8 800 700-67-99+7 495 357-20-00
ultraozon@ultraozon.info

Описание технологии «Небесный щит»

Вводные сведения

Немного истории, перспективы, физико-химические свойства озона

Свойства озона

Озон (О3) — аллотропная модификация кислорода, которая может существовать во всех трех агрегатных состояниях, едва ли не единственный пример подобного рода.

Озон — нестабильное соединение и даже при комнатной температуре медленно разлагается на молекулярный кислород, однако эта нестабильность не настолько велика, чтобы считать озон радикалом. Между тем, он мог бы так называться по правилу неуничтожимости валентности: озон образуется при взаимодействии стабильной молекулы кислорода с атомом кислорода, валентность которого не должна теряться. Это показывает, что такие химические понятия как радикал, валентность, в известном смысле условны.

Плотность озона в полтора раза больше плотности кислорода.

Попытаемся поверхностно и неполно перечислить области науки и промышленности, где так или иначе применяется озон.

  • В химии:
    • как сильный, универсальный окислитель;
    • как основной источник образования уникального атома О (1D), участвующего во многих реакциях.
  • В химической технологии:
    • в очистных комплексах химических производств;
    • при дезинфекции и осветлении воды;
    • при устранении запахов;
    • при извлечении золота и серебра из руд.
  • В биологии:
    • как вещество, воздействующее на микроорганизмы.
  • В физике и физической химии:
    • при создании полупроводников, жидких кристаллов, сверхпроводников, ферромагнитных пленок.
  • В медицине:
    • при заживлении ран, лечении заболеваний крови, органов зрения, дыхания; - при хранении контактных линз и стерилизации медицинских инструментов.
  • В быту:
    • для создания комфортной атмосферы в помещениях и их дезинфекции.
  • В сельскохозяйственном производстве:
    • при хранении продуктов, устранении пестицидов и т.д.

Интерес к озону в настоящее время выходит за рамки науки и химической технологии. Атмосферный озон поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца, вредное для живых клеток. Исчезновение слоя или хотя бы его существенное уменьшение могло бы привести к непредсказуемым, но во всяком случае, неблагоприятным последствиям для всего живого на Земле. В последние 20 лет тенденция к истощению слоя озона в атмосфере несомненно видна.

Озон, начиная с некоторых концентраций, токсичен. Основное его количество сосредоточено в так называемом “озонном поясе” на высоте 15—30 км. У поверхности земли концентрация озона значительно меньше и абсолютно безопасна для живых существ; существует даже мнение, что полное его отсутствие также отрицательно сказывается на работоспособности человека. Если это действительно так, то его распределение по высоте вплоть до поверхности Земли выглядит поразительно удобным для живых организмов. Конечно падение количества озона с уменьшением высоты имеет свое “разумное объяснение”, но от этого не перестает быть удивительным.

Физико-химические свойства озона

Озон при нормальных условиях — газ с резким запахом. При очень низких концентрациях, составляющих доли от предельно допустимых (ПДК), запах ощущается как приятная свежесть, но с увеличением концентрации становится неприятным. К нему легко привыкнуть. При концентрациях порядка 10 ПДК озон ощущается очень хорошо, но через несколько минут ощущение пропадает практически полностью.

Жидкий озон обладает свойствами слабого парамагнетика, газообразный — диамагнетик. Известно, что кислород сильный парамагнетик. Этим рекомендуются пользоваться для определения примесей кислорода в озоне. При концентрациях выше 15—20% газообразный озон имеет голубой цвет. При атмосферном давлении и температуре 161,3 К он превращается в жидкость темно-синего цвета. Затвердевает при температуре 80,6 К. Жидкий озон склонен к переохлаждению: по старым данным, температура плавления равна 23 К. Твердый озон темно-фиолетового цвета. При концентрации выше 20% газообразный озон может превращаться в кислород взрывным образом.

Озон и живые организмы

Озон при повышенных концентрациях пагубно влияет на живые организмы — растения, бактерии, животных и человека. Предельно допустимая концентрация (ПДК) О3, в России принята равной 100 мкг/м3 ( или 0.1 мг/м3), что при температуре 273К и давлении 1 атм соответствует 0,047 ppm (округленно 0,05 ppm). Это не значит, что, например, концентрация 0,1 ppm представляет реальную опасность для человека. Кратковременные выбросы озона в атмосферу, превышающие ПДК в 104 и более раз, многократно случались в экспериментах, проводимых авторами, но мы ни разу не ощущали каких-либо признаков отравления. В случае неисправности установки достаточно употребить элементарные правила безопасности: выключить источник озона, проветрить помещение, подышать на улице свежим воздухом. Другое дело, если человек долгое время находится в атмосфере озона. Общее правило, известное в токсикологии, по которому

воздействие = концентрация х время, применимо и в этом случае.

