ازن چیست و چه کاربرد هایی دارد؟

shamimsharifازنLeave a Comment

خصوصیات فیزیکی و شمیایی ازن

ساختار شيميايي ازن

ازن مولکولی غیرآلی با فرمول شیمیایی O3 است. این مولکول گازی شکل که از سه اتم اکسیژن تشکیل شده است، مولكولی قطبي با فاصله پيوند O – O برابر با ۱۲۷٫۲ pm مي باشد. زاويه پيوند O – O – O نيز در این مولکول برابر ۱۱۶٫۷۸° مي‌باشد.

زاویه پیوند اتم های اکسیژن در مولکول ازن

زاویه پیوند اتم های اکسیژن در مولکول ازن

خواص فيزيكي و شيميايي

ازن در دمای بالاتر از ۲۵ درجه سانتی گراد در آب به سختي حل مي‌شود و بسيار فرار است، ولی حلالیت آن در حلال هاي غير قطبي مثل تترا كلريد كربن يا فلوروكربن به نسبت بیشتر است و به صورت يك محلول آبي در مي آيد.

 

پارامتر
مقدار
فرمول مولكولي
O3
مشخصه كلي
گاز اكسيد كننده
رنگ
آبي كم رنگ، بي رنگ
وزن مولكولي
۴۸٫۰ g/mol
غلظت
تا ۱۸% وزني در اكسيژن
نقطه جوش
-۱۱۱٫۹°C (1 atm) ، مايع آبي تيره
نقطه ذوب
-۱۹۲٫۵°C (1 atm) ، جامد بنفش تيره
دماي بحراني
-۱۲,۱°C
فشار بحراني
۵۴,۶ atm
چگالي به شكل گاز
۲,۱۴ kg O3/m3 @ 0°C 1013mbar
چگالي به شكل مايع
۱۵۷۴ kg/m3 (NTP)
چگالي به شكل جامد
۱۷۲۸ kg/m3 (-183°C)
چگالي نسبي نسبت به هوا
۱,۷
حلاليت در آب
۳ ppm at 20 °C
گرماي تشكيل
۱۴۴٫۷ kJ/mole
زاويه پيوند
۱۱۶°
پتانسيل الكتروشيميايي
-۲,۰۷ V
ساختار مولکولی ازن

ساختار مولکولی ازن

بعضي تركيباتي كه توسط ازن اكسيد مي‌شوند

  • آمونياك
  • فنوليك
  • مواد شوينده
  • باكتري‌هاي موجود در غذا و روي سطح پوست
  • اسيد فوليك
  • تانيك اسيدها (نشات گرفته از اسيدهاي گياهي)
  • سولفيدها
  • سيانيدها
  • اسپور قالب (بسيار موثر)
  • Amoebae (بسيار موثر)
  • آرسنيك
  • ديوكسين
  • دود سيگاركه حاوي ۴ بيليون ذره و بيش از ۱۵۰۰ تركيب است
  • هالوفرم ها
  • پركلرات بي فنيل ها (به طور همزمان با استفاده از اشعه ماوراء بنفش)
  • فنل
  • تري هالومتان (محصول سمي حاصل از واكنش كلر و جلبك)
  • اكثر فلزات (به جز طلا، پلاتينيوم و ايريديوم)
  • تركيبات نيتروژن و كربن
  • و…

کاربرد های ازن

ازن به عنوان يک اکسنده بسيار قوی، قابليت های زيادی در مصارف صنعتی و خانگی دارد و اثرات زيست محيطی زيان بار ندارد. از جمله کاربردهای آن می توان به ‌موارد ‌زير اشاره کرد :

