Az ózon és az oxigén tulajdonságai

Tulajdonság	Ózon	Oxigén
Molekulaképlet	O3	O2
Egyéb név	trioxigén	éleny
Molekulatömeg	48	32
Szín	világoskék	színtelen
Szag	szúrós szag, “villámszag”	szagtalan
Vízben oldhatóság (0 °C)	0.64	0.049
Sűrűség (g/l)	2.144	1.429
Forráspont	-111.9 °C	- 183 °C
Gyúlékonyság	önmagában nem gyúlékony	önmagában nem gyúlékony
Elektrokémiai potenciál (eV)	2.07	1.23

 

Hogyan keletkezik az ózon?

 

Az ózon a természetben és mesterséges úton is az alábbi két módon jön létre:

 

Koronakisülés (csendes kisülés) által. A légkörben vihar idején a villámok feldarabolják az oxigénmolekulákat, így az újraalakuló molekulák egy része ózon lesz. Egyetlen erős villámcsapás során több mint 130 kg ózon jöhet létre.

UV-sugárzás által. Napos időben a napsugárzás UV-tartománya (185 nanométeres ultraibolya sugárzás) hasonló módon ózon kialakulásához vezet.

 

A sztratoszféra alsó részében levő ózonréteg eléggé vékony és sérülékeny: egészen tömény állapotban mindössze egy hüvelyk (2.54 cm) vastag lenne. Lazább, természetes állapotában a Föld felszíne fölött 15–35 km magasságban oszlik el. A légköri ózonréteg szétszórja a Napból érkező ultraibolya sugarak körülbelül 80 %-át, így megelőzve a naptól való leégést, a bőrrákot és az ultraibolya sugárzás következtében jelentkező látászavarok kialakulását az emberi szervezetben.

 

Mesterséges körülmények közt a koronakisülést pozitív és negatív töltésű elektródák biztosítják. Az egymástól kerámia vagy üveg szigetelőlapokkal elválasztott elektródák között egy ventilátor segítségével nagy mennyiségű levegőt áramoltatunk keresztül. Az elektródák magas feszültségű statikus elektromossággal telítődnek, és körülöttük elektromos szikrákból álló kék ívfény (korona) jelenik meg. Az ívfény jelenlétében az oxigénmolekulák feldarabolódnak és újrarendeződnek: egy részük ózonná alakul, úgy, mint a villámlás következtében. A jelenleg kereskedelmi forgalomban levő ózongenerátorok többsége így működik.

Ezenkívül nagy fényerejű, 185 nanométeres UV-fényszórók segítségével termelhetünk ózont, szintén nagy mennyiségű levegő átáramoltatásával.

 

Az ózon gyorsabban hat, mint a többi gyakran használt oxidálószer

 

Az ózon az egyik legerősebb oxidáns, amelyet szerves anyagok oxidálására használhatunk.

Másodpercek alatt pusztítja el a kórokozókat, ellentétben más oxidánsokkal, amelyek csak percek alatt képesek ugyanezt elvégezni.

 

Oxidálószer	Oxidatív potenciál
Ózon	2.07
Hidrogén-peroxid	1.77
Kálium-permanganát	1.67
Hipoklórossav	1.49
Klórgáz	1.36
Hipobrómossav	1.33
Oxigén	1.23
Bróm	1.09
Hipojódossav	0.99
Klór-dioxid	0.95
Nátrium-hipoklorit (hypo)	0.94
Nátrium-klorit	0.76
Jód	0.54

 

Téves felfogások az ózonnal kapcsolatban

 

Mint minden oxidáló hatású anyagnak, az ózonnak lehetnek rossz oldalai is. Ám mindenképp különbséget kell tennünk a valódi negatívumok és azon negatív hatások között, amelyek nem megfelelő használat során jelentkeznek. Sok helyen olvashatjuk például, hogy az ózon oxidálja az anyagokat, degradálja a szerves anyagokat és árthat az embereknek, háziállatoknak, növényeknek. Ezek tulajdonképpen nem negatív hatások, csak arról van szó, hogy az ózont biztonságosan kell használnunk – éppúgy, mint a villanyáramot, a benzint vagy a földgázt. Minden oxidálószernek hasonló „negatív” hatásai vannak, ha nem megfelelő biztonsági körülmények közt használják őket.

 

Negatív tulajdonságként vehető számba az ózon felezőideje is. Az ózonmolekula instabil, és gyorsan visszaalakul kétatomos oxigénné. Ez a felezőidő 20 és 60 perc között változhat a környező levegő hőmérsékletétől, nedvességtartalmától és tisztaságától függően. Magasabb hőmérséklet, magasabb nedvességtartalom és több szennyeződés esetén a felezőidő rövidebb lesz.

