روش های تزریق ازن به آب

ازن بصورت طبیعی یک گاز است.

ازن مولکولی است که از سه اتم اکسیژن تشکیل شده و در چرخه طبیعت به وفور یافت می شود. در لایه استراتوسفر، خورشید مرتبا قسمتی از اکسیژن موجود در هوا را به ازن تبدیل می کند. ازنی که بدین شکل تولید می شود قابلیت بلعیدن اشعه نور ماورای بنفش خورشید را دارد. در حقیقت وجود همین لایه ازن است که حیات را بر روی زمین امکان پذیر می کند.
مولکول ازن قابلیت اکسیدزایی بالایی دارد. ازن به راحتی با مولکولهای دیگر واکنش نشان داده و باعث تغییر ساختمان مولکولی آنها می شود. مولکول ازن بسیار ناپایدار می باشد و در صورتی که با مولکول هایی که قابلیت اکسیدشدن دارند برخورد نکند مجددا تغییر شکل داده و به اکسیژن تبدیل می گردد.

طول عمر ازن نسبت به شرایط محیطی از دو دقیقه تا یک ساعت متغیر می باشد.

انواع ازن عبارتند از ازن جوی – ازن سطحی – ازن صنعتی

ازن جوی :

ازن جوی ازنی است که دراثر برخورد اشعه های خورشید با اکسیژن موجود در هوا بوجود می آید و لایه ای را تشکیل می دهد که محافظ حیات در مقابل نفوذ اشعه زیان آور خورشید می باشد. در سال های اخیر دانشمندان در مورد این لایه تحقیقات بسیاری انجام داده و به این نتیجه رسیده اند که بزرگترین عامل تضعیف لایه ازن جوی، استفاده از موادی مانند گاز فرئون می باشد. این مواد پس از رسیدن به لایه های بالای زمین با ازن جو ترکیب شده و اکسیده می شوند. در نتیجه ازن موجود در جو با از دست دادن یک اتم به اکسیژن معمولی تبدیل می گردد.

ازن سطحی :

ازن اغلب در سطح زمین نیز تحت یک فرایند طبیعی ساخته می شود. بر اثر تخلیه انرژی بسیار، هنگام رعد و برق و یا بر اثر فعل و انفعالات فوتوشیمیایی در جنگل های کاج ازن ساخته می شود. ازدیاد ازن سطحی نتیجه فعل و انفعال متقابل نور خورشید و گازهایی مانند اکسید نیتروژن و گازهای ناشی از تجزیه اندام موجودات آلی می باشد. اکسید نیتروژن و اکسید کربن هردو همانند ازن در اتمسفر به صورت طبیعی یافت می شوند. در سالهای اخیر افزایش میزان اکسیدنیتروژن و اکسید کربن باعث افزایش ازن سطحی شده است. در اروپا، در مقایسه با سالهای 1900 این افزایش به حدود دو برابر می رسد و در سال 1970 این افزایش برابر %1 در سال برآورد شد. خوشبختانه در حال حاضر افزایش میزان آن متوقف شده است.

ازن صنعتی :

ازن صنعتی، ازنی است که می توان با استفاده از اشعه ماورای بنفش و یا با ایجاد رعد و برق مصنوعی و گذراندن هوا از میان آن بوجود آورد. با گذراندن هوا از میان برق با ولتاژ بالا، اتم های موجود در مولکول اکسیژن از یکدیگر جدا شده، با مولکول های اکسیژن دیگر ترکیب می شود و مولکولی از سه اتم اکسیژن به وجود می آورد که همان گاز ازن می باشد. این گاز در مواردی مانند تصفیه آب و پاکسازی و ضدعفونی هوا و حتی سفیدکردن خمیر کاغذ در صنعت کاغذسازی استفاده می شود. قوانینی وجوددارد که استفاده از این گاز را به منظور حفظ محیط زیست محدود کرده و تحت کنترل دارند.
در فرایندهای صنعتی، مازاد ازن تولیدشده از کاتالیزاتورهایی عبورداده شده و مجددا به اکسیژن تبدیل می گردد و انرژی حاصله به صورت گرما آزاد می شود. برای تبدیل ازن به اکسیژن می توان از روش های گوناگون استفاده کرد، به عنوان مثال تبدیل توسط دی اکسید منیزیم و کربن فعال و یا استفاده از اشعه ماورای بنفش.
به دلیل کوتاه بودن طول عمر ازن بایستی این گاز را در محل تولید کرد. از مزایای تولید در محل این است که از مشکلاتی از قبیل حمل و نقل و یا نگهداری در انبار جلوگیری می شود. از دیگر مزایای این گاز این است که وقتی در محل تولید می گردد می تواند از غلظتی برابر با 200000 پی پی ام برخوردار شود. هرگاه این گاز در آب آزاد گردد، غلظت آن فقط به چند ppm تنزل می یابد و پس از اینکه قسمتی از گاز آزاد شده در آب، در نهایت به سطح آب و به هوای آزاد می رسد، به سختی می توان غلظت آن را بیش از ppm 0.1 اندازه گیری نمود و پس از مدت کوتاهی اثری از ازن در آب باقی نمی ماند. این مزیت دلیل قانع کننده ای برای استفاده از ازن به جای گاز کلر و یا مواد شیمیایی دیگر در این گونه موارد می باشد (به عنوان مثال باکتری زدایی و پاکسازی آب استخرهای شنا).

