Quá Trình Tạo Ozon Tự Nhiên Và Tạo Ozone Bằng Tia UV

Tính chất của ozone

Ozone là tác nhân oxi hóa mạnh và có thể làm sạch sâu, xử lý nhiều độc tố có trong nước, kể cả màu, mùi vị. Vì vậy, ozone còn được ứng dụng thay thế chlorine trong việc khử trùng, diệt khuẩn.

Ozone là chất khí không màu, không bền vững, cấu tạo từ 3 nguyên tử oxi. Do tính chất không bền vững này nên ozone rất nhanh chóng trở thành oxi và giải phóng một oxi nguyên tử tự do. Ở nhiệt độ -112 độ C, khí ozone hóa lỏng có màu xanh đậm, Ozone có thể tan trong nước nhiều hơn oxi gấp 16 lần.

So với chlorine, ozone có tính chất sát khuẩn mạnh hơn nhiều lần. Ngoài ra, ozone còn có khả năng oxi hóa được các ion kim loại như sắt, mangan, khử một số mùi trong nguồn nước. Những oxit kim loại do ozone tạo ra sẽ được loại bỏ bằng những lõi lọc cặn thô. Bản thân ozone cũng bị phân hủy sau hơn 30 phút, tùy thuộc vào nhiệt độ, độ pH và tính chất lý hóa khác nhau của nguồn nước.

Quá trình tạo ozone

Tạo thành ozone

Ozone trong khí quyển được tạo thành khi các tia cực tím chạm vào các phân tử oxi (O2), tạo thành hai nguyên tử oxi đơn, được gọi là oxi nguyên tử. Oxi nguyên tử kết hợp cùng với một phân tử oxi tạo thành ozone (O3). Phân tử ozone có hoạt tính cao, khi bị tia cực tím (tia UV) chạm phải, lại tách ra thành phân tử oxi và một oxi nguyên tử, một quá trình liên tục gọi là chu kỳ oxi-ozone.

Trước quá trình bắt đầu xu hướng suy giảm ozone, lượng ozone trong tầng bình lưu được giữ ổn định nhờ có sự cân bằng giữa tạo thành và phân hủy các phân tử ozone nhờ vào tia cực tím.

Phân hủy ozone

Ozone có thể bị phá hủy bởi các nguyên tử brom, flo hay clo trong bầu khí quyển. Các nguyên tố này có trong một số hợp chất nhất định, đặc biệt là Chlorofluorocacbon (CFC), đi vào tầng bình lưu và bị giải phóng bởi các tia cực tím.

Quan trọng nhất là các nguyên tử clo được tạo thành như thế sẽ trở thành chất xúc tác hủy diệt các phân tử ozone trong một chu trình khép kín. Trong chu trình này, một nguyên tử clo tác dụng với phân tử ozone, lấy đi một nguyên tử oxi (tạo thành ClO) và để lại một phân tử oxi bình thường. Tiếp theo, một oxi nguyên tử tự do sẽ lấy đi oxi từ ClO và kết quả cuối cùng là một phân tử oxi và một nguyên tử clo, bắt đầu lại chu kỳ. Một nguyên tử clo độc thân sẽ phân hủy ozone mãi mãi nếu như không có các phản ứng khác mang nguyên tử clo ra khỏi chu trình này bằng cách tạo nên các nguồn chứa khác như axit clohydric và clo nitrat (ClONO2).

Tạo ozone bằng tia UV

Trường hợp này, tia UV (tia cực tím) là tác nhân tách các phân tử oxy thành các nguyên tử. Phương pháp này sử dụng tia UV có bước sóng cực ngắn 185 nm và tạo ra một lượng ozone rất nhỏ, chỉ khoảng 0.01% – 0.1% nhưng có ưu điểm là không cần phải làm sạch không khí.