İdeal Arıtım | Ozon Jeneratörü

Ozon Jeneratörü

İdeal Arıtma Teknik Hizmetle Ozon Jeneratörü ile arıtma hizmeti de vermektedir. Ozon jeneratörü kimyasal bir çözülme sonucu sudaki yabancı maddeleri yok etmektedir. Küçük büyük işletmelerde rahatlıkla uygulanabilmektedir. Firmamız ozon jeneratörü satışını ve servis hizmetlerini yapmaktadır. Satış sonrası bakım hizmetleri de firmamız tarafından karşılanmaktadır. Arıtma sistemleri üreticisi ve uygulayıcısı olan firmamızdan mutlaka teklif almanızı öneriyoruz.

Ozon, etimolojik olarak Yunancadaki ‘kokan’ anlamına gelen ‘ozein’ kelimesinden gelmektedir. Doğal element ozon ‘Aktif Oksijen’ olarak bilinmektedir. Ozon (O3) molekülü, üç adet oksijen atomunun birleşmesiyle oluşmuş, stabil olmayan bir yapıya ve simetrik açılara sahip bir moleküldür. (Duran et al, 2006a).

Ozon ilk olarak Alman kimyager C.F. Schönbein (1799-1868) tarafından, yıldırım sonrası oluşan kokuya dayanılarak tanımlanmıştır. 1856 yılında ise Thomas Andrews ozonun sadece oksijenden oluştuğunu ve 1863 yılında Soret’in oksijen ile ozon arasındaki ilişkinin aşağıdaki eşitlikteki gibi olduğunu bulmuşlardır:

203 AHJ al 1 aim – +284.5 timol”1

Ozon sıcaklığa dayanıklı olmayan ve kendiliğinden oksijene dönüşebilen parçalayıcı aşındırıcı bir gazdır. Bu hassaslığı nedeniyle ozon saklanamaz veya transfer edilemezdir, direkt olarak kullanılacağı ortamda üretilmelidir. (Iglesias, 2002, Bocci ve diğ., 2009)

Ozonun Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Ozonun CAS numarası 10028-15-6’dır. Ozon organik ve inorganik bileşiklerle birçok kimyasal reaksiyona girebilen kuvvetli bir oksidandır. Ozonun oksidasyon potansiyeli bilinen birçok kimyasaldan daha yüksektir. Yaygın olarak kullanılan hidrojen peroksidin oksidasyon potansiyeli 1,77 eV iken, ozon 2,07 eV ile florinden (3,06 eV) ve hidroksil radikallerinden (2, 80 eV) sonra gelmektedir. Oksidasyon potansiyeli oldukça yüksek olan ozon aynı zamanda etkin bir dezenfektandır ve bu özelliğinden dolayı içme suyu arıtımında önemli bir yer tutmaktadır. Ozon kalıntı bırakmadan hammaddesi olan oksijene dönüşür. (Iglesias, 2002, www.aflon.net)

Ozon, lineer olmayan triatomik bir moleküldür. Eşit uzunlukta (1,278 °A) 2 oksijen bağına ve 116o 49’luk ortalama bağ açısına sahiptir. Ozon, Şekil 1’deki I-IV hibrid yapılarının bir rezonansı olarak tanımlanabilmektedir. III ve IV yapıları ozonu 1,3-dipolar bileşik olarak sınıflandırabilmekte bunun sonucu olarak da 1,3-dipolar bileşiklerin karakteristiği olan reaksiyonları verebilmektedir (Balousek, 1979).

Ozon, -112oC de koyu mavi bir sıvı olup, -215oC de ise mavimsi siyah renkte kristalleşmektedir. Atmosferde bulunan Azot (N2 – % 78), Oksijen (O2 – % 21) ve Karbondioksit (CO2 – % 1) gibi temel gazlara göre oldukça düşük oranda bulunan ozon, iklimi etkilemekte ve yeryüzündeki canlıların korunmasında önemli bir rol oynamaktadır. Aşağıdaki vüdeoda ozon jeneratörünün çalışması görülmektedir. Koyu mavi kirli su ozon jeneratörü çalışmasıyla temizlenmekte ve suyun kendi rengine dönüşmektedir.

