Озон и очистка воды

к.х.н. О.В. Мосин

История открытия озона

В 1785 г. голландский физик Ван Марум, проводя опыты с электричеством, обратил внимание на запах при образовании искр в электрической машине и на окислительные способности воздуха после пропускания через него электрических искр.

В 1840 г. немецкий ученый Шейнбейн занимаясь гидролизом воды пытался с помощью электрической дуги разложить её на кислород и водород. И тогда он обнаружил, что образовался новый, доселе не известный науке газ со специфическим запахом. Имя "озон" было присвоено газу Шейнбейном из-за характерного запаха и происходит от греческого слова "озиен", что значит "пахнуть".

22 сентября 1896 г. изобретатель Никола Тесла запатентовал первый генератор озона.

В 1857 г. с помощью созданной Вернером фон Сименсом "совершенной трубки магнитной индукции" удалось построить первую техническую озоновую установку. В 1901 г. фирмой "Сименс" построена первая гидростанция с озонаторной установкой в Висбанде.

Исторически применение озона началось с установок по подготовке питьевой воды, когда в 1898 году в городе Сан Мор (Франция) прошли испытания первой опытно-промышленной установки. Уже в 1907 году был построен первый завод по озонированию воды в городе Бон Вуаяж (Франция) для нужд города Ниццы. В 1911 г. была пущена в эксплуатацию станция озонирования питьевой воды в Санкт-Петербурге (в настоящее время не действует). В 1916 г. действовало уже 49 установок по озонированию питьевой воды.

К 1977 г. во всем мире действует уже более 1000 установок. Широкое же распространение озон получил только в течение последних 30 лет, благодаря появлению надежных и компактных аппаратов для его синтеза - озонаторов (генераторов озона).

В настоящее время 95% питьевой воды в Европе проходит озонную подготовку. В США идет процесс перевода с хлорирования на озонирование. В России действуют несколько крупных станций (в Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде и других городах).

Озон, его свойства и использование озона в системах очистки воды:

Озон – это газ синего цвета с резким характерным запахом. По химическому строению представляет собой молекулу, состоящую из трех атомов кислорода, в отличие от двухатомного кислорода воздуха. В естественных условиях озон возникает вблизи работающего электрооборудования, при грозе, у водопадов, у кромки прибоя, а также при действии электрического разряда или ультрафиолетового излучения на воздух

В промышленных целях озон вырабатывается особыми генераторами, основанными на коронном разряде или на основе ультрафиолетовых ламп, вызывающих фотодиссоциацию кислорода воздуха и образование озона. Озон – очень реакционноспособное соединение и химически неустойчив, разлагаясь до кислорода и атомарного кислорода. В свою очередь, атомарный кислород – тоже очень реакционноспособное соединение.

Химизм реакций озона с органическими загрязнениями воды достаточно сложен. Будучи сильным окислителем озон влияет на характер протекания реакций образования самих загрязнений. Эта действие озона даже выше, чем окисление органических загрязнений (мочевины, креатинов и др.).

Преимущество озона в том, что он способствует протеканию реакций, которые заставляют молекулы загрязнений собираться в конгломераты, достаточно крупные, чтобы их можно было уловить методом флокуляции или сорбировать на фильтре.

Озон реагирует с хлори нитро-органическими соединениями с образованием хлоридов и нитратов и как следствие этого выводит из воды аммиак (напрямую озон с аммиаком не реагирует). Некоторые продукты реакций озона с органическими соединениями могут быть токсичными.

Кроме того озон – прекрасный бактерицид, убивающий многие патогенные микроорганизмы и вирусы. Этот сильный бактериостптический эффект озона используется в специальных озонирующих установках для оббезараживания воды и воздуха.

Следует отметить, что при применении озонирующей установки необходимо наличие фильтра на основе активированного угля. Комбинация этих средств позволяет держать свободный хлор на уровне 0,2 мг/л.