Khí ozone là một chất có tính oxy hóa khử mạnh, trong nhiều bài viết và thông tin về sản phẩm, congngheozone.com có để cập đến các ứng dụng của loại khí này trong sinh hoạt cũng như sản xuất với 2 vai trò chính là khử trùng và khử mùi. Tuy nhiên, sự xuất hiện của ozone trong bầu không khí lại được đánh giá là chất gây ô nhiễm. Cần lưu ý rằng, khí ozone trong tự nhiên, không tinh khiết, chúng sinh ra từ nhiều nguồn khác nhau, do đó, để đánh giá việc khí O3 có lợi hay có hại, tác động tiêu cực hay tích cực, là chất gây ô nhiễm hay không đều dựa trên nguồn gốc sản sinh ra chúng cũng như tính ứng dụng của chúng. Bài viết này sẽ đề cập cụ thể hơn về các phương thức tạo ra ozone.
Trong tầng bình lưu, oozone tạo thành lớp màng, ngăn chặn sự tác động từ ánh sáng Mặt trời đến Trái đất
Ozone là gì?
Ôzôn (O3) hiện diện khắp bầu khí quyển mặc dù có các đỉnh nồng độ ở hai tầng, tầng bình lưu (15-50 km) và tầng đối lưu (0-15 km), với phần và nồng độ lớn nhất nằm ở tầng O3 của tầng bình lưu. Ở tầng bình lưu O3 rất quan trọng vì nó điều chỉnh sự truyền của tia cực tím tới bề mặt trái đất. Do đó, việc giảm nồng độ O3 trong tầng bình lưu ở các vùng cực, đặc biệt là “lỗ thủng ôzôn” ở Nam Cực, là mối quan tâm liên quan đến ảnh hưởng sức khỏe của việc tiếp xúc với nồng độ UV-B tăng lên.
Ngược lại, O3 trong tầng đối lưu (tầng mặt đất) có tầm quan trọng trong khu vực như một chất gây ô nhiễm không khí độc hại và khí nhà kính. Việc trộn lẫn với không khí ở tầng bình lưu tạo ra nền trung bình tự nhiên trên toàn cầu khoảng 10-20 phần tỷ (ppb), mặc dù có một số tranh luận về nồng độ. Lượng O3 đối lưu bổ sung được tạo ra bởi các phản ứng quang hóa từ các oxit nitơ (NOx) và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC), bao gồm các hydrocacbon khác nhau.
Ozone được tạo thành từ 3 nguyên tử oxy
Sự hình thành khí ozone
Ôzôn ở tầng mặt đất (O3) không được phát ra trực tiếp từ các nguồn do con người gây ra. Nó là chất ô nhiễm “thứ cấp” được hình thành bởi một loạt các phản ứng hóa học phức tạp khi có ánh sáng mặt trời. Các phản ứng quang hóa của NOx và VOC (bắt nguồn phần lớn từ quá trình đốt cháy) chi phối nồng độ của O3 ở mức mặt đất trong khí quyển. Trong điều kiện ban ngày điển hình với bầu không khí hỗn hợp tốt, ba phản ứng đạt đến trạng thái cân bằng và không có phản ứng hóa học thực sự xảy ra.
NO + O 3 -> NO 2 + O 2 (1)
NO 2 + hn -> NO + O (2)
O + O 2 -> O 3 (+ M) (3)
Trong đó:
- hn = ánh sáng mặt trời với bước sóng 280-430 nm
- M = bất kỳ phân tử nào, ví dụ N2 hoặc O2
Các phản ứng hóa học không diễn ra ngay lập tức mà có thể mất hàng giờ hoặc hàng ngày. Mức độ ôzôn tại một vị trí cụ thể có thể phát sinh từ khí thải VOC và NOx cách xa hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn dặm. Do đó, nồng độ tối đa thường xảy ra theo chiều gió của các khu vực nguồn phát thải tiền chất ô nhiễm.
Sự phát thải do con người tạo ra các tiền chất ôzôn (NOx / VOC) cũng có thể gây ra sự gia tăng nhanh chóng nồng độ ôzôn, các đợt gọi là hoặc sương mù. Điều này xảy ra khi độ cao của các tiền chất trùng hợp với điều kiện thời tiết thuận lợi cho việc sản xuất ôzôn như khi không khí ấm và chuyển động chậm. mục tiêu ngưỡng dài hạn là 50 ppb trung bình 8 giờ hàng ngày, WHO) và thảm thực vật.
Trước cuộc cách mạng công nghiệp, các nguồn tự nhiên của NOX và VOC (xem bảng) đã tạo ra 3 trong tầng đối lưu, bổ sung vào đó được vận chuyển từ tầng bình lưu. Tuy nhiên, một lượng lớn NO X và VOC do các hoạt động của con người thải ra, chẳng hạn như đốt nhiên liệu hóa thạch, đã dẫn đến sự gia tăng lớn nồng độ nền ở Bắc bán cầu. Đánh giá các phép đo O 3 trong lịch sử chỉ ra rằng kể từ những năm 1950, nồng độ ôzôn nền đã tăng gần gấp đôi (Volz và Kley, 1988, Vingarzan, 2004), mặc dù xu hướng này đã chậm lại trong thập kỷ qua (Derwent et al. , 2013).
| Tóm tắt sự hình thành Ozone từ các nguồn NOX và VOC tự nhiên và do con người tạo ra | |||
| NOX | VOC | ||
| Thiên nhiên | Nhân tạo | Thiên nhiên | Nhân tạo |
| Đất, cháy tự nhiên | Giao thông vận tải (đường bộ, đường biển và đường sắt), trạm điện, các ngành công nghiệp khác và các quá trình đốt cháy | Thảm thực vật, cháy tự nhiên | Vận chuyển, quá trình đốt cháy, dung môi, sản xuất dầu |
Công nghệ ozone
Ngoài các nguồn trên, khí ozone còn được ra một cách chủ động với mục đích sử dụng chúng trong khử trùng, khử mùi không khí, nước. Loại khí ozone này được tạo ra dưới sự tác động của dòng điện. Tia điện được chiếu tới luồng khí, tách phân tử Oxy (O2) thành các nguyên tử oxy. Theo tính chất hóa học, nguyên tử O không thể tồn tại độc lập mà cần liên kết với nguyên tử khác để tạo thành chất bền vững. Theo xu hướng đó, 3 nguyên tử O liên kết với nhau hoặc nguyên tử O kết hợp với O2 và tạo thành ozone. Ozone sinh ra nhưng có 1 liên kết kém bền vững, vì vậy, chúng xu hướng tách ra và liên kết với nguyên tử khác. Điều này lý giải tại sao ozone có tính oxy hóa khử mạnh và cũng là lý do chúng dễ dàng phản ứng với nhiều chất để tạo ra sản phẩm mới.
Ozone nhân tạo được sử dụng với mục đích xử lý nước
Ngày nay, khí ozone được các nha khoa học nghiên cứu và tìm hiểu một cách chi tiết hơn. Những loại ozone gây ra vẫn được khuyến khích giảm thiểu, ngăn ngừa để bảo vệ sức khỏe, ozone nhân tạo sinh ra với mục đích thương mại vẫn được khuyến khích nhưng người dùng được cảnh báo việc hạn chế tiếp xúc gần trong thời gian dài, sử dụng đúng cách và đúng mục đích để có được kết quả tốt nhất.