Технологии

Общепризнанной датой рождения озоновой технологии водоподготовки принято считать 1906 г., когда во французском городе Ницца начала работать станция водоподготовки, носившая символическое название «Добрый путь» («Bon voyage») с производительностью по воде 22,5 м³/сутки. Станция успешно работала до

1970 г., потом была модернизирована. В Германии количество предприятий, использующих озон выросло в период с 1984 по 2000г. с 30 до 300, в США с 1954 по 1997 с 10 до 5500 соответственно.

В 1905 г. при Петропавловской больнице в Санкт-Петербурге была введена строй экспериментальная установка по озонированию воды. Было установлено, что число бактерий снижалось в среднем на 98,8%, улучшался вкус и отсутствовал цвет очищенной воды. В 1911 г. в Санкт-Петербурге начала работать самая

крупная в мире в то время станция озонирования воды. При открытии, ее производительность составляла 44,5 тыс. м³/сутки обработанной воды.

Реакция озона с металлами



Являясь сильным окислителем, озон в газовой фазе окисляет большинство металлов за исключением золота и некоторых металлов платиновой группы, оксиды высших степеней окисления, но эти реакции требуют обычно присутствие следов влаги. Щелочные и щелочноземельные металлы окисляются озоном так же, как

и кислородом, только с большей скоростью.

Интересно, что пластинки золота и платины (и в меньшей степени серебра и меди) в атмосфере сухого озона приобретают отрицательный электрический заряд.

Металлическое серебро хорошо окисляется озоном, как во влажном, так и в сухом газе в интервале температур от комнатной до 1000С с образованием коричневого оксида Ag2O. Последний является хорошим катализатором разложения озона.

Металлическая ртуть, как и серебро, окисляются озоном уже при комнатной температуре, при этом поверхность теряет уже присущую ей подвижность, прилипает к стеклу, а мениск ртути становится более плоским. Расплавленное олово при 5000С в присутствии 1% озона покрывается оксидной пленкой. Озон в присутствии воды окисляет свинец с образованием гидрооксида. В отсутствие влаги основным продуктом этой реакции является темно-коричневый диоксид свинца. Полирование поверхности меди, цинка, железа, различных сталей в атмосфере влажного озона покрываются рыхлыми окислыми пленками как и при обычной атмосферной коррозии. В сухой атмосфере эти поверхности пассивируются озоном, образуя защитные пленки. Аналогичная картина наблюдается для меди и цинка.

Взаимодействие металлов с озоном в растворах протекает более разнообразно. Так, если на золото озон в газовой фазе не действует, то небольшие его добавки способствуют растворению золота в растворах цианистого калия в 1.5-2 раза и серебра в 3 раза.

Сильные окислительные свойства озона предложено использовать для селективного окисления минералов в водной среде. Так были получены сульфаты бария и стронция. Сульфиды тяжелых металлов являются ценным металлургическим сырьем, поэтому перевод их в водорастворимые сульфаты (или оксиды), очень давно привлекал внимание. В настоящее время по этому вопросу накоплен большой лабораторный или полупромышленный массив экспериментальных данных. Речь идет о создании на основе выщелачивания металлов озоном из кислых пульп сульфидов. Эта гидрометаллургическая технология имеет целый ряд преимуществ перед используемой в настоящее время пирометаллургией.

Реакция озона с неметаллами

Неметаллы реагируют с озоном различным образом. Сухой фосфор, как белый, так и красный, окисляется озоном до P2О5. Мышьяк подобно фосфору, сере, селену, теллуру в сухой атмосфере окисляется до оксидов, а в присутствии воды образуются соответствующие кислоты, а в щелочной воде – соли.

Азот не реагирует с озоном, но окислы азота (некоторые из них) реагируют очень легко, что делает возможность устранять их из газовых выбросов целого ряда предприятий. Второй неприятный ингредиент многих газовых выбросов, двуокись серы – не реагирует с озоном в газовой фазе, но реагирует в растворе. Цианиды (цианид-ионы) легко реагируют с озоном в водном растворе, и эти процессы, а также устранение из воды железа и марганца подробно рассматриваются ниже.

Озон окисляет все галогены, кроме фтора, причем с увеличением порядкового номера элемента легкость окисления увеличивается. Эти процессы кратко рассматриваются в разделе, посвященном обработке воды в плавательных бассейнах.

Реакция озона с органическими соединениями

.

Дать характеристику реакций всех основных органических веществ с озоном достаточно трудно. Возможно, лишь отметить некоторые общие положения, рассматривая прямое воздействие озона:

насыщенные алкильные соединения реагируют с озоном очень медленно.

Большинство хлорированных углеводородов и даже ненасыщенные углеводороды не реагируют прямо с озоном. В этом случае необходимо косвенное взаимодействие с озоном через радикал ОН*. Бензол окисляется озоном очень медленно, а полициклические углеводороды быстрее.

Время реакции озона с фенольными соединениями составляет насколько секунд.

• Карбоксильные кислоты, кетовые кислоты и ряд подобных соединений представляют собой конечные стабильные продукты процесса окисления органических веществ озоном.
• Амины при нейтральных значениях рН реагируют весьма медленно с озоном, при рН › 8 реакции окисления проходят быстрее. Однако в основном реакции окисления аминов идут через ОН радикалы. Четвертичные амины (ароматические амины) реагируют с озоном быстрее.
• Спирты могут взаимодействовать с озоном, образуя в качестве промежуточных соединений гидропероксиды. При этом они окисляются до карбоксильных кислот, в то время как вторичные спирты – до кетонов. Карбоновые кислоты с озоном реагируют слабо или не реагируют вообще.
• Меркаптаны окисляются с озоном до сульфоновых кислот. Бисульфиты и сульфоновые соединения являются промежуточными веществами. Аминокислоты, в состав которых входит сера (цистеин, цестин и метионин) реагируют быстро.
• Аминокислоты (составляющая часть белков) реагируют по электрофильному механизму.
• Среди пестицидов, содержащих эфиры фосфорной кислоты, наиболее известным является паратион. Озонирование этого соединения приводит к появлению параоксона, который более токсичен, чем паратион. Дальнейшее озонирование превращает параоксон в менее токсичные вещества (например, в нитрофенол, который затем окисляется до конечных продуктов – нитратов и СО2).