۱- تصفيه آب

۲- تصفيه هوا

۳- تصفيه فاضلاب

۴- از بين برنده انگل خاک

۵- استفاده در ضدعفونی سبزيجات و ميوه جات

۶- کاربرد در انبارهای مرکبات، ميوه جات، غلات و دانه های خوراکی

۷- استفاده به عنوان علف­کش در کشاورزی

۸- استفاده در آب استخر

۹- ضد عفونی وسايل بيمارستانی

۱۰ – بازيابی روغن های صنعتی

۱۱- کاربرد در دامداری­ها و کشتارگاه­ها

۱۲- استفاده در صنايع غذايی

۱۳- استفاده در صنايع نساجی

۱۴-استفاده در برج های خنک­کننده و چيلرها

۱۵-رنگ ­سازی

۱۶- تصفيه ­پساب کمپوست

ویژگی های کاربردی ازن

ازن را همه به عنوان ماده ای که در لایه بالایی جو زمين انباشته شده و لايه محافظی در مقابل اشعه زيان آور ماوراء بنفش خورشيد است، می شناسند. ازن (O3)، آلوتروپ سه اتمی اکسيژن يا ‌« اکسيژن فعال»، يکی از اجزاء طبيعی هوايی است که ما هر روزه تنفس می­­کنيم. اين گاز زمانی تشکيل می­گردد که مولکول های O2 توسط پرتوهای فرا بنفش خورشيد و يا قوس الکتريکی به دو اتم اکسيژن مجزا تفکيک می­ شود. اتم های آزاد اکسیژن در گروه های سه اتمی ترکيب شده و ازن را به وجود می­ آورند. ازن اکسيد کننده ای قوی و در عين حال ناپايدار به شمار می رود. گاز ازن به دليل کوتاهی نيمه عمر، ‌قابل ذخيره کردن در مخازن نمی ­باشد. از اين رو استفاده از ازن منوط به توليد آن در محل مصرف می­ باشد.

ازن سبب اکسيد شدن مواد ارگانيکی خاک و بقايای گياهی و در نتيجه سبب رها شدن و پخش مواد غذايي مورد نياز گياه می ­گردد. اکسيد شدن مواد ارگانيکی روی ذرات رس سبب تغييراتی در سطوح اين ذرات و جمع شدن آن ها شده، در نتيجه سبب افزايش نفوذ­پذيری خاک و مانع از پراکندگی ذرات مي گردد. همچنين ازن زنی به آب سبب تجمع اسيد نيتريک (HNO3) که منبعی از نيتروژن است، برای گياهان می گردد.

نقش ازن در تصفيه آب و خاک و همچنين پساب به عنوان يک عامل اکسيد کننده و يک ترکيب ميکروب کش حائز اهميت بوده و دارای دو خاصيت بسيار مهم در ارتباط با محيط اطراف خود می باشد.

۱) قدرت گندزدايی بالا

تحقيقات نشان می دهد که گندزدايی توسط ازن حاصل اثر مستقيم آن بر باکتری ها و تجزيه ديواره سلولی باکتری ها می­باشد،‌که از اين نظر با مکانيسم عمل کلر در فرآيند گندزدايی متفاوت است. باتوجه به قدرت بالای گندزدايی ازن در مقايسه با ساير گندزداها زمان کمتری جهت تکميل فرآيند گندزدايی مورد نياز می­ باشد. بررسی ها همچنين بيانگر توانايی بيشتر ازن در از بين بردن ويروس ها در مقايسه با ساير گندزداها است.