Ozonun Toksitesi

Ozon son derece reaktif bir gazdır, düşük konsantrasyonlarda bile tahriş edici ve toksik etki gösterebilir. Ozon uzun süre teneffüs edildiğinde mukoz membranların tahrişi ve ardından baş ağrısı gibi semptomlar oluşturur. Ozona daha uzun süreli maruz kalma durumlarının oluşturacağı sorunlar hakkında tam bilgi sahibi olunmasa da hayvanlar üzerinde yapılan deneylerde akciğer kapasitesinde azalma ve akciğer rahatsızlıkları rapor edilmiştir.

Amerikan çevre koruma ajansı havadaki ozon miktarının (0,125 ppm) 125 ppb’nin (parts per billion) üstüne çıkması durumunda koşulların “sağlıksız” olacağını bildirmiştir.

Çalışan sağlığı örgütü ise (OSHA -Occupational Safety and Health Administration) ozon konsantrasyonunun 0,1 ppm’in üzerine çıkması durumunda ilave önlemler alınmasını istemektedir. 0,1 ppm limiti 5 günlük günde 8 saat çalışma için limittir, Hollanda’da 0,1 değil 0,06 ppm limit kabul edilmiştir. 15 dakikayı geçmeyen maruz kalma durumlarında kabul edilebilir limit 0,3 ppm’dir. OSHA 2 saate kadar olan maruz kalmalar için limiti 0,2 ppm olarak kabul etmiştir. Ozonun kokusunun ayırt edilme eşiği yaklaşık 0,02 ppm seviyesindedir.

Ozon konsantrasyonunun yükselmesi sadece sağlık açısından değil kauçuk gibi polimerik malzemelerin çabuk bozunmalan açısından da sıkıntı oluşturmaktadır. Elbetteki bu olumsuz etkiler soluduğumuz hava için geçerlidir, atmosferin üst tabakasındaki (özellikle stratosferdeki) ozonun güneşten gelen yüksek enerjili UV ışınları (dalgaboyu 240 nm’den düşük olanlar yüksek enerjili UV ışınlardır, ozon dalgaboyu 290 nm’ye kadar olan UV ışınları tutabilmektedir) tutarak yeryüzündeki canlı ve bitkileri korumak gibi faydalı bir görevi vardır.

Ozonun Doğada Oluşumu ve Ozon Gazı Üretimi

Ozonun oluşmasının temeli ara atomik oksijen radikallerinin oluşmasına dayanmaktadır. Oluşan bu radikaller daha sonra moleküler oksijen ile reaksiyona girerek ozonu oluşturmaktadırlar. Bundan dolayı moleküler oksijeni oksijen radikaline dönüştüren bütün işlemler potansiyel ozon üretim reaksiyonlarıdır. Bunu mümkün kılan enerjiler ise elektron veya foton kuantum enerjileridir. Bu durum doğal ortamlarda gerçekleşebileceği gibi elektronlar yüksek voltajlı Korona-Boşalma (Corona Discharge) sistemlerinden, kemonükleer kaynaklardan ve elektrolitik işlemlerden elde edilebilmekte uygun foton kuantum enerjisi ise 200 nm altındaki ultraviyole ışınları ile ve y-ışınlarıyla elde edilebilmektedir. (Iglesias, 2002).

Güneşten gelen yüksek enerjili ultraviyole radyasyonunun (görünür ve uzun dalga boylu) etkisiyle atmosferdeki oksijen molekülü (O2) parçalanarak, serbest oksijen atomu haline dönüşmektedir. Daha sonra serbest haldeki oksijen atomları (O-2 ) yine ultraviyole radyasyonunun etkisiyle oksijen molekülüyle (O2) birleşerek ozon molekülünü (O3) oluşturmaktadırlar. Yüksek enerjili ultraviyole radyasyonu (UV) ozonun hem oluşumunda, hem de parçalanmasında tek başına etken bir rol oynamaktadır.

Ozonun yıldırım sırasında oluşan yüksek voltajlı elektrik boşalımı ile de oluşumu gerçekleşmektedir. Her yıldırım ve sağanak sonrasında taze ve temiz bir koku fark edilir. Bu koku havada oluşan ozonun kokusudur. Endüstriyel olarak ozon üretimi için başlıca iki metottan birincisi 185 nm de Ultraviyole kullanımı, ikincisi Corona Discharge olarak bilinen ve kendi içerisinde farklı uygulamaları bulunan dielektrik metodudur.

