از زمان کشف ازن توسط Schonbein در سال ۱۸۴۰ تا به حال، استفاده از آن دارای افت و خیزهایی بوده است. در سال ۱۸۵۷ لوله ازن توسط W. von Siemens اختراع شد. در ۱۸۷۳ Fox متوجه اثر میکروبکشی ازن شد که برای استفاده از این ماده جهت گندزدایی آب، ضروری است‌. در ابتدای قرن بیستم ازن برای اولین بار برای گندزدایی آب در چند تصفیه خانه آب به کار گرفته شد‌. کم کم فرآیند ازن مورد قبول واقع شد و اولین تصفیه خانه‌های بر مبنای گندزدایی با ازن ساخته شدند‌. در دهه ی ۱۹۲۰، استفاده از ازن با کلرزنی غیرمستقیم اقتصادیتر و سادهتر جایگزین شد‌. مزیت تکنولوژیکی ازن، با وجود شناخته شدن، کم کم به فراموشی سپرده شد.  در دهه ۱۹۵۰ این روش قدی‌می‌مجددا کشف شد‌. ازن هم به عنوان گندزدا و هم به عنوان اکسیدکننده در تصفیه خانه‌ها به کار گرفته شد‌. ازن ابتدا در تصفیه آب آشامیدنی استفاده شد، سپس به تولید آب معدنی گسترش یافت و در دهه ۱۹۶۰ تبدیل به بخشی از تکنولوژی استخر شد‌. امروزه ازن در بخشهای مختلف تصفیه آب، در تصفیه پساب و به عنوان اکسید کننده در واکنشهای شیمیایی مورد استفاده قرار میگیرد.

    ProMinent خیلی زود به اهمیت تکنولوژی ازن پی برد و سالهاست که یکی از سازندگان پیشگام سیستم‌های ازن کوچک و متوسط است. بالاتر از همه، استانداردهای جدیدی در حوزه تکنولوژی کنترل و تولید سیستم‌های فشرده به وجود آورده است.

ازن

    ازن را همه به عنوان ماده ای که در لایه بالایی جو زمین انباشته شده و لایه محافظی در مقابل اشعه زیان آور ماوراء بنفش خورشید است، ‌می‌شناسند. ازن، آلوتروپ سه ات‌می‌اکسیژن یا اکسیژن فعال، یکی از اجزاء طبیعی هوایی است که ما هر روزه تنفس میکنیم. این گاز زمانی تشکیل میگردد که مولکول‌های O2 توسط پرتوهای فرا بنفش خورشید و یا قوس الکتریکی به دو اتم اکسیژن مجزا تفکیک ‌می‌شود. اتم‌های آزاد اکسیژن در گروه‌های سه ات‌می‌ترکیب شده و ازن را به وجود ‌می‌آورند‌. مشخصه این گاز بوی خاص آن است (کلمه یونانی ozein به معنای بو دادن است) که حتی در غلظت‌هایی به کوچکی یک به ۵۰۰۰۰۰ نیز قابل تشخیص است‌. بوی خاص ازن معمولا بعد از رعد و برق‌های شدید یا در مجاورت ماشینهای فتوکپی پرکار، استشمام میشود. ازن میتواند برای اکسید کردن بسیاری از ترکیبات شیمیایی و همچنین در تصفیه و گندزدایی آب آشامیدنی، آب صنعتی، استخر شنا و پساب استفاده شود‌. یک مزیت مهم ازن به عنوان گندزدا و اکسید کننده این است که محصول واکنش آن اکسیژن است که از قبل هم در هوا وجود دارد.

نیمه عمر ازن

    نیمه عمر ازن در آب بسیار کمتر از نیمه عمر آن در هوا میباشد. از آنجایی که ازن نیمه عمر کوتاهی دارد، در هنگام استفاده از آن برای تصفیه آب، باید آن را در محل تولید کرد. نیمه عمر ازن در آب در حدود ۲۰ دقیقه است و این به معنی آن است که در هر بیست دقیقه غلظت ازن به نصف مقدار اولیه میرسد اما در عمل این زمان کمتر میباشد زیرا عوامل بسیاری مانند دما، pH ، غلظت مواد محلول و اشعه UV و… در نیمه عمرآن اثر میگذارندکه در ادامه تاثیر این پارامترها در تجزیه ازن به صورت مجزا شرح داده میشود.

