Вступление. Что такое озон?
Озон – это аллотропная форма кислорода. Что означает «аллотропная форма» или «аллотропная модификация»? Аллотропные модификации — это вещества, которые образовываются из одного химического элемента, но при этом имеют различные свойства и строение. Либо аллотропные видоизменения одного элемента могут иметь разные составы молекул, а именно содержать разное количество атомов в молекуле (кислород и озон), либо разную структуру кристаллов (углерод: графит и алмаз)
В случае с озоном и кислородом: и озон, и молекулярный кислород образованы из одного и того же химического элемента – кислорода, но при этом молекула озона состоит из 3х, а не 2х атомов, как молекула кислорода. Атомарный кислород (это и есть химический элемент кислород) является неметаллом и окислителем, который легко образует оксиды как с большинством элементов, так и с другими соединениями. Это и положено в основу озонирования воды.
Озон легко распадается на молекулу кислорода и атом кислорода. Полученный атомарный кислород является более сильным окислителем, чем молекулярный кислород, это одна из причин того, что озон такой мощный окислитель и поэтому он эффективно используется при очистке воды от железа, механических и органических примесей, вирусов и бактерий.
Ну а как же представить себе озон, понять, что это такое, не вдаваясь в технические термины? Очень просто! Выходили ли вы на улицу после грозы? Чувствовали «запах свежести»? Дело в том, что при грозе, молнии, под действием электрического разряда естественным путём как раз и вырабатывается озон – и именно этот газ имеет такой свежий приятный запах, слегка напоминающий хлор.
Явление диффузии при озонировании воды
Озонирование воды основано на явлении диффузии. Что же означает понятие «диффузия»? Это самопроизвольное (возникающее без видимых внешних воздействий) взаимное проникновение молекул одного вещества (в нашем случае молекул озона, созданные генератором озона при помощи электрического разряда из окружающего воздуха) в промежутки между молекулами другого (в нашем случае – воды).
Озон – мощнейший окислитель, поэтому его молекулы проникая в промежутки между молекулами воды окисляют то вредное для человека, что находится в воде: железо, марганец и тд, а далее окисленные вещества превращаются в осадок – нерастворимые или малорастворимые соединения («взвеси») – коагулируются (Коагуляция – это процесс, в результате которого мелкие частицы в воде слипаются, чтобы образовать более крупные и тяжелые частицы, называемые флоками. Коагулянт взаимодействует с коллоидными или суспензионными частицами, чтобы образовать ионы и облегчить их слипание друг с другом.) и в случае озоно-коагулирующего ультрафильтрационного метода очистки воды выводятся через колонну засыпного фильтра из несколько слоёв фильтрующих материалов.
Также озон избавляет исходную воду от бактерий, вирусов, микроорганизмов благодаря своим дезинфицирующим свойствам. Еще в 1891 г. был продемонстрирован практический опыт, что озоном можно уничтожать даже бактерии тифа и холеры. Механизм воздействия озона состоит в том, что он разрушает бактерии благодаря также диффузии через мембрану клетки в цитоплазму с поражением жизненных центров.
Озонирование обладает многими преимуществами перед другими средствами дезинфекции воды. Во-первых, это скорость его воздействия: уничтожение опасных для здоровья бактерий производится в 300 раз быстрее, чем хлором. Во-вторых, спектр воздействия озона очень широк: озон разрушает как вирусы и бактерии, так и грибы и простейшие и тд. Кроме того, озон активен при разных температурах и разном уровне pHкислотности/щелочности воды.
Как происходит озонирование воды при озоно-коагулирующем методе очистки воды?
тонкой очистки воды, состоящий из нескольких этапов. Этот метод очистки реализован в установках водоочистки серии УВП от бренда PWS (Purified Water System) – рассмотрим процесс очистки озонирования воды на примере данной установки.
Система водоочистки устанавливается в действующую систему водоснабжения, на вход в неё подается вода из скважины, колодца или водопровода, чаще всего далеко не чистая. (бывает мутная и с цветностью, с запахом). Сначала входящая вода проходит через колонну озонирования. В генераторе озона благодаря электрическому разряду производится озон из окружающего воздуха и поступает в колонну озонирования воды. Проходя по колонне озонирования, вода насыщается озоном под давлением, создаваемым компрессором. Такая система работает по принципу сатуратора (а именно при помощи сатуратора производится всем нам известная обычная газированная вода!), аналогично ему, только вместо углекислого газа (как в случае с сатурацией) в воду поступают молекулы озона.
Далее озон, как было рассмотрено выше окисляет примеси и дезинфицирует воду, а коагулированный осадок выводится из системы через следующую за колонной озонирования – колонну ультрафильтрации.
Молекулы озона не устойчивы, поэтому у молекулы О3 легко делится на молекулу кислорода + атом кислорода. Образовавшийся атом кислорода в свою очередь тоже вступает в реакцию с кислородом с образованием молекулы кислорода. Таким образом, остаточного озона совсем не остается, часть озона уходит на процесс окисления и превращается в другие вещества совместно с окисленными им примесями, а часть озона образует молекулы кислорода в воде.
Поэтому полученная вода не просто безвредная, а наоборот полезная – обогащенная кислородом. При употреблении такой воды человеком у него улучшается работа сердечно-сосудистой системы, легких, обмен веществ. Также при очистке воды при помощи метода озоно-коагулирующей ультрафильтрации все полезные вещества в воде сохраняются, а минерально-солевой баланс остается в норме.