Действие озона на человека также исследовано. В работе описан эксперимент, в котором 5 человек помещали в специальную камеру с максимальной выдержкой 6 ppm х 1 час и минимальной 1,2 ppm х 2,5 часа. Ощущение вкуса, давление крови, частота пульса не изменились. Было найдено, что снизилось ощущение запаха, однако не ясно, воздействует ли озон на нервную систему или “перебивает” запах вещества-датчика. Не было обнаружено также никакого негативного изменения в составе крови.

Наибольшее влияние озон оказывает на органы дыхания. Меняется частота дыхания, объем воздуха при вдохе, жизненная и остаточная емкость легких. При вдыхании воздуха, содержащего озон, он постоянно разлагается и лишь четверть от общего количества попадает в легкие. Альвиолы легких под влиянием озона незначительно деформируются. На рис. 1 показаны пограничные кривые, разделяющие качественно разные воздействия озона на организм человека. Точки выше кривой 1 соответствуют так называемым симптоматическим воздействиям, т.е. индивидуум ощущает наличие озона: запах, слабое раздражение горла и т.п. Ощущения могут быть стимулирующие или, наоборот, неприятные и воспринимаются индивидуально; кривая 2 характеризует раздражающие воздействия: сухость в горле, незначительный кашель, неприятный запах; кривая 3 — признаки отравления: глубокий кашель при дыхании, сильное раздражение и боль в горле, давление и боль в груди; кривая 4 — область выше кривой соответствует необратимому летальному отравлению. Прямоугольник 5 показывает разброс данных по воздействию озона на малых животных: слева — лабораторные результаты Клеманна и Бенкрофта, справа — данные Стокинджера. Такая классификация предложена К.Торпом. Опыты, проведенные на малых животных, показали, что имеет место привыкание организма к озону, после чего он способен

переносить и летальные дозы. Время иммунитета составляет для мышей 1—1,5 месяца. Экспериментальные данные о влиянии озона на органы дыхания человека обобщены в обзорной работе. Физиологические воздействия в значительной степени зависят от индивидуальных особенностей организма, так что приведенные Данные имеют ориентировочный характер.

Физиологическое действие озона на человека
Рис. 1. Физиологическое действие озона на человека:
1 — симптоматическое воздействие; 2 — раздражающее; 3 — отравляющее; 4 — летальная доза; 5 — летальная доза для малых животных; 6 – точка безопасного воздействия для эффективной дезинфекции.

В установке «Ультраозон» максимально возможная концентрация озона в воздушно-озонной смеси составляет 4-5 мг/м3, но есть устройство регулировки производительности генератора озона, и осуществляется заводская настройка на значение 2 мг/ м3 , расчетное время нахождения человека 30 секунд.

Проведем расчет воздействия:

Допустим, человек за день 20 раз проходит через эту установку (что автор считает максимальной величиной). Воздействие составит:

30 секунд х 20 раз х 2 мг/м3 концентрация = 1200 мг в день;

В тоже время, работая 8 часов при ПДК 0.1 мг/м3, воздействие составит:
8 часов х 60 минут х 60 секунд х 0.1 мг/м3 концентрация = 2860 мг в день. Что в два раза больше, чем при посещении установки «УльтраОзон» 20 раз!

Отметим еще исключительно высокую эффективность озона при воздействии на микроорганизмы: споры, амебы, вирусы, различные микробы. На рис.2 показано влияние озона на гибель бактерий Escherichia coli по сравнению с влиянием хлора.

Выживаемость микроорганизмов в озонированной и хлорированной воде
Рис. 2. Выживаемость микроорганизмов в озонированной (1) и хлорированной (2) воде

При малых концентрациях влияние озона незначительно, зато начиная с некого- рой критической точки, он полностью подавляет этот тип бактерий, в то время как хлор все еще оставляет незначительную их часть невредимыми. В данном случае озон действует по принципу “все или ничего”. Концентрация 0,5 - 1 мг/л — критическая в случае очистки не только от бактерий, но и от химических примесей. Сведения о воздействии озона на окружающую среду и человека можно найти также в книгах.

Ультрафиолетовый фотолиз озона

Непрерывный УФ-фотолиз
Интерес к УФ-фотохимии озона связан прежде всего с его ролью в атмосфере Земли. Озон практически полностью поглощает излучение Солнца в области
200<λ<300 нм (полоса Хартли) и в более глубоком, вакуумном ультрафиолете влияет на климат нашей планеты и на состояние ее атмосферы.
Интересна малоисследованная область длин волн 180-200 нм, в которой коэффициенты поглощения и кислорода, и озона относительно малы, и солнечное излучение может проникать в более глубокие слои атмосферы. В лабораторных условиях ультрафиолетовый фотолиз О3 — практически единственный и очень удобный метод получения атомов О(1Д). Метастабильный атом кислорода (радиационное время жизни 0,02 с) — одна из наиболее активных частиц в атмосфере.

