Sự ảnh hưởng của nhiệt độ tới khả năng tồn tại của ozone

Ozone là chất khí có sẵn trong tự nhiên, được các nhà khoa học nghiên cứu và khẳng định là chất có tính oxy hoá khử mạnh, có thể loại bỏ được hơn 1000 chất hoá học khác nhau. Chúng cũng có sự ảnh hưởng mạnh đến vi sinh vật gây hại. Chính vì lý do đó, trong một thời gian dài của lịch sử, ozone được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực với mục đích xử lý mùi, màu, diệt khuẩn cho nước và không khí. Tuy nhiên, bản thân ozone lại là chất dễ bị phân rã, tốc độ phân huỷ trở nên nhanh hơn khi tồn tại trong môi trường nhiệt độ cao. Đặc điểm này của ozone được Dr.Ozone đề cập cụ thể hơn trong bài viết dưới đây.

Ozone là gì?

Ozone là một phân tử chất vô cơ với công thức hóa học O3. Nó là một chất khí màu xanh lam nhạt, có mùi hăng đặc biệt, là một dạng thù hình của oxy kém bền hơn nhiều so với dạng nguyên tử O3, bị phá vỡ trong bầu khí quyển thấp hơn thành Oxy (O2).
mo-hinh-phan-tu-cua-ozone

Mô hình phân tử Ozone

Sự hình thành phân tử Ozone

Trên thực tế Ozone có thể tạo ra từ nhiều phương pháp khác nhau trong đó có 2 phương pháp phổ biến :

Sự phóng điện (tia lửa điện)

Ozone được tạo ra bằng công nghệ Plasma (Li tử thể) để tạo ra 2 phản ứng hoá học (Chemical reaction) đồng thời, trong đó điện áp cao được sử dụng để tạo ra các tia lửa điện (Electric spark) - sự phóng điện đột ngột xảy ra khi điện trường đủ cao) phá vỡ liên kết đôi phân tử Ôxy (Oxygen) để tạo ra 2 nguyên tử (atoms) Oxy & một phản ứng kết hợp giữ một phân tử Oxy với một nguyên tử Oxy vừa tạo ra để tạo ra phân tử Ozone (Ôzôn).

Sự hình thành ozone từ sét

Gần 500g ozone có thể được tạo ra với mỗi lần xuất hiện sét trên bầu trời. Sự xuất hiện của ozone giúp loại bỏ các chất gây mùi trong không khí, chính vì vậy, sau những lần mưa giông, không khí thường trong lành, tạo cảm giác dễ
chịu cho con người.

Ảnh hưởng của nhiệt độ tới tính bền Ozone

Ozone là một chất oxy hóa mạnh nhất được sử dụng trong ứng dụng xử lý mùi khí thải công nghiệp, xử lý nước, khử trùng diệt khuẩn. Ozone có thể phá vỡ các liên kết mùi, hợp chất hữu cơ bay hơi VOCs, hoặc phá hủy lớp tế bào vi sinh vật, nhưng chính đặc tính oxy hóa mạnh, nên Ozone không ổn định, đặc biệt khi ở nồng độ cao hoặc trong môi trường có nhiệt độ cao. Trong tự nhiên, chu kỳ bán rã của Ozone thay đổi theo điều kiện khí quyển như nhiệt độ, độ ẩm và chuyển động của không khí.
Phản ứng khi Ozone phân rã : 2O3 -> 3O2. Phản ứng này diễn ra nhanh hơn khi nhiệt độ tăng (theo https://en.wikipedia.org/wiki/Ozone).
Chu kỳ bán rã của Ozone trong nước ngắn hơn rất nhiều so với trong không khí hay nói cách khác, ozone phân hủy nhanh hơn trong nước. Khả năng hòa tan của Ozone giảm khi ở nhiệt độ cao và kém bền. Về cơ bản, Ozone không thể hòa tan trong nước khi nhiệt độ nước trên 40°C, ở nhiệt độ này, thời gian bán hủy của Ozone rất ngắn.

Bảng so sánh ảnh hưởng nhiệt độ đến thời gian phân rã Ozone (Nguồn lenntech.com)

Biểu đồ so sánh ảnh hưởng nhiệt độ ảnh hưởng độ hòa tan ozone trong nước.

su-anh-huong-cua-nhiet-do-toi-ozon-trong-khong-khi

Biểu đồ này cho thấy khi nhiệt độ chênh lệch đáng kể làm giảm khả năng hòa tan ozone vào nước. Điều này chứng minh rằng, sự thay đổi nhiệt độ nước tạo ra sự khác biệt lớn về tiềm năng hòa tan trong nước của Ozone. Ngoài ra, biểu đồ cho thấy nồng độ ozone cũng gây ra ảnh hưởng lớn về khả năng hòa tan. Để khắc phục việc giảm khả năng hòa tan ozone, cần phải tăng nồng độ ozone từ 3 - 9%.
Theo tài liệu nghiên cứu có chủ đề "Half-life time of ozone as a function of air conditions and movement", thời gian bán hủy của Ozone trong không khí là có tốc độ tăng khi nhiệt độ tăng, tốc độ phân rã 0 đến 370 m3/h khi nhiệt độ
tăng 4 đến 40°C, ở độ ẩm 0 đến 80%.