مشخصات ازن
نام شیمیایی   :   ازن
شکل و بو   :   بی رنگ و دارای بوی تند
فرمول مولکولی  :   O3
شماره ثبت  :   10025-15-6
وزن مولکولی  :   48.0 g/mol
غلظت به شکل گاز  :   2.144 kg/m3
مایع  :   1574 kg/m3 (NTP)
جامد  :   1728 kg/m3 (-183oC)
حل شدن در آب  :   4.9 ml/l (0oC)
نقطه جوش  :   111.9 درجه سانتیگراد در فشار 1 اتمسفر
نقطه ذوب  :   192.5 درجه سانتیگراد در فشار 1 اتمسفر

دو روش اصلی برای تزریق ازن توسط دستگاه ازن ژنراتور به آب وجود دارد :
– استفاده از دیفیوزر های حباب ساز
– استفاده از انژکتور ونتوری

دیفیوزر حباب ساز

در این روش، گاز ازن از زیر یک ستون بلند آب بوسیله لوله ای که چندین سوراخ روی آن ایجاد شده، وارد آب می شود.
برای اثربخشی تزریق ازن در آب، ارتفاع ستون آب می بایست بین 6 تا 10 متر باشد.
از نظر انتقال جرم، در مخازن ذخیره آب که تحت فشار نبوده و اتمسفریک هستند و ارتفاع ستون آب حدود 6 متر و یا کمتر باشد، تنها 10% ازن بصورت کامل در آب حل می شود. اما اگر مخزن تحت فشار باشد (مثلاً فشار 50 psi)، این نسبت حلالیت به طرز قابل ملاحظه ای افزایش پیدا می کند. در مجموع، مهمترین مشکل این روش، کم حل شدن گاز ازن در آب و خروج بخش عمده ای از ازن می باشد.
اما با توجه به سادگی این نوع تزریق، این روش کماکان در مخازن ذخیره خروجی چاه های آب برای از بین بردن بو و مقادیر جزئی آهن و منگنز، بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.
با گذشت زمان و با تشکیل رسوبات روی دیفیوزر تزریق، لازمست تا دیفیوزر تعویض شود.
شمای یک سیستم کامل تزریق ازن توسط دیفیوزر را می توانید در شکل زیر ملاحظه کنید:

انژکتور ونتوری

اساس کار ونتوری، مکش و تزریق گاز به داخل آب در هنگام عبور جریان از داخل اریفیس است. عبور آب در داخل اریفیس باعث ایجاد اختلاف فشار بین ورودی و خروجی و به تبع آن ایجاد مکش برای گاز ورودی است.
در برخی موارد برای تأمین فشار بالای جریان در داخل ونتوری از یک بوستر پمپ اضافه استفاده می شود.
محل قرار گیری ونتوری در سیستم لوله کشی تزریق ازن را می توانید با تماس با همکاران ما و درخواست کاتالوگ ملاحظه فرمائید.

مزایای استفاده از انژکتور ونتوری بجای دیفیوزر
– حلالیت بالای ازن در آب نسبت به روش استفاده از دیفیوزر (بین 50 تا 70 درصد بدون فشار و تا 98 درصد با بوستر پمپ)
– عدم افت راندمان تزریق در طول زمان مگر در صورت گرفتگی داخل انژکتور
– کاهش تزریق اکسیژن و هوا در آب که مشکلات نیاز به هوازدایی را از بین می برد.