Ultraviyole (UV) kullanımı ile ozon üretimi yönteminde 185 nm UV ışık üreten bir lamba kullanılır. UV lambanın etrafından hava geçişi esnasında UV etkisi ile oksijen molekülleri oksijen atomlarına bölünür. Oluşan oksijen atomları stabil olmadıklarından oksijen molekülleri ile birleşerek ozonu oluştururlar.

“Corona Discharge” (CD) yöntemi (Şekil 2) korona ile karakterize edilen bir elektrik deşaıjı- dır. Elektrik alan yeterince güçlü olduğunda iletkenin etrafındaki akışkanın iyonizasyonu ile gerçekleşir, ama burada şartlar kısa devre ya da ark oluşumuna izin vermemelidir. Bunu sağlayan dielektrik kısımdır, elektrik yükü dielektrik yüzeyine dağılarak koronayı oluşturur. İyonizasyon sonucu bir plazma atmosferi oluşmakta ve iyonlar yükü daha düşük potansiyele sahip bölgelere taşımaktadır. Korona oluşumu sırasında ışık, ısı ve ses açığa çıkmaktadır.

Elektrodun şekli, gazın cinsi ve deşarj aralığı etkili parametrelerdir. CD yöntemiyle ozon üretimi sırasında ısı açığa çıkmaktadır ve bu ısının jeneratörden uzaklaştırılması gerekmektedir. Isının uzaklaştırılması için deşarj tüpünün su ile ya da hava ile soğutulduğu uygulamalar vardır. İki metod karşılaştırıldığında CD metodunun kullanım ömrü (UV lambanın değiştirilmesi gerekliliği), küçük boyutlarda daha yüksek konsantrasyonda ozon üretimi ve işletme maliyetleri açısından UV metoduna göre daha avantajlı olduğu söylenebilir. CD ünitelerinde ise besleme havasının nemli olmaması çok önemlidir. Beslenen havadaki nem miktarının yüksek olması durumunda ozon

Ozon Gazının Verdiği Reaksiyonlar

Ozon bilinen en güçlü oksidasyon maddelerinden biri olduğu için çoğu organik bileşiklerle reaksiyon verebilmektedir. Ozon serbest radikal mekanizmasına göre suda çözülebilmekte ve stabil olmayan ara hidroksil radikallerini oluşturabilmektedir. Bu parçalanma alkali ortamda daha hızlı olurken asidik ortamda yavaş gerçekleşmektedir.

Ozonun sudaki çözünürlüğü, ozon konsantrasyonu ve temperatür ile doğru orantılı olarak değişmektedir. (www.ozoneapplications.com, Strickland ve Perkins, 1995) Ozonun sulu çözeltilerdeki reaksiyonu aşağıdaki denklemler ile ifade edilebilir. (Strickland ve Perkins, 1995)

O3 + H2O ^ 2HO2

O3 + HO2- ^ HO’ + 2O2

HO’ + HO2 ^ H2O + O2

Bu reaksiyon mekanizmaları ile ozon halka katılması, elektrofilik veya nükleofilik reaksiyonları verebilmekte ve Şekil 3’te belirtilen gruplara etki edebilmektedir. (Iglesias, 2002, Balousek, 1979).

Ozonun Etki Edebileceği Organik Gruplar

Ozonun birden fazla etki mekanizmasıyla reaksiyona girmesine örnek olarak ozonun lignini parçalaması verilebilir. Ozon lignine; halka açılması, yan halka oksidasyonu, radikal bağlanma reaksiyonları ve daha sonra üretim verimi düşmekte ve nitrik asit oluşmaktadır ki oldukça korozif olan nitrik asit ozon jeneratörünün iç parçalarını aşındırabilir.

