ازن ژنراتورهای ضدعفونی کننده

ازن سازها

ممکن است نام مولد ازن را شنیده باشید، اما ممکن است ندانید که یک ژنراتور ازن چگونه کار می‌کند. اوزون ساز یا دستگاه ازن ژنراتور دستگاهی است که اکسیژن را از منابع مختلف مانند هوای محیط، هوای خشک یا اکسیژن غلیظ با روش خاصی به ازن تبدیل می‌کند. ژنراتورهای ازن با افزودن انرژی به مولکول‌های اکسیژن (O2) ازن (O3) را تولید می‌کنند که باعث می‌شود اتم‌های اکسیژن از هم جدا شوند و به طور موقت با سایر مولکول‌های اکسیژن دوباره ترکیب شوند که این کار نیازمند یک انرژی می‌باشد که این انرژی از طریق برق میسر می‌گردد. سپس این ازن تولید شده توسط سیستم برای گندزدایی آب و تصفیه هوا استفاده می‌شود. ژنراتورهای ازن می‌توانند در اندازه‌های کوچک (دستی)، تا نمونه های صنعتی در مقیاس بزرگ که می‌توانند در هر ساعت چند صد گرم ازن تولید کنند، با هدف مصارف خاص خود تولید شوند. ازن سازهای صنعتی بسیار شبیه به واحدهای تولید هوای محیط کار می‌کنند، با این تفاوت عمده که به هوا یا اکسیژن بسیار تمیز و بسیار خشک نیاز دارند و دارای بخش خاصی هستند که به طور ویژه برای تولید غلظت‌های بسیار بالای ازن طراحی شده است.

ژنراتورهای ازن بار الکتریکی را به هوای عبوری از محفظه ورودی آن اعمال می‌کنند. این امر برخی از اتم‌های عادی اکسیژن را به کمک انرژی به اتم‌های منفرد ناپایدار تقسیم می‌کند که با مولکول‌های دیگر اکسیژن‌های کامل پیوند می‌یابند و ازن را تشکیل می‌دهند. در این کار یعنی یک مولکول اکسیژن شکسته شده و یک اتم آن به یک مولکول کامل اکسیژن می‌چسبد که نتیجه آن همان مولکول ازون می‌باشد.

هنگامی که ازن تولید می‌شود، با یک آلاینده (باکتری، ویروس یا هر چیزی که یک محیط را آلوده می‌کند) واکنش نشان می‌دهد و آن را از طریق فرآیندی به نام اکسیداسیون به مولکول های کمتر پیچیده (و معمولاً کمتر مضر) تجزیه می‌کند. ازنی که با مولکول‌های دیگر واکنش نشان نداده است (به دلیل عدم وجود آلاینده و یا احتمال عدم برخورد مولکول ازن به مولکول‌های آلاینده) به مرور زمان به اکسیژن تجزیه می‌شود. جالب است که ازن زنی در بخش تصفیه هوا بوها را از بین می‌برد و هوایی تمیز ارائه می‌کند، در مورد آب و سایر مواد خاصیت ضد عفونی را اجرا می‌کند. حتی توسط USDA و FDA برای استفاده در مواد غذایی نیز تایید شده است.

تولید ازن

فرآیند تولید ازن به طور طبیعی در محیط به یکی از دو روش زیر رخ می‌دهد: رعد و برق یا نور خورشید. پس از رعد و برق، احتمالاً همه ما بوی ازن را استشمام کرده‌ایم. بویی تازه، تمیز و بهاری که پس از طوفان و رعد و برق متوجه می‌شویم، اغلب ناشی از ایجاد ازن توسط طبیعت است. روش دوم اشعه ماوراء بنفش خورشید است. از طریق این روش، اکسیژن در حضور اشعه ماوراء بنفش خورشید می‌تواند تجزیه شده و به اوزون تبدیل شود که انجام دهنده این عمل انرژی موجود در نور خورشید و برگرفته از اشعه ماورای بنفش آن است فلذا به سادگی در طبیعت ازن تولید می‌شود.

اوزون سازها این فرآیندها را در یک محیط کنترل شده بازسازی می‌کنند. این منجر به پیدایش دو نوع مولد ازن می‌شود: ژنراتورهای تخلیه الکتریکی و ژنراتورهایی که با اشعه ماورای بنفش ساختگی کار می‌کنند.