    دما تاثیر به سزایی در نیمه عمر ازن دارد. انحلال ازن و پایداری آن در آب در دماهای بالاتر کاهش میابد طوری که انحلال ازن در آب در دماهای بالاتر از ۴۰ درجه ممکن نیست زیرا در این دما نیمه عمر ازن در آب بسیار کم میباشد. pH: ازن در آب به رادیکالهای هیدروکسیل تجزیه میشود و هرچه pH افزایش پیدا میکند تشکیل این رادیکالها افزایش پیدا میکند. در محلولی که pH بالایی دارد یون هیدروکسید (-OH) بیشتری وجود دارد که این یون آغازگری برای واکنش تجزیه ازن میباشد.

حلالیت ازن در آب

    حلالیت ازن در هر مایعی را ‌می‌تواند به صورت ساده تر با عنوان نقطه اشباع ازن در آب بیان کرد. حلالیت ازن ‌می‌تواند بزرگترین عامل محدود کننده در تعیین غلظت ازن هر مایع باشد. از آنجا که آب رایج ترین مایع جهت انحلال ازن استفاده ‌می‌شود در این مطلب نیز به موضوع حلالیت ازن در آب پرداخته شده است.

    حلالیت ازن بستگی به درجه حرارت آب، غلظت گاز ازن و فشار آب دارد. در ارتباط با حلالیت گاز ازن مانند اکسیژن در آب ‌می‌توانیم از قانون هنری تبعیت کنیم. بنابراین نسبت اشباع مورد نیاز بایستی تعیین شود (حجم گاز حل شده / حجم مایع). بر اساس میزان نرخ اشباع ازن مورد نیاز، حلالیت ازن را ‌می‌تواند به شرح زیر بیان شود:

CL = CG x S x P

CL : غلظت محلول در مایع (mg / l)

CG = غلظت گاز (g / m3)

S = نسبت ضریب بونسن

نسبت حلالیت ازن

جدول زیر نشان دهنده میزان حلالیت ازن، (S) است که در محاسبه بالا نشان داده شده است.

نسبت حلالیت ازن در آب برابر است با حجم گاز ازن به حجم مایع که ازن ‌می‌تواند در آن حل شود.جدول بالا از قانون قانون هنری بر اساس دمای آب استخراج شده است. این نسبت برای تعیین پتانسیل حلالیت گاز ازن در آب با استفاده از معادله قانون هنری که در بالا ذکر شد استفاده ‌می‌شود. در زیر چند مثال برای استفاده بهتر از رابطه زده شده است.

    این محاسبه برای تعیین حلالیت ازن در آب با فشار یک اتمسفر ‌می‌باشد. حلالیت واقعی، به صورت حداکثر مقدار اشباع گاز ازن در آب تعریف ‌می‌شود. البته پارامترهای بسیاری در حلالیت گاز ازن در آب نقش دارند. مانند بار آلی آب، نیمه عمر ازن،  pH آب و غیره که ‌می‌توانند مقدار حلالیت در آب را تغییر دهند.

 

دما و میزان غلظت گاز ازن در حلالیت ازن در آب

    جدول زیر نشان دهنده ی حلالیت ازن در آب بر اساس دمای آب و غلظت ازن (بر اساس درصد وزنی) ‌می‌باشد. این مقادیر به طور معمول در صنعت استفاده ‌می‌شود و مرجعی مناسبی برای بهره برداری از دستگاه ازن ژنراتور ‌می‌باشد.

 

در جدول بالا ازن به صورت وزنی با خوراک اکسیژن قید شده است (1% ازن وزنی = 14.3 g/m3).

در جدول زیر غلظت ازن به صورت g/m3 آورده شده است.

تولید ازن

    ازن با تخلیه الکتریکی ساکت تولید می‌شود. با استفاده از تکنیک ازوناتور توسعه یافته توسط زیمنس، هوا بین دو قطب یک میدان ولتاژ بالا هدایت میشود. اکسیژن هوا در حضور نوری آبی بنفش تبدیل به ازن میشود‌. با استفاده از هوای معمولی به عنوان مخلوط گاز ورودی میتوان به غلظت حدود 20 تا 35 گرم ازن بر متر مکعب دست یافت.