۲) ازن به عنوان اکسيد کننده قوی

با توجه به خاصيت الکترون کشندگی اکسيژن، ‌ازن تمايل بسيار زيادی به کاهش عدد اکسايش يکی از اکسيژن های خود دارد. می توان گفت ازن اکسيد­کننده ای بسيار قوی است، به طوری که پتانسيل کاهش آن رقم بالای V 2.07 است. قدرت اين اکسيد­کننده در شفاف سازی محيطی با کيفيت بالا فوق العاده با اهميت و مهم است. ازن مواد معدنی را به طور کامل اکسيد نموده و موجب ته نشينی و حذف آن ها می ­گردد. ازن در بر طرف نمودن ترکيبات آلی و رنگی نقش بسزایی دارد، به طوري که به عنوان يک جلا دهنده مناسب برای سطوح مختلف و حذف کننده کدورت آب کاربردهای فراوانی دارد. ازن همچنين قادر است ترکيبات فنوليک و ديگر ترکيبات و ميکروارگانيسم های مولد بيماری را در خاک از بين ببرد و محيطی فرح بخش با قابليت بالا جهت تنفس به وجود آورد. ازن تمايل بسياری به واکنش با ترکيبات غير اشباع ‌يعنی ترکيباتی که دارای پيوندهای دوگانه و سه گانه هستند دارد. از جمله می توان به پيوندهای C=C، C=N و N=N اشاره کرد. با توجه به اين ويژگی، ازن توانايی فوق العاده ای در اکسيد کردن چربی ها دارد.

قابليت ازن در اکسيدکنندگی به همين جا ختم نمی شود،‌ بلکه ترکيبات ساده قابل اکسايش از قبيل  S-2مانند ترکيب (H2S) را به گونه هايی با عدد اکسايش بالاتر تبديل می کند. اکسايش اين ترکيبات به حدی راحت است که به محض تماس ازن شروع به اکسيد شدن می کنند و واکنش آن ها از لحاظ سينتيکی با سرعت بالايی رخ می دهد.

 

  • بالا بودن قدرت اكسيد كنندگي ( تا ۵۰ برابر قوي تر از كلر)
  • تاثير گذاري بر طيف گسترده‌اي از ميكروارگانيزمها شامل ميكروب‌ها، باكتري‌ها (تا ۳۱۲۵ برابر سريعتر از كلر) و ويروس‌ها (۱۰۰۰-۶۰۰ برابر سريعتر از كلر)
  • قدرت ضد عفوني بالا حتي در غلظت كم
  • موثر بودن فرايند ازناسيون در زمان كم (۱۰ تا ۳۰ دقيقه)
  • كسيداسيون مواد معدني نظير آهن، منگنز، سيانيدها، سولفيد‌ها و نيتريت‌ها و انعقاد جامدات محلول براي خالص نگهداشتن آب
  • عدم توليد هرگونه محصول جانبي هنگام تبديل شدن به كسيژن
  • باقي نماندن هيچ گونه ماده اضافي‌ بعد از فرآيند ازناسيون به دليل تجزيه شدن سريع ازن
  • كاهش يا حذف تعميرات استخر، مانند زنگ زدن يا خورگي تجهيزات و ديواره هاي داخلي استخر ناشي از مواد شيميايي قوي مثل كلر يا جوش‌شيرين
  • جلوگيري از انتقال بيماري‌ها مانند حصبه، وبا، هپاتيت، بيماري‌هاي قارچي و پوستي و 
  • كاهش ۷۰ تا ۹۰ درصدي در استفاده از مواد شيميايي و در نتيجه عدم سوزش در بيني و چشم
  • از بين بردن پاتوژن‌هاي مقاوم نسبت به كلر
  • سازگار بودن با محيط زيست و عدم توليد پساب‌هاي زيان بار براي محيط زيست
  • بي خطر بودن براي كاربر و اپراتور
  • عدم تغيير pH آب
  • افزايش اكسيژن در آب و محيط استخر و ايجاد شفافيت مضاعف در آب
  • خنثي كردن بوي بد، مزه و رنگ
  • مورد تائيد سازمان FDA (U S Food and Drug Administration) جهت مجاورت مستقيم با مواد غذايي 
  • افزايش طول عمر بسياري از مواد غذايي در انبارها
  • نداشتن مشكلات ايمني حمل و نقل و ذخيره سازي به دليل توليدشدن در محل
  • حذف هزينه ماهانه مواد شيميايي و دفع مواد زائد و در نتيجه مقرون به صرفه و موثر بودن آن با توجه به توليد الكتريكي آن در محل
  • كاهش هزينه انتقال و ذخيره مواد شيميايي خطرنك
  • بهبود ظرفيت فيلتر و مواد منعقدكننده، كاهش استفاده از منعقدكننده‌ها و كاهش احياء فيلتر
  • كاهش مصرف آب به علت افزايش كيفيت آن