Bằng chứng về nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình tạo Ozone

Sản lượng ozone tạo ra từ các máy tạo ozone công nghiệp giảm xuống đáng kể khi nhiệt độ buồng phóng tạo ozone. Sơ đồ dưới đây cho thấy nhiệt độ nước làm mát cho buồng phóng Ozone tỉ lệ nghịch với sản lượng ozone tạo ra.
anh-huong-cua-nhiet-do-toi-ozon

Sơ đồ trong tài liệu "Ozone technical aspects của of its generation and use" của Air Products Plc, European Technology Group tại Anh

Một số thông tin khác về ảnh hưởng tới độ bền của Ozone

Theo Absolute Systems Inc ở nhiệt độ 30°C, trung bình cứ 12 phút, nồng độ Ozone trong nước bị giảm khoảng 1/2 (chưa tính tới lượng ozone tham gia phản ứng oxy hóa). Do đó các dự án xử lý nước bằng công nghệ Ozone cần bổ sung liên tục lượng ozone để có hiệu quả xử lý tốt nhất.

Kết luận

Nhiệt độ là nguyên nhân quan trọng ảnh hưởng trực tiếp tới Ozone, chu kỳ bán rã Ozone (độ bền) & ứng dụng Ozone trong xử lý nước, mùi khí thải công nghiệp, khử mùi, khử trùng.

Tăng tốc độ chuyển hóa Ozone O3 thành O2, giảm thời gian tồn tại Ozone.
Giảm hiệu suất của máy Ozone, từ đó dẫn tới việc sản lượng & nồng độ ozone không đạt yêu cầu, giảm hiệu quả xử lý của cả hệ thống.
Giảm khả năng hòa tan của ozone trong nước.
Căn cứ vào ảnh hưởng nhiệt độ để xây dựng phương pháp phá hủy Ozone dư trong các ứng dụng công nghiệp yêu cầu ozone nồng

Bài viết khác

Sự ảnh hưởng của nhiệt độ tới khả năng tồn tại của ozone

29-03-2021

Ozone là chất có tính oxy hoá khử mạnh, dễ dàng loại bỏ các chất gây ô nhiễm trong không khí và nước nhưng chúng lại dễ bị phân rã bởi nhiệt. Do đó, để nâng cao hiệu quả sử dụng, việc quan tâm đến nhiệt độ môi trường cần được đặc biệt chú ý.

Ozone loại bỏ vi khuẩn trên thịt bò

07-03-2018

Công nghệ ozone ứng dụng trong khử trùng, khử độc, làm sạch thực phẩm đã thể hiện được chỗ đứng trong ngành công nghiệp thực phẩm. Mơi đây là tác dụng tiêu diệt khuẩn ecoli.

Ứng dụng ozone trong quy trình trồng cây rau diếp

20-04-2021

Việc trồng rau diếp có thể được hưởng lợi từ việc sử dụng ozone trong cây trồng. Để làm như vậy, chất này có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của quy trình sản xuất từ lúc bắt đầu ươm giống cho đến khi rau diếp chuyển ra ruộng để trồng. Tất nhiên, ozone cũng có mặt trong các giai đoạn tưới tiêu và trong tất cả các phương pháp xử lý lá , cũng như trong thu hoạch.

Ảnh hưởng của nước ozone hoá trong quá trình ủ bột mì

16-10-2020

Ozone được thử nghiệm để đánh giá tác động đến hiệu quả chế biến lúa mì. Kết quả cho thấy, ozone thay đổi hiệu quả ủ lúa mì nhưng không làm thay đổi tính chất vật lý, hoá học hay màu sắc của chúng. Lượng vi khuẩn trên lúa mì giảm thiểu rõ rệt.

Đảm bảo sự an toàn của thực phẩm bằng ozone

09-06-2020

ozone chắc chắn là giải pháp tuyệt vời để đảm bảo an toàn cho con người cũng như nguồn lương thực thế giới.

Công nghệ ozone và hiện tượng sương mù

28-11-2017

Công nghệ ozone nói chung và các loại máy ozone nói chung đã được đánh giá là biện pháp làm sạch, khử độc, khử mùi, khử trùng hiệu quả, an toàn, tiết kiệm thời gian

Doanh nghiệp Trung Quốc sự dụng buồng Ozone khử trùng ngăn chặn dịch bệnh COVID-19

30-03-2020

Sau khi lắp đặt buồng khử trùng ozone, nhân viên công ty Clean Air Technology Co.,ltd tại Trường Sa - Hồ Nam - Trung Quốc đã cảm thấy nhẹ nhõm và an tâm khi tiếp tục công việc trong bối cảnh dịch Coronavirus mới đang bùng phát trên diện rộng