Свойства и анализ некоторых неустойчивых форм кислорода

Образование и разложение озона невозможно без неустойчивых и возбужденных форм кислорода. Озон образуется из молекул кислорода и атомов в основном состоянии О(3Р), разлагается под действием УФ излучения на электронно- возбужденный кислород О2( ) и возбужденный атом O('D). Наконец, колебательно- возбужденные кислород и озон играют определенную роль в фотохимических процессах и в процессах в электрическом разряде. Все перечисленные частицы важны для понимания механизма образования и существования озона в атмосфере.

Существует огромная литература по химическим свойствам активных форм кислорода: сюда прежде всего относятся способы получения и анализ, измерение констант скоростей с органическими и неорганическими веществами, констант тушения. Мы лишь кратко коснемся важнейших свойств и некоторых методов анализа двух неустойчивых форм кислорода: синглетного и атомного кислорода.

Синглетный кислород — свойства

В настоящее время ясно, что синглетный кислород — это два нижних электронно- возбужденных состояния кислорода. Вместе их часто обозначают одним символом — 1О2.

В биологии млекопитающих синглетный кислород рассматривают как одну из особых форм активного кислорода. В частности, эту форму связывают с окислением холестерина и развитием сердечно-сосудистых изменений. Антиоксиданты на основе полифенолов и ряд других могут снижать концентрацию активных форм кислорода и предотвращать такие эффекты.

Наиболее интригующими оказались недавние заключения европейских исследователей о том, что молекулы синглетного кислорода могут оказаться важнейшими регуляторами клеточной жизнедеятельности, существенно определяющими механизм инициации апоптоза [Vargas F., 2007]. (Википедия)

Реакции О(1Д) с озоном

Природа продуктов метастабильного атома О(1Д) при реакции с озоном до сих пор не вполне ясна. Установлено лишь, по измерениям общего квантового выхода, что один атом О(1Д) разлагает в среднем 3 молекулы озона.

В нашей установке, ультрафиолетовое рассеянное излучение способствует не только уничтожению вирусов и бактерий на поверхностях, но и снижает концентрацию озона в воздушно-озоновой смеси и повышает активность воздействия за счет фотолиза О3 с целью получения О(1Д).

Что позволяет узко зонировать зону интенсивного воздействия в центре установки «УльтраОзон».

Катализатор разложения озона гопталюм марки ГТТ

Катализатор разложения озона гопталюм марки ГТТ предназначен для разложения остаточного озона и низкотемпературного окисления токсичных органических соединений. Катализатор специально разработан для превращения озона в кислород перед выбросом в атмосферу.

Используется в различных технологических процессах с применением озона, особенно в водоподготовке и воздухоотчистке. Эффективно и стабильно работает в сухих, влажных и агрессивных газообразных средах.

Применяется: Для очистки газовых потоков от озона, для очистки от токсичных органических соединений.

Применение фильтров деструкции озона на основе гопталюмом, позволяет в разы снизить концентрацию озона до минимальной в вытяжной вентиляции, что должно обеспечить соблюдение норм ПДК в месте установки станции дезинфекции «УльтраОзон».

Но тем не менее, производитель рекомендуют устанавливать её на улице, перед зданием у входа, перед входной группой.

Описание формулы технологии "Небесный щит"

Согласно приведенных выше вводных сведений, формула технологии состоит в:

Создании в замкнутом объеме непрерывно воссоздаваемой воздушно-озонной смеси вдуваемой в рамку в центре установки с концентрацией от 3 до 2 мг/м3 , и его взаимодействия с рассеянным УФ излучением 254 нм, мощностью бактерицидного потока до 7 вт. С организацией одновременно вытяжки отработанной газо-воздушной смеси с последующим пропуском через деструктор озона для восстановления его в кислород.

В установке создается газовая среда состоящая из воздуха, озона О3, синглетного кислорода О2( ) и метастабильного кислорода О(1Д), в комплексе с рассеянным УФ излучением.
При продолжительности воздействия на проходящего через установку дезинфекции, человека до 30 секунд, на здоровье человека не оказывается негативного воздействия. Но на вирусы и бактерии оказывается самое активное воздействие. Созданная технология, не используя никаких расходных материалов кроме электроэнергии.

Установка «Ультраозон 1.0» выпускается уличного исполнения, контейнерного типа, вес до 600 кг, габариты:

  • высота 2500 мм.,
  • ширина 1400 мм.,
  • длина 1500 мм.

Внешний вид и устройство:

Внешний вид установки
Внешний вид установки
Схема установки
Схема установки

 

Получить консультацию

Оставьте свои данные и мы перезвоним Вам в ближайшее время

Нажимая на кнопку вы соглашаетесь на обработку ваших данных

Контакты

+7 937 455-07-09
+7 927 633-30-00

+79276333000

Ульяновская область г. Димитровград, ТОСЭР "ДИП МАСТЕР"

Наш канал

Сервис обратного звонка RedConnect