Was ist Ozon?
Was ist Ozon?
Ozon ist ein Allotrop des Sauerstoffs.
Was ist ein Allotrop von Sauerstoff?
Allotrop bedeutet: „eine andere Form“. Korrekt ausgedrückt, ist Ozon triatomischer Sauerstoff. Ein Ozonmolekül, O3, enthält drei Sauerstoffatome. Es ist ein äußerst instabiles Molekül mit einer sehr kurzen Halbwertszeit (durchschnittlich 22 Minuten), das es vorzieht, in seinen stabileren Zustand, O2, zurückzukehren. Um zu diesem zweiatomigen Zustand, O2, zurückzukehren, muss es ein Sauerstoffatom abgeben. Das Bestreben des Ozons, ein einzelnes Sauerstoffmolekül freizusetzen, wird von Chemikern als seine Oxidationskraft bezeichnet. Diese natürliche oxidierende Tendenz macht es zu einem so attraktiven industriellen Desinfektionsmittel.
Warum ist Ozon ein so starkes industrielles Desinfektionsmittel?
Das ungepaarte Sauerstoffatom, das Ozon freisetzt, bindet sich an andere Verbindungen im Wasser und oxidiert sie zu anderen Verbindungen. Dieses einzelne Sauerstoffatom oxidiert praktisch alle organischen und viele anorganische Verbindungen. Sobald sie oxidiert sind, werden sie aus dem Wasser ausgefällt.
Da Ozon fast alles, womit es in Berührung kommt, zersetzt und oxidiert, ist es ein enorm starkes Desinfektions- und Oxidationsmittel. Tatsächlich hat Ozon ein 150% stärkeres Oxidationspotenzial als Chlor und ist nach dem freien Hydroxylradikal die zweitstärkste kommerziell erhältliche Chemikalie in der Wasseraufbereitungsindustrie. Ozon tötet Organismen und Viren durch Zelllyse, d.h. das Aufbrechen der Zellwand, ein Prozess, gegen den Mikroorganismen keine Immunität entwickeln können“, so die EPA. Andererseits haben einige parasitäre Spezies eine Resistenz gegen niedrige Chlordosen gezeigt, darunter Ococysten von Cryptosporidium parvum, Zysten von Endamoeba histolytica und Giardia Lamblia sowie Eier von Parasitenwürmern. Im Gegensatz dazu „reduzieren Restozonkonzentrationen von nur 0,1 mg/L die Populationen von Legionella pneumophilia in Kühltürmen auf 80%.
Warum verwenden wir Ozon?
Wir verwenden Ozon, weil es ein sicheres und umweltfreundliches Mittel zur Behandlung und Desinfektion von Wasser ist. Da es ein so starkes Oxidationsmittel ist, wird nur wenig anderes benötigt, um Kondensatorwasser, Kühlwasser, Kühltürme, Rohrbündel und Leitungen zu reinigen. Verglichen mit den Kosten für die Lagerung und den Arbeitsaufwand für den Einsatz von Chemikalien, ganz zu schweigen von den Gefahren, ist Ozon eine vergleichsweise günstige Alternative.
Abgesehen von seiner außergewöhnlichen Oxidationskraft ist einer der stärksten Motoren für die zunehmende Verwendung von Ozon die Tatsache, dass seine Verwendung unserem Planeten nicht schadet, wie es bei Chlor der Fall ist. Chlor ist ein Karzinogen, das heißt, es verursacht Krebs, während Ozon kein Karzinogen ist. Tatsächlich ist das krebserregende Vorhandensein von Chlor in unserem Trinkwasser nach Angaben der EPA eine der größten Krebsursachen in Amerika. Chlor wurde vor Jahren so populär, weil es in der Lage ist, sich auf fast 100% des Wassers zu verteilen und somit viele Mikroorganismen abzutöten. Die gleiche Fähigkeit, sich so vollständig zu verteilen, macht es fast unmöglich, es zu entfernen. Das bedeutet, dass das Abflusswasser eines mit Chlor behandelten Kühlturms oder einer Kläranlage immer noch Chlor enthält, wenn es in die Umwelt zurückkehrt, wo es weiterhin Organismen in unseren Ökosystemen tötet und sich in Fischen und Säugetieren anreichert: von Krabben über Lachse bis hin zu Bären usw. und schließlich auch im Menschen. Chlor und Organochlorine haben es sogar geschafft, arktische Säugetiere wie Rentiere zu verseuchen, die Tausende von Kilometern von der nächsten mit Chlor behandelten Wasseranlage entfernt leben. Chlor bleibt in unserer Umwelt bestehen, wo es ironischerweise nicht einmal natürlich vorkommt. Ozon hingegen ist das Desinfektionsmittel der Natur. Es besteht ausschließlich aus reinem Sauerstoff und verwandelt sich nach der Desinfektion im Durchschnitt nach nur 22 Minuten wieder in reinen Sauerstoff zurück. Mit anderen Worten: Es gibt keine schädlichen Rückstände. Es ist die umweltfreundliche und verantwortungsvolle Alternative.
Ist die Ozonerzeugung eine brandneue Technologie?