روش تخلیه الکتریکی:

این دستگاه‌ها با گرفتن اکسیژن و وارد کردن آن به داخل شبکه فلزی ولتاژ بالا، ازن را ایجاد می‌کنند. ولتاژ بالا مولکول‌های اکسیژن را به اتم‌های منفرد تقسیم می‌کند. سپس این اتم‌ها به مولکول‌های O2 دیگر در هوای ورودی متصل می‌شوند تا ازن (O3) را تشکیل دهند که همان محصول نهایی مورد نظر است.

چند مزیت استفاده از تخلیه الکتریکی به این شرح است که:

• میزان خروجی ازن ثابتی ایجاد می‌کند
• غلظت ازن ارائه شده بسیار بالا است
• حذف سریع مواد آلی (بودار) را فراهم می‌کند
• برای کاربردهای تصفیه آب ایده آل است

روش نور فرابنفش (UV):

این فرآیند تولید ازن شبیه به نحوه تقسیم پرتوهای فرابنفش خورشید برای تشکیل اتم‌های اکسیژن منفرد است (روش تولید ازن در طبیعت). نور فرابنفش هنگامی که طول موج 254 نانومتر (nm) به اتم اکسیژن برخورد می‌کند، اکسیژن را به کمک انرژی موجود در پرتوهای فرابنفش به ازن تبدیل می‌کند. مولکول (O2) به دو اتم (O) تقسیم می‌شود که هر یک با یک مولکول اکسیژن دیگر (O2) ترکیب می‌شوند و ازن (O3) را تشکیل می‌دهند. به گفته تولیدکنندگان، نور UV به طور طبیعی از طریق پرتوهای خورشید بدست می‌آید، اما به نظر می‌رسد این فرآیند نسبت به تخلیه الکتریکی کارایی کمتری داشته باشد.

از مزایای استفاده از نور ماوراء بنفش می‌توان به گزینه‌های زیر اشاره کرد:

• هزینه کمتر نسبت به روش تخلیه الکتریکی
• مونتاژ و استفاده از آن ساده تر است
• خروجی ازن با استفاده از نور UV کمتر تحت تأثیر رطوبت قرار می‌گیرد.

نسبت به گزینه آخر باید بگوییم که یکی از موارد مهم در تولید ازن میزان غلطت رطوبت در هوای ورودی دستگاه است که این رطوبت در تولید ازن بسیار تاثیر گذار است بنابراین پیشنهاد می‌کنیم در صورت نیاز به مقاله منشتر شده در مورد عوامل مهم در تولید ازن را از بخش مقالات سایت ناب زیست مطالعه فرمایید.

مواد مورد استفاده در این آزمایش:

ترکیب دی اکسان به سرعت با OH واکنش می‌دهد و نسبتاً با ازن تولید شده با اوزون ساز غیر فعال است. بر این اساس دی اکسان به عنوان یک پروب رادیکال هیدروکسیل در این مطالعه استفاده شد. ابتدا 1.9 لیتر از محلول 2.5 میلی مولار دیوکسان برای همه آزمایش ها تهیه شد. pH در 7.4 با 0.98 میلی مولار فسفات یا توسط افزودن 1.7 اسید هیدروکلریک کنترل شد.

شکل 1 تنظیمات آزمایش را نشان می‌دهد. این سیستم یک بطری شیشه ای با ارتفاع 207 میلی متر و قطر 130 میلی متر بود. نور UV با یک لامپ جیوه کم فشار با طول 120 میلی متر با قدرت 20 وات تابیده شد. لامپ یووی در مرکز بطری قرار گرفته بود. دو دیفیوزر شیشه ای در زیر لامپ UV نصب شد. 40 میلی گرم در لیتر گاز اکسیژن ازن دار با تخلیه الکتریکی بی صدا از گاز اکسیژن خالص تولید شد و با سرعت جریان 500 میلی لیتر در دقیقه از طریق دیفیوزرهای شیشه ای در دسترس قرار گرفت. توجه داشته باشید که اندازه حباب گاز ازن با تغییرات در اندازه منافذ دیفیوزرهای شیشه ای کنترل می‌شد. شرایط آزمایشی هر اجرا در جدول 1 ارائه شده است.