 

AZ ÓZON FELEZŐIDEJE
Vízben oldott állapotban (pH 7)
Hőmérséklet	Hőmérséklet	Időtartam
°F	°C
59	15	30 perc
68	20	20 perc
77	25	15 perc
86	30	12 perc
95	35	8 perc

 

Az ózon nem szállítható, mivel tömény, cseppfolyós állapotban tárolva fokozottan robbanásveszélyes, kisebb koncentrációjú keverékként pedig rövid időn belül lebomlik. Az ózonos kezeléshez, szagtalanításhoz, fertőtlenítéshez az ózongázt a helyszínen kell előállítanunk, ózongenerátor segítségével. Ez a negatívum is értelmezhető pozitívumként, hiszen így nem kell vállalnunk a nagy mennyiségű, nem megfelelően tárolva veszélyes oxidálószer szállításának és tárolásának kockázatát. A kezelés elvégzése után pedig a helyszínen nem marad vissza káros vegyi anyag, csak tiszta, oxigéndús levegő.

 

Az ózon rövid története

 

1785 – Martin van Marum (1750–1837), holland fizikus először észlelt ózonszagot egy elektromos kisülés nyomán.

1840 – Christian Friedrich Schönbein szintén azonosítja a jellegzetes szagot, és a görög όζον (ózon) szóról nevezi el a gázt, ami azt jelenti, hogy ’illatozni’.

1857 – Werner von Siemens megépítette az első ipari ózongenerátort, amelyet ivóvíz tisztítására használtak.

1867 – az ózonmolekuláról megállapítják, hogy az mem más, mint háromatomos oxigén.

1893 – Hollandiában (Ousbaden településen) ózonos ivóvíztisztító rendszert vezetnek be. Ebben az országban jelenleg több mint 3000 ózonos víztisztító rendszer működik.

1896 – Nikola Tesla elsőként szabadalmaztatja az általa kifejlesztett ózongenerátort.

1903 – Az Egyesült Államokban, New York államban a Niagara vízesésnél ózonos ivóvíztisztító rendszert szerelnek föl.

1906 – Nice városban, Franciaországban megépítik a Bon Voyage ózonos ivóvíztisztító rendszert, amely napjainkig folyamatosan működik.

1909 – Először használják az ózont hűtőházban tárolt húsok tartósítására.

1914–1918 – Az első világháború során Dr. Albert Wolff berlini orvos javaslatára a német hadseregben harci sebesülések és fertőzések kezelésére használták az ózont. Ugyanott  gangréna (üszkösödés), vastagbélrák, gégerák és magas légnyomás okozta fekélyek kezelésére, illetve mérges gázok hatásának csökkentésére is alkalmazták az ózongázt.

1926 – Dr. Otto Warburg, a berlini Kaiser-Wilhelm-Institut kutatója közzétette, hogy a rák fő oka a sejtek szintjén fellépő oxigénhiány. Munkásságáért 1931-ben orvosi Nobel-díjat kapott.

1932 – Dr. E. A. Fish, svájci fogorvos gangrénás pulpitis (fogbélgyulladás) sikeres kezelésére használta az ózont és az ózonos vizet. Az általa kezelt páciens Dr. Edwin Payr (1871–1946) volt, aki azonnal megértette az ózon hasznos voltát, és buzgón törekedett annak használatára az általános sebészetben. 1935-ben Payr egy 290 oldalas tanulmányt közölt a sebészetben alkalmazott ózonos kezelésről, és bemutatta annak tartalmát a Német Sebészszövetség 59. Kongresszusán.

1939 – Felfedezik, hogy az ózon gyümölcsök tárolása esetén hatékonyan megelőzi az élesztőgomba és a penész kifejlődését.

1950 – Dr. W. Zable szintén rák kezelésére használta az ózont. Dr. P. G. Seeger, A. Varro és H. Werkmeister is követte a példáját.

1953 – Dr. Hans Wolff (1924–1980) létrehozta az első ózonterápiás iskolát, ahol számos orvost képezett ki. 1979-ben Heidelbergben tette közzé Das Medizinische Ozon (Az orvosi ózon) című könyvét.

1970-es évek – Az ózont palackozott víz kezelésére is használják.

1992 – Virginia államban a Franklin papírmalomban beüzemelik az első ózonos ligninmentesítő rendszert.