 

کاربرد‌های ازن

    ازن به عنوان یک اکسنده بسیار قوی، قابلیت‌های زیادی در مصارف صنعتی و خانگی دارد و اثرات زیست محیطی زیان بار ندارد. از جمله کاربردهای آن ‌می‌توان به موارد زیر اشاره کرد :

  • تصفیه هوا
  • تصفیه آب
  • تصفیه فاضلاب
  • از بین برنده انگل خاک
  • استفاده در ضدعفونی سبزیجات و میوه جات
  • کاربرد در انبارهای مرکبات، میوه جات، غلات و دانه‌های خوراکی
  • استفاده به عنوان علف کش در کشاورزی
  • استفاده در آب استخر
  • ضد عفونی وسایل بیمارستانی
  • بازیابی روغن‌های صنعتی
  • کاربرد در دامداری‌ها و کشتارگاه‌ها
  • استفاده در صنایع غذایی
  • استفاده در بسته بندی مایعات
  • استفاده در صنایع نساجی
  • استفاده در برج‌های خنک کننده و چیلرها
  • رنگ سازی
  • تصفیه پساب کمپوست

مزایای استفاده از ازن در بسته بندی مایعات

    ازن در برابر همه میکروارگانیسم‌هایی که درآب وجود دارد موثر عمل میکند. ( برخلاف کلر که قادر نیست برخی مواد بیماریزا را ازبین ببرد) ازن در ضدعفونی بطری‌ها به خصوص بطری‌هایی که بطور مجدد استفاده میشوند، در مرحله شستن، قبل از پر کردن و همچنین قطعات تجهیزات و ماشین آلات و صنایع تولید نوشیدنی بسیار مفید است. استفاده از ازن این قابلیت را داراست که نه تنها هزینه‌های عملیاتی، بلکه هزینه‌های مربوط به تهیه مواد شیمیائی را بطور قابل توجهی کاهش دهد. ازن مورد نیاز در محل تولید ‌می‌شود. بنابراین به هیچ وجه نیاز به ذخیره سازی خطرناک و یا هزینه‌های حمل ندارد. قابل ذکر و حائز اهمیت اینست که کاربرد ازن در صنعت ، استفاده ازیک مکانیسم سازگار با طبیعت ‌می‌باشد. و هیچگونه اثرات جانبی بر سلامت انسان ندارد. (مزیت دیگر ازن نسبت به سایر اکسید کننده‌ها) استفاده از ازن توسط سازمانهای بهداشتی داخلی نظیر سازمان غذا و دارو و سازمانهای بین المللی نظیر FAO و …. تایید شده است. محصول نهایی واکنشهای ازن اکسیژن میباشد و هیچگونه ماده شیمیایی به مواد غذایی اضافه ن‌می‌شود.مکانیسم ضدعفونی سازی توسط ازن بسیار قویتر از سایر ضد عفونی کننده‌هاست و حدود 3000 بار سریعتر از آنها عمل مینماید.

    امروزه حدود 90 درصد از شرکت‌های تصفیه آب و تولید آب معدنی در سراسر دنیا، برای برای تصفیه آب و تبدیل آن به مطبوع ترین شکل، از ازن استفاده ‌می‌نمایند. زیرا ازن در محل تصفیه به آب اضافه ‌می‌شود و بطور طبیعی تبدیل به اکسیژن ‌می‌شود. (البته بدون اینکه هیچ باقی مانده ای از خود بجای بگذارد)

    در صنعت، هنگام ضدعفونی بطری‌های نوشیدنی با ازن، حفظ میزان معین و مورد نیاز ازن در سطح مطلوب بسیار حیاتی است. زیرا در صورت کم یا زیاد شدن این میزان، مشکلات زیادی را شاهد خواهیم بود.

    برای مثال در صورت تزریق و استفاده بیش از حد مجاز ازن، طعم نامطلوبی در بطری حاوی نوشیدنی ایجادخواهد شد و در صورت کمتر بودن از حد مجاز، باکتری و اسپورهائی که در آب پنهان هستند به سرعت در داخل دیواره‌های پلاستیکی و یا در هنگام بسته بندی تکثیر یافته و کل محصول را آلوده ‌می‌سازد. کارشناسان توصیه ‌می‌کنند که مقدار ازن باید در محدوده 1 تا 2 میلی گرم بر لیتر برای زمان تماس 4 تا10 دقیقه باشد تا اطمینان لازم جهت ضدعفونی حاصل گردد.

