Ozone Là Gì? Ozone được Hình Thành Như Thế Nào?

Ozone: danh từ \ ‘ō, zōn \: một chất khí không màu, mùi hắc và có tính chất ôxy hóa mạnh, được hình thành từ ôxy bằng phóng điện hoặc tia cực tím. Nó khác với oxy bình thường (O2) ở chỗ có ba nguyên tử trong phân tử của nó (O3).

Sự hình thành của Ozone

Trong hóa học, các nguyên tố được biêu thị bằng các chữ cái (ví dụ “O” là viết tắt của nguyên tố “oxy”) và các số nhỏ ở phía dưới bên phải của nguyên tố cho biết số nguyên tử của nguyên tố đó trong phân tử. Ví dụ, O2 đại diện cho một phân tử bao gồm hai nguyên tử oxy, là dạng ổn định của oxy “thông thường”. O3 đại diện cho một phân tử bao gồm ba nguyên tử oxy, là dạng oxy không ổn định được gọi là ozon.

Ôzôn đã tồn tại trên Trái đất khi có sự tồn tại của oxy – khoảng 500 triệu năm. Nó đã tồn tại trong vũ trụ của chúng ta hàng tỷ năm. Bất cứ nơi nào oxy tiếp xúc với hồ quang điện, chẳng hạn như tia chớp và / hoặc một bước sóng cụ thể của tia cực tím, như tia cực tím từ mặt trời mà hành tinh quay quanh, ozone sẽ được tạo ra.

Ozone được tạo ra như thế nào?

Trong một cơn bão điện, các tia sét trong khí quyển xé toạc các phân tử oxy, để lại các nguyên tử oxy đơn lẻ trong sự đánh thức của chúng. Những nguyên tử đơn lẻ này nhanh chóng liên kết với các phân tử O2 xung quanh, tạo ra O3, hoặc ozon. Đây là lý do tại sao không khí có mùi rất trong lành ngay sau một cơn bão sét. 

Tầng ôzôn ở tầng bình lưu thấp hơn cũng được tạo ra bởi sự phân hạch và phản ứng tổng hợp phân tử, nhưng bởi tia cực tím sóng ngắn của mặt trời chứ không phải bằng điện. Chính tầng ôzôn này – được tạo ra bởi các sóng UV ngắn, bảo vệ sự sống trên hành tinh của chúng ta khỏi các sóng UV dài hơn trong quang phổ.

Máy tạo ozone tạo ra ozone bằng cách áp dụng một trong hai nguyên tắc sau:

1. Hồ điện quang

Máy tạo ôzôn sử dụng phương pháp hồ quang điện để tạo ra ôzôn được gọi là máy tạo ôzôn phóng điện hào quang. Điện áp cao (2.000 vôn trở lên) được truyền qua vật liệu điện môi (vật liệu truyền lực điện mà không dẫn điện), đồng thời được cung cấp và làm mát bằng không khí xung quanh do một quạt đặt ở phía sau thiết bị. Không khí xung quanh được tạo thành từ 78,08% nitơ, 20,95% oxy, 0,93% argon, 0,04% còn lại bao gồm một lượng nhỏ các khí khác.

Hồ quang điện duy trì này là thứ cắt đứt các phân tử O2, dẫn đến việc tạo ra ozone.

2. Tia cực tím

Sóng tia cực tím (UV) là thứ ‘cắt đôi’ phân tử O2 trong máy tạo ozone. Bóng đèn UV được gắn bên trong máy phát điện phát ra các bước sóng ánh sáng cực tím nhất định, lần lượt tách các nguyên tử của các phân tử O2 đi qua. Đây là cách mặt trời của chúng ta tạo ra và duy trì lớp ôzôn bảo vệ giữa tầng đối lưu và tầng bình lưu.

UV ít hiệu quả hơn trong việc tạo ra ozone so với phóng điện hào quang. Kết quả là phương pháp này có sản lượng ozone thấp hơn nhiều.

Làm thế nào để ozone phá hủy mùi hôi?

Ôzôn phản ứng với các phân tử mùi bằng cách chuyển nguyên tử ôxy “bổ sung” của phân tử ôzôn sang phân tử mùi, thay đổi thành phần của nó để nó không còn có cấu tạo hóa học như cũ. Phản ứng hóa học này được gọi là quá trình oxy hóa.

Tóm lại, thông qua quá trình oxy hóa, những gì trước đây là một phân tử gây mùi bây giờ là một hợp chất hoàn toàn khác, và do đó không có mùi của dạng trước đó. Một ví dụ đơn giản của sự tái cấu trúc phân tử này là việc thêm một nguyên tử oxy vào một phân tử H2O để tạo thành H2O2 (là sự chuyển hóa nước thành hydro peroxit).

Ozone có nguy hiểm không?

Điều quan trọng nhất cần nhớ khi tạo ozone trong không gian là phải di tản khỏi cơ sở trong quá trình xử lý. Điều này bao gồm cả việc loại bỏ vật nuôi và trong trường hợp mức độ cao được tạo ra trong khoảng thời gian vài giờ, nên loại bỏ cây trồng trong nhà.

Sau khi thời gian xử lý hoàn tất, cần có đủ thời gian để ôzôn trở lại thành ôxy (O2), hoặc không gian phải được lưu thông với không khí trong lành trước khi đưa người và động vật trở lại.

Ozone có thời gian bán hủy tương đối ngắn, khoảng 30 phút. Ví dụ, nửa giờ sau khi máy phát điện tắt, mức ozone 10ppm (10 phần triệu) sẽ là 5ppm, và nửa giờ sau đó, nó sẽ là 2,5ppm, v.v. Quá trình phân hủy nhanh chóng này là kết quả của liên kết yếu giữ nguyên tử oxy thứ ba với phân tử.

Có rất nhiều thông tin trái chiều về việc sử dụng ozone an toàn như thế nào trong ngành phục hồi. Mặc dù tiếp xúc lâu dài ngay cả ở nồng độ nhẹ có thể gây kích ứng mô, đặc biệt là phổi, nhưng việc sử dụng các biện pháp phòng ngừa thích hợp có thể giúp mọi người tránh được bất kỳ tác dụng phụ nào.

Để so sánh, carbon monoxide (CO) nguy hiểm hơn đáng kể, là nguyên nhân gây ra 2.500 ca tử vong hàng năm, nhưng chúng ta không nghĩ gì đến việc đi bộ xuống phố trong tình trạng giao thông đông đúc, bên cạnh vô số máy phát carbon monoxide khổng lồ (ô tô).