2001 – Az Egyesült Államokban az FDA (U. S. Food and Drug Administration) jóváhagyja az ózon használatát olyan fertőtlenítő szerként, amely közvetlenül érintkezhet az élelmiszerekkel.

2001 – Az  USDA (United States Department of Agriculture) is jóváhagyja az ózon használatát mint olyan fertőtlenítőt, amely érintkezhet az élelmiszerekkel és húsokkal.

 

Hogyan öli meg az ózon a baktériumokat?

 

Egy ózonmolekula hozzáér a baktérium sejtfalához, és égési sérülést okoz rajta. Pár másodperc alatt többszáz ózonmolekula éri el a sejtet, így a sejthártya tönkremegy, az egysejtű élőlény elveszti az alakját. Az ózon eléri a mitokondriumokat és a sejt többi alkotórészét, ennek következtében a baktérium másodpercek alatt elpusztul. A baktériumsejtek oxidálódása ózonnal való érintkezés folytán jellemzően 1–10 másodperc alatt zajlik le. Az ózon minden napjainkig ismert baktériumot, vírust és véglényt elpusztít.

 

Kórokozó	Ózonmennyiség (dózis)
Aspergillus niger (fekete penész)	1.5–2 mg/l megöli
Bacillus bacteria	0.2 mg/l 30 másodperc alatt megöli őket
Bacillus cereus	0.12 mg/l vízben 5 perc alatt 99 %-át megöli
Bacillus cereus (spórák)	2.3 mg/l vízben 5 perc alatt 99 %-át megöli
Bacillus subtilis	0.10 PPM 33 perc alatt 90 %-át megöli
Bacteriophagus F2	0.41 mg/l vízben 10 másodperc alatt 99.99 %-át megöli
Botrytis cinerea	3.8 mg/l vízben 2 perc alatt megöli
Clavibacter Michiganense	1.1 mg/l vízben 5 perc alatt 99.99 %-át megöli
Cladosporium	0.1 PPM 12.1 perc alatt 90 %-át megöli
Clostridium botulinum (spórák)	0.4–0.5 mg/l vízben megöli
Coxsackie virus A9	0.035 mg/l vízben 10 másodperc alatt 95 %-át megöli
Coxsackie virus B5	4.1 mg/l folyékony iszapban 2.5 perc alatt 99.99 %-át megöli
Corynebacterium diphtheriae	1.5–2 mg/l megöli
Eberth bacillus typhus abdominalis	1.5–2 mg/l megöli
Echo virus 29	1 mg/l 1 perc alatt 99.99 %-át megöli
Enteric virus	4.1 mg/l szennyvízben 29 perc alatt 95 %-át megöli
Escherichia coli bacteria (ürülékből)	0.2 mg/l levegőben 30 másodperc alatt megöli
Escherichia coli (tiszta vízben)	0.25 mg/l 1.6 perc alatt 99.99 %-át megöli
Encephalomyocarditis virus	0.1–0.8 mg/l 30 másodperc alatt 100 %-át megöli
Enterovirus	0.1–0.8 mg/l 30 másodperc alatt 100 %-át megöli
Fusarium oxysporium ssp. lycopersici	1.1 mg/l 10 perc alatt megöli
Fusarium oxysporium fsp. melonogea	1.1 mg/l 20 perc alatt 99.99 %-át megöli
GDV virus	0.1–0.8 mg/l 30 másodperc alatt 100 %-át megöli
Hepatitis A virus	0.25 mg/l foszfát pufferben 2 másodperc alatt 99.5 %-át megöli
Herpes virus	0.1–0.8 mg/l 30 másodperc alatt 100 %-át megöli
Influenzavírusok	0.4–0.5 mg/l küszöbértéknél elpusztulnak
Klebs-Loffler bacillus	1.5–2 mg/l megöli
Legionella pneumophila	0.32 mg/l desztillált vízben 20 perc alatt 99.99 %-át megöli
Mucor pyriformis	3.8 mg/l 2 perc alatt megöli
Mycobacterium foruitum	0.25 mg/l vízben 1.6 perc alatt 90 %-át megöli
Penicillium bacteria	Érzékenyek az ózonra
Phytophthora parasitica	3.8 mg/l 2 perc alatt megöli
Poliomyelitis virus	0.3–0.4 mg/l 3–4 perc alatt 99.99 %-át megöli
Poliovirus 1	0.25 mg/l vízben 1.6 perc alatt 99.5 %-át megöli
Rhabdovirus	0.1–0.8 mg/l 30 másodperc alatt 100 %-át megöli
Salmonella typhimurium	0.25 mg/l vízben 1.67 perc alatt 99.99 %-át megöli
Staphylococcus epidermidis	0.1 PPM 1.7 perc alatt 90 %-át megöli
Staphylococci	1.5–2 mg/l megöli őket
Stomatitis virus	0.1–0.8 mg/l 30 másodperc alatt 100 %-át megöli
Streptococcus bacteria	0.2 mg/l 30 másodperc alatt megöli őket
Verticillium Dahliae	1.1 mg/l 20 perc alatt 99.99 %-át megöli
Vezikuláris stomatitis vírus	0.1–0.8 mg/l 30 másodperc alatt 100 %-át megöli
Vibrio cholerae bacteria	Nagyon érzékenyek az ózonra