مقايسه بين كلرزني و ازن‌زني در آب استخر

ازن

كلر

پارامتر

۳۱۲۵ بار سریعتر

۱

سرعت تاثیر گذاری نسبت به کلر

۵۰% قویتر

۱

قدرت تاثیرگذاری نسبت به کلر

دارد

ندارد

تاثير روي پروتوزوا به خصوص آميب

دارد (فضاي مفرح و نشاط‌آور)

ندارد (به علت تصاعد گاز كلر)

هواي مطبوع محوطه

ندارد

دارد

ناراحتی‌هاي تنفسي

ندارد

دارد

سوزش چشم

ندارد

دارد

خارش پوست

ندارد

دارد

ريزش مو

دارد

ندارد

يجاد شفافيت مضاعف

ندارد

دارد

ايجاد رسوبات روي كاشی‌هاي كف استخر و تجهيزات

ندارد

دارد

تغييرPH

ندارد

دارد

كاهش تاثير توسط آمونياك

بسيار كم

بسيار زياد

خورندگي تاسيسات

بسيار آسان

دشوار

بهره‌برداري و نگهداري

يك بار سرمايه‌گذاري

هزينه جاري مداوم بالا

هزينه‌ها

دارد (۱۰۰% رنگ‌بري در استفاده همزمان با فيلتر كربن)

ندارد

خاصيت رنگ‌بري

ندارد

دارد (كلروآمين)

توليد مواد خطرناك

اتوماتيك

دستي

نوع تزريق به آب

ميكرو ارگانيسم‌هايي كه توسط ازن از بين مي‌روند

BACTERIA

Achromobacter butyri NCI-9404
Aeromonas harveyi NC-2
Aeromonas salmonicida NC-1102
Bacillus anthracis
Bacillus cereus
B. coagulans
Bacillus globigii
Bacillus licheniformis
Bacillus megatherium sp.
Bacillus paratyphosus
B. prodigiosus
Bacillus subtilis
B. stearothermophilus
Clostridium botulinum
C. sporogenes
Clostridium tetoni
Cryptosporidium
Coliphage
Corynebacterium diphthriae
Eberthella typhosa
Endamoeba histolica
Escherichia coli
Escherichia coli
Flavorbacterium SP A-3
Leptospira canicola
Listeria (ozone?)
Micrococcus candidus
Micrococcus caseolyticus KM-15
Micrococcus spharaeroides
Mycobacterium leprae
Mycobacterium tuberculosis
Neisseria catarrhalis
Phytomonas tumefaciens
Proteus vulgaris
Pseudomonas aeruginosa
Pseudomonas
fluorscens (bioflims)
Pseudomonas putida
Salmonella choleraesuis
Salmonella enteritidis
Salmonella typhimurium
Salmonella typhosa
Salmonella paratyphi
Sarcina lutea
Seratia marcescens
Shigella dysenteriae

FUNGUS & MOLD SPORES

Aspergillus candidus
Aspergillus flavus (yellowish-green)
Aspergillus glaucus (bluish-green)
Aspergillus niger (black)
Aspergillus terreus, saitoi & oryzac
Botrytis allii
Colletotrichum lagenarium
Fusarium oxysporum
Grotrichum
Mucor recomosus A & B (white-gray)
Mucor piriformis
Oospora lactis (white)
Penicillium cyclopium
P. chrysogenum & citrinum
Penicillium digitatum (olive)
Penicillium glaucum
Penicillium expansum (olive)
Penicillium egyptiacum
Penicillium roqueforti (green)
Rhizopus nigricans (black)
Rhizopus stolonifer

PROTOZOA

Paramecium
Nematode eggs
Chlorella vulgaris (Algae)
All Pathogenic and Non-pathogenic forms of Protozoa