Benzer şekilde ozon indigo ve indigo karmin molekülüne de etki edebilmekte ve indigo molekülünü isatin, antranilik asit ve bu iki ürünün türevlerine parçalayarak rengini uzaklaştırmakta ve indigo karmin molekülünü de isatin sülfonik asite parçalamaktadır, bu reaksiyon Şekil 4’te gösterilmiştir. Ozon zincir reaksiyonları ile bozunmaktadır. Zincir reaksiyonu proseslerini başlatan, ilerleten ve sonlandıran çok sayıda farklı bileşik bulunmaktadır. Ozonun zincir reaksiyonları için gereken bu bileşikler şunlardır:

1. Başlatıcılar: Serbest radikal reaksiyonlarının başlatıcıları süper oksit iyonlarının ozon molekülünden oluşmasını tetikleyen bileşiklerdir. Bunlara hidroksit iyonları, hidroperoksit iyonları ve bazı katyonlar gibi inorganik bileşikler, formik asit gibi organik bileşikler örnek verilebilir. 253,7 nm dalga boyundaki Ultraviyole ışınları da ozon reaksiyonlarının başlaması için aynı etkiyi sağlamaktadır.

2. İlerleticiler: Serbest radikal reaksiyonlarının ilerleticileri O2- süper oksit anyonlarını hidroksil radikallerinden üreten bütün organik ve inorganik moleküllerdir. Genel ilerleticiler olarak aril grupları, formik asit, birincil alkoller içeren organik bileşikleri sayılabilmektedir.

3. Sonlandırıcılar: Serbest radikal reaksiyonlarının sonlandırıcıları O2- süper oksit anyonlarını üretmeden OH- radikallerini tüketebilen bileşiklerdir. Genel olarak bilinen sonlandırıcılar bikarbonat ve karbonat iyonları, alkil grupları ve üçüncü alkoller içeren kimyasallardır. (Iglesias, 2002).

Ozonun parçalanmasını etkileyen diğer önemli parametreler ise ortam sıcaklığı ve pH’dır. Tablo 1’de ozonun çeşitli şartlardaki yarı ömrü verilmiştir. (Adams ve Gorg, 2002; Perinçek ve diğ., 2007a).

Ozonlama Sonucu Oluşan Ürünler

Renk giderimi çalışmaları sonucunda elde edilen verilere göre ozonlama sonucu sülfat, nitrat, format ve oksalat oluşumu belirtilmiştir. Nitrat, boyarmaddenin azo ve amino gruplarının oksidasyonundan, sülfat ise dispergatörün oksidasyonundan oluşmaktadır. (Strickland ve Perkins, 1995, Neamtu ve diğ., 2004, Zhang ve diğ., 2004, Koch ve diğ., 2002).

Ozonlama sonunda atık suyun biyobozunurluğu artmaktadır. (Sevimli ve Sarıkaya, 2002, Wu ve Wang, 2001, Koch ve diğ., 2002) Ozonlama sonucu oluşan ürünler alglere karşı toksik özellik göstermemiştir. (Konsowa, 2003)

Ozonlama İşlemlerinde Etkin Olan Parametreler

Ozonlama işlemlerinde etkili başlıca faktörler pH, sıcaklık, mekanik karıştırma, ozon dozajı ve süre olarak sayılabilir.

pH: Ozonun materyal ile reaksiyonu son derece pH bağımlıdır, pH 2 ve altında Direkt Reaksiyon (Moleküler ozon), pH 7 ve üzerinde İndirekt Reaksiyon (Serbest radikal oluşumu) oluşur, yüksek pH’larda ozon daha hızlı dekompoze olur ve baskın olarak hidroksil radikali oluşturur. Hidroksil radikallerinin oksidasyon potansiyeli moleküler ozona göre daha yüksek olduğundan indirekt reaksiyonlarda oksidasyon daha hızlıdır. HO. radikali 2.8 eV’luk oksidasyon potansiyeli ile en kuvvetli radikal olsa da HO2y HOy ve HOy radikalleri de oluşmaktadır. (Alaton ve diğ., 2002, Hsu ve diğ., 2001, Muthukumar ve Selvakumar, 2004, Szpyrkowicz ve diğ., 2001, Sevimli ve Sarıkaya, 2002, Arslan ve Balcıoğlu, 2000)

Sıcaklık: Artan sıcaklıkla ozon çözünürlüğü düşer. Bununla birlikte çözünürlüğün düşmesi nedeniyle ozonlama etkinliğinin azaldığı söylenemez çünkü sıcaklık artışı reaksiyon hızını da artırmaktadır.

Mekanik karıştırma: Ozonlama etkinliğini sınırlandırıcı faktörlerin başında ozonun gaz fazından sıvı faza transferindeki kütle transferi gelmektedir. Rotor ile karıştırma yapılan çalışmalarda artan rotor hızı ile birlikte ozonlama ile renk giderimi etkinliğinin arttığını rapor edilmiştir. (Wu ve Wang, 2001, Saunders ve diğ., 1983, Lin ve Liu, 2003)

Ozon dozajı: Ozon dozundaki artış ozonlama etkinliğinin artırmaktadır.