روش آزمایش:

در ابتدا 1.9 لیتر محلول دی اکسان با pH تنظیم شده در سیستم افزوده شد. عمق آب 190 میلی متر بود. سپس گاز ازن از طریق دیفیوزرهای شیشه ای تزریق و لامپ یووی به طور همزمان روشن شد. محلول موجود در دستگاه به صورت دوره ای از طریق شیر نمونه برداری (برای تجزیه و تحلیل شیمیایی) نمونه برداری شد. رفتار ازن (اندازه گیری اندازه حباب و ضریب انتقال جرم) به مدت 60 دقیقه در هر بار مورد مطالعه قرار گرفت. حباب های گاز در راکتور پر شده از 1.9 لیتر محلول دیوکسان مشاهده شد. تصاویر حباب های گاز در اطراف عمق 140 میلی متر با دوربین دیجیتال پرسرعت در حالت ماکرو گرفته شده است. سپس قطر اصلی و فرعی تمامی حباب های موجود در تصاویر اندازه گیری شد. همچنین اثر شکست نور با گرفتن عکس از مقیاسی که در راکتور قرار داده شده بود تصحیح شد. تعداد حباب های مشاهده شده برای دیفیوزر شماره یک 153 عدد، دیفیوزر شماره دو 606 عدد، دیفیوزر شماره سه 1229 عدد و دیفیوزر شماره چهار 1500 عدد بود. سطح و حجم هر حباب به صورت بیضی محاسبه شد. سطح ویژه از کل مساحت سطح حباب ها بر حجم کل حباب ها محاسبه شد. ضریب کلی انتقال جرم فاز مایع (kLa) و ثابت نرخ مصرف ازن با پیروی از Somiya و Tsuno (1975) از داده‌های آزمایش‌های اوزون ساز منفرد برآورد شد. ضریب انتقال جرم فاز مایع (kL) از kLa تقسیم بر سطح گاز-مایع، که از سطح ویژه ضرب در نگهداشتن گاز محاسبه شد، محاسبه می‌شود.

تحلیل و بررسی:

دیوکسان با استفاده از یک سیستم کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا با آشکارساز RI مورد مطالعه قرار گرفت. غلظت ازن محلول با روش نیل اندازه گیری شد. پراکسید هیدروژن با روش DMP تعیین و pH با pH متراندازه گیری شد.

نتایج

اندازه حباب و ضریب انتقال جرم:

این مثال توزیع تجمعی حباب ها را در برابر مساحت سطح حباب نشان می دهد که برای مطالعه آنها باید به سایت ناب زیست و بخش مقالات آن مراجعه کنید. جدول اطلاعات اندازه حباب و پارامترهای انتقال جرم را خلاصه وار نمایش می‌دهد. شکل 2 و جدول 2 نشان می دهد که دیفیوزر شماره 1 بزرگترین حباب ها و دیفیوزر شماره 4 بهترین حباب های چهارگانه را ارائه می‌دهد. اگرچه میانه سطح حباب دیفیوزر شماره 2 کمتر از دیفیوزر شماره 1 بود، اما درصد حجمی حباب های بزرگتر از 0.6 سانتی متر مربع حباب دیفیوزر شماره 2 تقریباً برابر با دیفیوزر شماره 1 بود. در نتیجه اعداد و ارقام کیلو لیتر دیفیوزر شماره 2 مشابه با کیلو لیتر دیفیوزر شماره 1 بود. kL به طور کلی به ضخامت لایه مرزی بستگی دارد. لایه مرزی نازکتر منجر به kL بزرگتر می شود. بر این اساس، استنباط شد که ضخامت لایه مرزی اطراف حباب‌ها در دیفیوزر شماره 1 نازک‌ترین و در پخش‌کننده شماره 4 ضخیم‌ترین ضخامت در بین چهار مورد است. از آنجایی که یک حباب بزرگ سریعتر از یک حباب کوچک جابجا می‌شود، تصور می شد که تغییر در ضخامت لایه مرزی ناشی از تغییر در سرعت حرکت به سمت بالا حباب ها باشد.

در واقع این آزمایش ها برای آشنایی بیشتر شما عزیزان با عوامل موثر در دستگاه اوزون ساز است.