FUNGAL PATHONGENS

Alternaria solani
Botrytis cinerea
Fusarium oxysporum
Monilinia fruiticola
Monilinia laxa
Pythium ultimum
Phytophthora erythroseptica
Phytophthora parasitica
Shigella flexnaria
Shigella paradysenteriae
Spirllum rubrum
Staphylococcus albus
Staphylococcus aureus
Streptococcus ‘C’
Streptococcus faecalis
Streptococcus hemolyticus
Streptococcus lactis
Streptococcus salivarius
Streptococcus viridans
Torula rubra
Vibrio alginolyticus & angwillarum
Vibrio clolarae
Vibrio comma
Virrio ichthyodermis NC-407
V. parahaemolyticus

VIRUS

AIDS
Adenovirus (type 7a)
Bacteriophage (E.coli)
Coxackie A9, B3, & B5
Cryptosporidium
Echovirus 1, 5, 12, &29
Encephalomyocarditis
Hepatitis A
GD V11 Virus
Onfectious hepatitis
Influenza
Legionella pneumophila
Polio virus (Poliomyelitus) 1, 2 & 3
Rotavirus
Tobacco mosaic
Vesicular Stomatitis
Rhizoctonia solani
Rhizopus stolonifera
Sclerotium rolfsii
Sclerotinia sclerotiorum

YEAST

Baker’s yeast
Candia albicans-all forms
Common yeast cake
saccharomyces cerevisiae
saccharomyces ellipsoideus
saccharomyces sp.

CYSTS

Cryptosporidium parvum
Giardia lamblia
Giardia
muris

ALGAE

Chlorella vulgaris
Thamnidium
Trichoderma viride
Verticillium albo-atrum
Verticillium dahliae

تاثير ازن بر روي سلامتي

ازن همانند اكسيدزاهاي ديگر از قبيل كلرين و هيدروژن پروكسيد، گاز اكسيدزاي پر قدرتي است كه بايستي در استفاده از آن دقت نموده و زمان تعيين شده را رعايت كرد. ميزان ازني كه به صورت طبيعي در اطراف ما وجود دارد معادل ۰٫۰۱-۰٫۱۵ ppm (0.3 mg/m3) مي‌باشد. اين مقدار در شهرها به ۱٫۰ ppm نيز مي‌رسد. دستگاههاي كپي، موتور اتومبيل ها و ترانسفورماتورهاي برق حدود ۰٫۵ ppm ازن توليد مي كنند.
يكي از ويژگي هاي ازن بوي مخصوص آن است. بوي اين گاز قبل از اينكه غلظت آن حتي به نزديكي ۰٫۱ ppm برسد توسط انسان حس مي شود. به همين دليل مناطقي كه غلظت ازن در آن زياد است به راحتي قابل تشخيص و اجتناب است.
علائم استنشاق بیشتر از حد ازن عبارتند از :
۰٫۱-۱ ppm: سردرد، سوزش چشم و مجراي تنفسي
۱-۱۰۰ ppm: علائمي شبيه به آسم و از دست دادن اشتها
تاثير استنشاق بيش از حد ازن در کوتاه مدت، احساس سوزش در مجراي تنفسي و در نتيجه سرفه مي باشد. اين علائم دائمي نبوده و پس از دو ساعت برطرف مي گردد. ازن با بيش از ۱۰۰ سال سابقه مصرف تاكنون باعث از بين رفتن جان كسي نشده است.

كمك هاي اوليه در برخورد با ازن

راه ورود نشانه‌ها كمك اوليه
تماس با پوست بله سوزش شستن با آب
جذب در پوست خير
تماس با چشم بله سوزش شستن با آب، پاك كردن محل تماس
قورت دادن خير
استنشاق بله سر درد، سرفه، سنگيني قفسه سينه، تنگي نفس زدودن با هواي تازه، انجام اكسيژن تراپي در صورت لزوم

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *