت انسان خطرناک باشد، بنابراین دستگاه تولیدکننده آن باید از استاندارد بالایی برخوردار باشد. همچنین، اتکا کامل به گندزدایی صنعتی یا آب استخر با ازون انتخاب کاملی نبوده و باید به کمک منعقدکننده‌های دیگر کارایی ازن را برای ضدعفونی آب بالا برد. چون ازن به سرعت در آب تجزیه شده و برای ضدعفونی آلودگی‌های ثانویه اثری ندارد. غلظت‌های 0.05ppm از ازن نیز بوی بسیار نامطبوعی داشته و خورنده است. به همین دلیل، در کنار ضدعفونی آب با ازن معمولا از کلر، منعقدکننده‌های دیگر و فیلترهای مختلف استفاده می‌شود.