 

Egyes alapanyagok kompatibilitása az ózonnal szemben

 

Az alábbi táblázatban felsorolt anyagokat magas (1000 PPM fölötti) koncentrációjú ózon jelenlétében tesztelték. A normál használat alatt kevesebb, mint 2.5 PPM koncentráció valósul meg. A táblázatban használt minősítő jelek magyarázatát az alábbiakban közöljük:

 

Besorolás		Magyarázat
A	Kiváló	Az ózon nincs hatással ezekre az anyagokra. Bármeddig eltartanak ózon jelenlétében.
B	Jó	Az ózon kevés hatással bír ezekre az anyagokra. Hosszú idő után magas koncentrációjú ózon jelenlétében ezek az anyagok megrongálódnak, illetve korrodálódnak.
C	Megfelelő	Ózon jelenlétében ezek az anyagok pár héten belül megrongálódnak, illetve korrodálódnak. Hosszabb idő elteltével akár használhatatlanná is válhatnak.
D	Gyenge	Ózon jelenlétében ezek az anyagok pár napon vagy akár néhány órán belül is megrongálódnak. Ezért ezeket az anyagokat óvnunk kell az ózonnal való érintkezéstől.

 

Anyag	Besorolás
ABS (akrilnitril-butadién-sztirol)	B
Acetál	C
Akril (plexiüveg, perspex)	B
Alumínium	C (vizes ózon); B (száraz ózon)
Bronz	B
Buna-N (nitrilgumi)	D
Butil	A
Cink	D
CPVC	A
EPDM gumi	B (száraz ózon); C (vizes ózon)
EPR	A
Etilén - propilén	A
Flexibilis polietilén	B
Fluoroszilikon	A
Galvanizált acél	C
HDPE (high-density  polyethylene; nagy sűrűségű polietilén)	A
Lágyacél	D
Magnézium	D
Monel fémötvözet	C
Neoprén	C
Nylon	D
Öntöttvas	C
PEEK (poliéter-éter-keton)	A
Poliakrilát	B
Poliamid (PA)	C
Polietilén	B
Polikarbonát	A
Polipropilén	C
Poliszulfid	B
Poliuretán	A
PTFE (politetrafluoroetilén)	A
PVC	A (vizes ózon); B (száraz ózon)
PVDF (polivinilidén-fluorid)	A
Rozsdamentes acél – 304/316	A
Rozsdamentes acél – más fajták	B
Sárgaréz	B
Szantoprén	A
Természetes gumi	D
Térhálós polietilén (PEX)	A
Titán	A
Tygon polimerek	B
Üveg	A
Vamac (etilén-akrilát)	A
Viton szintetikus gumi	A
Vörösréz	B

 

Átszámítási táblázatok az ózon használatához

 

Mindenekelőtt fontos adatként kell számon tartanunk, hogy a kezelendő légtérben vagy vízben a hatékony fertőtlenítéshez szükséges ózongáz-sűrűségnek el kell érnie legalább a 2.34 PPM (milliomod rész; parts per million) küszöbértéket. Láttuk ugyanakkor a fentebb közölt táblázatból, hogy a különböző mikroorganizmusok és gombák más-más küszöbértéknél válnak érzékennyé az ózonra. Számolnunk kell továbbá bizonyos mértékű elszivárgással és az ózongáz felezőidejével is. Ez azt jelenti, hogy tisztességes ráhagyással kell dolgoznunk, vagyis az ózongenerátor gramm/óra teljesítményéből és a kezelendő légtér térfogatából kiindulva számított abszolút küszöbérték körülbelül kétszeresét kell megcéloznunk ahhoz, hogy az ózonos tisztítás, fertőtlenítés biztosan hatékony legyen.

 

Ózonos vízkezelő rendszerek esetében is ez a helyzet: ha egy rendszer paraméterei közt azt olvassuk, hogy 2 PPM ózonsűrűséget biztosít egy m³ vízben, ne tévesszük össze ezt az abszolút mennyiséget a vízben oldott ózon mennyiségével. 2 PPM abszolút teljesítmény leggyakrabban 1 PPM vagy ennél is kevesebb vízben oldott ózont eredményez, a több okból bekövetkező veszteség következtében. Hogy a megcélzott vízben oldott ózon-küszöbértéket elérjük, addig kell növelnünk az ózonmennyiséget, amíg meg nem haladjuk a magasabb vízhőmérséklet, a vízben levő szennyeződések és az ózont csökkentő más körülmények összhatását.

 

Azt is érdemes szem előtt tartanunk, hogy az ózongáz nehezebb, mint a kétatomos oxigén és a levegő, vagyis a kezelésre kijelölt légtérben lefelé, a padlószint felé süllyed. Ezért, ha csak lehetséges, bekapcsolás előtt az ózongenerátort egy nagyobb légterű helyiségben ne tegyük a padlóra, hanem helyezzük inkább asztalra, pultra vagy bármilyen más, eléggé stabil állványra, ahonnan nem fog leesni. Gépjárműveknél ez kevésbé fontos szempont, hiszen ezek légtere kisebb, mint az épületeké. Tehát járművek esetében nyugodtan tehetjük az ózongenerátort a lábzónába: a jármű belső terében az ózongáz sűrűsége így is elég rövid idő alatt eléri a kívánt küszöbértéket.

 

Fontos, nem elhanyagolható szempont még, hogy magas, 80 % fölötti páratartalom esetén a keletkező ózon egy része a vízpárával egyesülve hidrogén-peroxidot (oxigénes víz, H₂O₂) képez. Az így keletkező hidrogén-peroxid pedig kifakíthatja a bútorkárpitokat, falikárpitokat, függönyöket és egyéb lakástextíliákat. Amennyiben tehát a fertőtlenítésre kijelölt helyiségben ilyen szélsőségesen magas páratartalom uralkodik és ott lakástextíliák is vannak, az ózonos kezelés megkezdése előtt gondoskodnunk kell a páratartalom csökkentéséről fűtés, légkondicionálás, szellőztetés útján vagy más módon.

 

Az elszivárgás minimalizálása érdekében a kezelendő helyiségben a nyílászárók réseinek szigetelése mellett (törölközőkkel, ablakpárnákkal, ragasztószalaggal vagy tömítőcsíkokkal) gondoskodnunk kell a szellőzőnyílások alapos szigeteléséről, illetve kandalló esetében a kürtő elzárásáról; kályha esetében a hamuzó előtti rácson és a tűztérajtón levő levegőztető nyílások alapos szigeteléséről. Ha a kályha a kéményhez kivehető kályhacsővel csatlakozik, jobban tesszük, ha kivesszük a kályhacsövet és bedugaszoljuk a kürtőnyílást. Ez azért is kedvezőbb megoldás, mert a füstcsövek, kályhacsövek általában az ózonnal szemben kevésbé ellenálló, galvanizált vagy kezeletlen felületű, hidegen hengerelt lágyacél lemezből készülnek.

 

Fizikai tulajdonságok

 

Az ózon sűrűsége: 2.14 kg/m³

 

Az ózon molekulatömege: 48

 

Az oxigén sűrűsége: 1.43 kg/m³

 

Az oxigén molekulatömege: 32

 

A levegő sűrűsége: 1.29 kg/m³

 

A víz sűrűsége: 1000 kg/m³

 

Hasznos átszámítási tényezők (víz esetében)

 

1000 liter = 1 m³ = 264 US gallon = 35.5 ft³ (köbláb)

 

1 gallon = 3.785 liter = 3785 ml

 

Az ózon koncentrációja vízben

 

1 mg/l = 1 PPM = 1 g/m³

 

Az ózon koncentrációja levegőben térfogat szerint

 

1 g/m³ = 467 PPM

 

1 PPM = 2.14 mg/m³

 

Az ózon koncentrációja levegőben súly szerint

 

100 g/m³ = 6.99 % (körülbelül)

 

1 % = 14.3 g/m³ (körülbelül)

 

1 % = 6520 PPM

 

Az ózon koncentrációja oxigénben súly szerint

 

100 g/m³ = 6.99 % (körülbelül)

 

1 % = 14.3 g/m³ (körülbelül)

 

1 % = 6520 PPM

Tovább a termékekhez -->