Таблица сравнения свойств кислорода и озона
| Свойство | Озон | Кислород |
| Молекулярная формула | О3 | О2 |
| Молекулярный вес | 48 г/моль | 32 г/моль |
| Цвет | Светло голубой | Бесцветный |
| Запах | Запах «грозы» (при низких концентрациях) Резкий (при высоких концентрациях) | Без запаха |
| Температура плавления | -197,2 °C | -218,35 °C |
| Температура кипения | -111,9 °C | -182,96 °C |
| Плотность | 2,144 г/л при 0 °C | 1,429 г/л при 0 °C |
| Растворимость при 0°C | 0,64 г/100 мл | 0,049 г/100 мл |
| Электрохимический потенциал | 2.07 V | 1.23 V |
Хотя озон и является трехатомной формой кислорода, различия в их физических свойствах огромны.
В то время как кислород не обнаруживается человеческим носом, озон имеет чрезвычайно низкий порог запаха. Люди обладают способностью обнаруживать озон раньше, чем многие дорогостоящие измерительные приборы. Кроме того, высокий уровень содержания озона в воздухе (более 0,1 мг/м³) считается вредным для здоровья человека.
Растворимость у озона в 13 раз больше, чем у кислорода, поэтому озон эффективен во многих системах очистки воды. Для растворения озона в воде также требуются механические смесительные устройства (эжектор и статический миксер).
Электрохимический потенциал озона намного выше, чем у кислорода, что делает его одним из самых мощных окислителей на земле. Этот окислительный потенциал позволяет озону расщеплять различные загрязнения и убивать бактерии быстрее, чем большинство других химических реагентов.
Химическая структура озона
Три молекулы кислорода образуют две молекулы озона. Два из трех атомов озона прочно связаны между собой, как в кислороде. Третий атом слабо связан, что делает газообразный озон в 10 раз более растворимым в воде, чем кислород. Озон имеет 24 протона, 24 нейтрона, 24 электрона и атомный вес 48. По сравнению с кислородом, где атомы связаны по прямой линии, молекула озона изогнута под углом связи 116,8°, что делает молекулу озона более активной.
Свойства озона
Нестабильность озона.
1) Короткий период полураспада озона. Необходимо генерировать озон на месте с помощью оборудования, генерирующего озон.
2) Озон необходимо использовать сразу после его получения. В системах, где требуется большое количество озона в течение коротких периодов времени, озоновое оборудование должно быть рассчитано на эти пиковые потребности, поскольку буферизация или хранение озона невозможны.
Частичная растворяемость озона.
1) Требуется контакт газа с жидкостью. Хоть озон и более растворим в жидкости, чем кислород, для смешивания озона с водой все равно потребуются контактные резервуары, системы смешивания (эжекторы озона, статические миксеры).
2) На растворенный озона поднимается над поверхностью обрабатываемой жидкости, что вызывает проблемы с безопасностью. Необходимо создавать герметичные контактные емкости с установкой деструкторов озона, для его нейтрализации.
Озон — сильный окислитель.
1) В системах озонирования необходимо применять только озоностойкие материалы.
2) Необходимо учитывать возможные вторичные реакции веществ с озоном.
Обнаружение озона – трудно контролировать.
1) Озон разрушается при контакте с измерительной ячейкой.
2) Озон тяжелее воздуха и может заполнять помещение не равномерно.
3) Утечки озона зачастую трудно обнаружить.
Безопасность озона
Озон опасен при его контакте с органами дыхания.
Благодаря уникальным свойствам озона,
существуют явные преимущества и недостатки применения озона в промышленности.
| Преимущества озона: | Недостатки озона: |
Озон — самое сильное доступное дезинфицирующее средство Озон — самый сильный, доступный окислитель. Озон, является экологически чистым реагентом. Применяя озон, не требуется хранение химикатов. Озон — не оставляет следов после себя (только кислород). Озон позволяет снизить общие эксплуатационные расходы — экономия на закупке реагентов. | Озон нестабилен – не подлежит хранению, поэтому должен производиться по мере необходимости. Требуется оборудование для смешивания озона с жидкостью. Установки генерации озона и системы озонирования воды , могут быть достаточно сложными, требующими контроля. Редко, при обработке озоном, могут образовываться нежелательные побочные продукты. Системы озонирования должны быть спроектированы с учетом обеспечения безопасности обслуживающего персонала. |