Süre: Oksidasyon reaksiyonlarını moleküler ozon ya da ozonun reaksiyonlarıyla oluşan radikal türleri verdiğinden ozon dozajı ya da ozonlama süresi attıkça ozonlama etkinliğinin arttığı açıktır. (Sevimli ve Sarıkaya, 2002, Oğuz ve diğ., 2005, Wu ve Wang, 2001, Koch ve diğ., 2002, Konsowa, 2003, Ciardelli ve Ranieri, 2001, Arslan ve Balcıoğlu, 2000)

Ozonun Kullanım Alanları

Ozon ilk olarak 1893 yılında Hollanda’da içme suyunun arıtılmasında kullanılmıştır. Daha sonra Avrupa’da yaygınlaşan içme suyu arıtımında su kullanımı sonrasında Amerika Birleşik Devlet- leri’nde de kullanılmaya başlanmıştır. Ozonun büyük ölçekteki ilk uygulaması 1893’te Hollanda Outshorn’da içme suyu arıtımı üzerine kurulmuş, bunu 1906 yılında Nice’de kurulan tesis izlemiştir. 1916 yılında Avrupada 26’sı Fransa’da olmak üzere 49 ozon tesisi bulunmaktaydı. Klorun dezenfektan olarak öne çıkması ve ozona göre daha yüksek verimli olması ozon tesislerinin gelişimini yavaş- latmıştır. Avrupa’da 1940’ta 119, ve 1985’te de 2000’in üzerinde ozon tesisisin bulunduğu tahmin edilmektedir. Günümüzde ozon; havuz hijyeni, içme ve atık suların temizlenmesi, gıda işleme ve depolama, hayvancılık, tarım, bina dezenfeksiyonu, tedavi ve koruma amaçlı tıbbi alanlarda kullanılmaktadır.

Atık su arıtmada ozon, zehirli kimyasallar ihtiva eden atık ve atık sularda etkili bir dezenfek- siyon sağlarken, insan ve doğa için koruyucu bir görev üstlenmektedir. Belirli süre sonunda hiçbir atık bırakmadan ana hammaddesi olan oksijene dönüşen ozon gazının bu özelliğinden dolayı ozon ile de- zenfeksiyon su dolum tesislerinde öncelikle tercih edilen etkili bir yöntemdir. Su dezenfeksiyonunda ozonun kullanımı sayesinde sudaki bulanıklık giderilebilmekte, ağır metaller uzaklaştırılabilmekte, suda bulunan nitrit ve amonyak uzaklaştırılabilmekte, siyanid ve organik maddeler temizlenebilmektedir.

Havada ve suda oluşan kötü kokuların kaynağı olan sentetik ya da organik bileşikler, ozon ile okside olarak koku giderme alanında ozonun üstün bir temizleyici olduğunu ortaya koymaktadır.

Ozon gıda endüstrisinde ise et ve balık işleme tesislerinde yıkama, soğutma ve ekipmanların temizliğinde kullanılan suların dezenfeksiyonunda, gıdaların üretim süreçleri ve depolanması sırasında ortamdan bulaşan küf ve benzeri mikroorganizmaların uzaklaştırılmasında ve her türlü istenmeyen kokuların giderilmesinde kullanılmaktadır.

Bunlara ilaveten baharat işleme tesislerinde, yemek fabrikalarında, gıdaların renklerinin düzeltilmesinde ve tarımsal ilaç kalıntılarının giderilmesi de kullanılmaktadır. Ozon, yüzme havuzlarında kimyasalların kullanımında %80 – 90’lık bir azalma sağlar. Bu oran, işletmeler açısından büyük miktarlarda maliyet düşüşü demektir. Aynı zamanda, kimyasal kullanımını azaltmak, insan ve çevre sağlığı açısından da oldukça önemlidir. Ozon gazı kağıt sanayinde olarak odun hamurunun ağartılması için kullanılmıştır. Odun hamurunun ağartılmasında ozonun kullanılması yönteminin, klor dioksite göre daha ekonomik olduğu belirtilmiştir.