Nein. Sie ist sogar ziemlich alt. Wener von Siemens, ein Deutscher und Mitbegründer des heutigen Technologieriesen Siemens AG, entdeckte im 19. Jahrhundert eine Methode zur künstlichen Herstellung von Ozon. Jahrhundert eine Methode zur künstlichen Herstellung von Ozon. Seine Technik führte 1906 zum ersten Einsatz von Ozondesinfektion in der Wasseraufbereitung. Aufgrund seiner überlegenen Stärke und Wirksamkeit als Oxidationsmittel, Viruzid und Biozid ist Ozon in Europa zu einer der dominierenden Wasseraufbereitungstechnologien geworden. Seine Beliebtheit und sein Einsatz in Amerika nehmen zu, da die Amerikaner zunehmend über seine überlegene Desinfektions- und Oxidationskraft und die schädlichen Auswirkungen von Chlor auf die öffentliche Gesundheit, die Umwelt und die Luftqualität Bescheid wissen. Umfangreiche Forschungen zur Erzeugung von Ozon haben eine Reihe von brauchbaren Systemen hervorgebracht, von denen viele große Mengen an Ozongas für die Injektion in Wasser produzieren. Der Einsatz von Ozon ist inzwischen so weit verbreitet, dass es heute das Wasser im größten Aquarium der Welt in Hualien, Taiwan, und das Trinkwasser der Stadt Los Angeles behandelt.
PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN VON OZON
Ozon (O3) ist die triatomische, allotrope Form von Sauerstoff (O). Es ist ein instabiles Gas mit stechendem Geruch.
Da Ozon instabil ist, muss es am Ort der Anwendung erzeugt werden.
Das Ozonmolekül mit einem Molekulargewicht von 48 besteht aus drei Sauerstoffatomen, die durch gleiche Sauerstoff-Sauerstoff-Bindungen in einem stumpfen Winkel von 116°49′ gebunden sind. Diese Struktur ist von Natur aus instabil und der Grund für die starke oxidierende Wirkung von Ozon. Ozon hat ein etwa 150% höheres Oxidationspotenzial als Chlor. Die physikalischen Eigenschaften von Ozon und die vergleichbaren Oxidationspotenziale anderer chemischer Oxidationsmittel sind in Tabelle 1 bzw. Tabelle 2 aufgeführt.
KOSTEN DES OZONSYSTEMS
Ein Ozonsystem ist eine fortschrittliche Technologie, die sich an die Produktionsanforderungen anpasst. Die Prozesskosten können je nach Faktoren wie Produktionsvolumen, Gaskonzentration, jährliche Betriebszeit des Systems, Art der Stromversorgung und mehr variieren. Gemeinsam mit anderen Autoren haben wir eine umfassende Analyse zu diesem Thema erstellt. Lesen Sie eine detaillierte Studie hier*.
*Artikelfür Ozon: Wissenschaft & Technik geschrieben von: Bill Mundy, Ben Kuhnel, Glenn Hunter, Robert Jarnis, Denise Funk, Susan Walker, Nick Burns, Joseph Drago, William Nezgod, Joseph Huang, Kerwin Rakness, Saad Jasim, Ron Joost, Robert Kim, James Muri, Joseph Nattress, Mike Oneby, Al Sosebee, Craig Thompson, Mickey Walsh (Fin-tek Ozone USA), Chris Shulz
TABELLE 1: PHYSIKALISCHE KONSTANTEN VON OZON
| Molekulargewicht | 48.0 |
| Siedepunkt, °Celsius | 111.9 |
| Schmelzpunkt, °Celsius | -193 |
| Gasdichte, 0°C Gramm/Liter | 2.144 |
| Kritische Temperatur, °C | -12.1 |
| Kritischer Druck, atm | 54.6 |
| Kritisches Volumen, cm3/mol | 111 |
TABELLE 2: VERGLEICHENDE OXIDATIONSPOTENTIALE, 25°C
| COMPOUND | Volt |
| Flourin (F2) | 2.87 |
| Ozon (O3) | 2.07 |
| Wasserstoffperoxid (H2O2) | 1.78 |
| Kaliumpermanganat (KMnO4) | 1.70 |
| Hypobromige Säure (HOBr) | 1.59 |
| Hypochlorige Säure (HOCl) | 1.49 |
| Chlor (Cl2) | 1.36 |
| Chlordioxid (ClO2) | 1.27 |
| Sauerstoff (O2) | 1.23 |
| Chromsäure (H2Cr2O4) | 1.21 |
| Brom (Br2) | 1.09 |
| Salpetersäure (HNO3) | 0.94 |
| Jod (I2) | 0.54 |
1. Unites States Environmental Protection Agency, April 1999, EPA Guidance Manual: Alternative Desinfektionsmittel und Oxidationsmittel. http://www.epa.gov/safewater/mdbp/alternative_disinfectants_guidance.pdf
2. Strategic Environmental Research and Development Program, Februar 1995, Ozone Treatment for Cooling Towers – New Energy and Water Saving Technology for Reducing Cooling Tower Operating Costs, US Department of Energy. http://www.eere.energy.gov/femp/prodtech/pdfs/FTA_OTCT.pdf
3. United States Environmental Protection Agency, September 1999, Merkblatt zur Abwassertechnologie: Chlorine Disinfection. http://www.epa.gov/owm/mtb/decent/download/chlorine.pdf
4. Strategic Environmental Research and Development Program, Februar 1995, Ozone Treatment for Cooling Towers – New Energy and Water Saving Technology for Reducing Cooling Tower Operating Costs