    این بدین معناست که مقدار باقی مانده ازن در زمان پر کردن بطری‌ها باید بین 0.10 تا 0.4 ppm باشد. این یک ضریب اطمینان اضافی است تا مطمئن باشیم بطری‌ها در زمان پر کردن، ضدعفونی شده و بهداشتی ‌می‌باشند. آب ازن دار شده برای شست و شوی بطری‌ها و ضدعفونی کردن تجهیزات تولید بسیار مناسب است.

 

هشدارها و نکات ایمنی

  1. ازن س‌می‌است. غلظتهای g/L 10 خطر جانی دارد و در تنفس اختلال ایجاد میکند، گلو را تحریک میکند و ظرف مدت کوتاهی باعث بیهوشی میشود.
  2. حداکثر غلظت مجاز برای تنفس طبق قوانین آلمان g/L 2 است.
  3. در صورتی که جریان آب مورد گندزدایی قطع شود، باید تزریق ازن نیز به صورت اتوماتیک قطع شود.
  4. تحت هیچ شرایطی نباید فشار سیستم از حد مجاز فراتر رود.
  5. در موقع نصب سیستم تمام اتصالات الکتریکی را قطع کنید.
  6. سیستم باید به گونه ای نصب شود که امکان انتشار ازن در محیط وجود نداشته باشد.
  7. اتاقی که سیستم تولید و تزریق ازن در آن قرار دارد باید در مواقعی که از سیستم استفاده نمیشود، قفل شود. نباید هیچ پرسنلی به مدت طولانی در این اتاق بماند.
  8. چنانچه آب ازون دار و خود گاز ازن در مجاورات گرما قرار گیرد خاصیت خود را از دست داده و احتمال تشکیل ترکیبات مضر وجود دارد. لذا اتاقی که سیستم تولید و تزریق ازن در آن قرار دارد باید دارای تهویه مناسب بوده و امکان یخزدگی وجود نداشته باشد.
  9. اتاق نصب سیستم تولید و تزریق ازن باید توسط دیوارهای ضد حریق از بقیه قسمتهای ساختمان جدا شود.
  10. در صورت مشکلات فنی که ممکن است سلامت افراد در تماس با آب تصفیه شده توسط سیستم را به خطر بیاندازد، سریعا سازنده را مطلع سازید.
  11. سیستم از ولتاژ بالا برای تولید گاز ازن استفاده میکند‌. ایمنی ایجاب میکند که کار با سیستم یا سرویس آن فقط توسط افراد مجاز شرکت سازنده انجام شود.
  12. قبل از راه اندازی سیستم ازن، باید سیستم توسط یک متخصص بازدید شود تا از مناسب بودن شرایط آن اطمینان حاصل گردد‌. باید این بازرسی به صورت سالیانه تکرار شود؛ به همین دلیل بستن یک قرارداد نگهداری توصیه میشود‌. بهره برداری از سیستم باید فقط توسط افراد مجاز و با دستور کارفرما انجام شود.
  13. چنانچه از اکسیژن ساز یا کپسول اکسیژن برای تامین اکسیژن ورودی به دستگاه استفاده ‌می‌شود، ‌می‌بایست روزانه دستگاه اکسیژن ساز و کپسول اکسیژن توسط فرد متخصص چک شود تا از سالم بودن دستگاه اکسیژن ساز و خالی نبودن کپسول اکسیژن اطمینان حاصل کنید.
  14. با توجه به حساس بودن دستگاه از لحاظ برق و خطرات ناشی از آن به هیچ وجه در معرض و مجاورت شستشو و رطوبت قرار نگیرد.
  15. از آنجا که سیستم تزریق گاز به آب از اهمیت بالایی برخورد است. اتصالات اولیه که در زمان نصب توسط شرکت سازنده انجام شده است ( اتصالات قبل و بعد از ونتوری، بعد از پمپ ورودی مخزن و. …) به هیچ عنوان نباید تغییر کند.
  16. کمک‌های اولیه در برخورد با ازن

 

راه ورود

امکان ورود

علائم

درمان
تماس با پوست بلی سوزش شستن با آب
جذب در پوست خیر – –
تماس با چشم بلی سوزش شستن با آب، پاک کردن محل تماس
قورت دادن خیر – –
استنشاق بلی سردرد، سرفه، سنگینی قفسه سینه، تنگی نفس زدودن با هوای تازه، در صورت لزوم انجام اکسیژن تراپی

مشاوره تخصصی فناوران پارس برای انتخاب بهترین محصول