Ozone là gì?
1. Đôi nét lịch sử về ứng dụng Ozone :
Ozone là một dạng thù hình của oxy, có công thức phân tử là O3. Phân tử ozone có cấu tạo gẫy góc (hình 1)+ 1840 : Christian Friedrich Schonbein - người Đức phát hiện ra ozone.
+ 1893 ÷ 1906 : Ozone được sử dụng như một chất khử trùng trong nước uống và được lắp đặt trong thiết bị xử lý nước uống ở Châu Âu (thay thế cho Clo).
+ 1909 : Ozone được sử dụng để bảo quản thực phẩm tươi sống và thay thế cho quá trình ướp lạnh (điển hình là thịt, cá).
+ 1939 : Người ta tìm ra một công dụng nữa của ozone đó là ngăn chặn sự phát triển của men và mốc trong quá trình tích trữ hoa quả.
+ 1940 : Ozone được sử dụng tại Whiting, Indiana cho việc làm thay đổi mùi và vị trong nước uống.
+ 1970 : Ozone được chứng minh lợi ích trong việc xử lý nước uống và được chấp nhận ở Mỹ.
+ 1980 : Việc lắp đặt ozone cho các bể bơi, suối nước khoáng, và suối nước nóng là một giải pháp được sử dụng nhiều nhất. Ozone bắt đầu có ích và được chấp nhận như một chất oxy hoá - khử trùng có lợi trong công nghệ xử lý nước. Nó được sử dụng để khử mùi, khử xyanua, khử khí thải ….
+ Từ 1990 trở đi : Ozone được ứng dụng rộng rãi trên mọi phương diện kể trên ….
2. Đặc tính vật lý và nhiệt động học của Ozone :
+ Phân tử ozone gồm có 3 nguyên tử oxy (O), công thức hoá học là O3.
| Khối lượng phân tử | 48 kg/kmol |
| Điểm sôi tại 1.013 mbar | 161.15 K |
| Điểm nóng chảy tại 1.013 bar | 21.15 K |
| Mật độ tại 1.013 bar, 00 C | 2.15 mg/m3 |
| Nồng độ cho phép lớn nhất (bao xung quanh) |
0.1 ppm (~ 0.2 mg/m3 không khí) |
| Giới hạn mùi | 0.02 ppm |
| Điện thế oxy hoá khử tại 250 C | + 2.07 V |
Cấu tạo : Nguyên tử oxy ở giữa có 3 orbital lai hóa kiểu sp2 và 1 orbital p không lai hóa. Trong 6 electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử này có 2 cặp electron chiếm 2 orbital lai hóa và có 2 electron độc thân chiếm 1 orbital lai hóa và 1 orbital p không lai hóa. Nhờ vậy nguyên tử oxy ở giữa dùng 2 electron độc thân ghép đôi với 2 electron độc thân của 1 nguyên tử oxy bên cạnh tạo thành một liên kết σ và một liên kết π với nguyên tử này. Ngoài ra nguyên tử oxy giữa tạo một liên kết cho nhận với nguyên tử oxy bên cạnh còn lại có orbital 2p còn trống. Thực nghiệm cho thấy độ dài liên kết giữa nguyên tử oxy giữa với 2 nguyên tử bên cạnh hoàn toàn bằng nhau chứng tỏ rằng mây electron π đã được phân bố đều cho cả 2 nguyên tử oxy ở 2 bên, nên có thể biểu diễn cấu tạo phân tử ozone như sau :
- Ở điều kiện bình thường, ozone nguyên chất là chất khí màu xanh, có mùi hắc, có thể hóa lỏng. Với một lớp dày ozone có màu xanh lam đặc trưng. Phân tử lượng của O3 bằng 48, ở nhiệt độ nhỏ hơn -112 độ C ozone tồn tại ở thể lỏng màu xanh thẫm, ở nhiệt độ nhỏ hơn -192 độ C ozone tồn tại ở thể rắn.
- Ozone nhân tạo được điều chế bằng cách phóng điện qua khí oxy: 3O2 <=>2O3 [-285kJ/mol]
- Ở điều kiện bình thường ozone rất dễ bị phân huỷ thành oxy nguyên tử : O3 -> O2 +O.. Chính O nguyên tử mới có khả năng oxy hóa mạnh và diệt khuẩn. Các nguyên tử O nhanh chóng kết hợp với nhau thành phân tử oxy : O+O à O2. Chính vì vậy Ozone được gọi là chất khử thân thiện với môi trường.
- Ozone tan trong nước phản ứng với ion OH- của nước, tạo ra các gốc tự do, đặc biệt là *OH. Ozone phân hủy và sinh ra oxi nguyên tử: O3-->O2 + O1. Như vậy khi ozone hòa tan trong nước, luôn tồn tại đồng thời ozone O3, gốc tự do *OH và oxi nguyên tử O1. Tất cả chúng đều là các tác nhân oxi hóa mạnh, nhất là *OH và O1
- Ozone là chất oxy hóa mạnh nên được dùng trong xử lý nước, không khí, lượng ozone cần thiết phụ thuộc vào tạp chất có trong nước và không khí. Ozone phản ứng với hầu hết tất cả các kim loại và oxy hóa nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ khác.
Ví dụ :
2KI + O3 + H2O = I2 + 2KOH + O2
PbS + 4O3 = PbSO4 + 4O2
- Ở độ cao của khí quyển từ 10 ÷ 50km không khí có nồng độ ozone tương đối cao (từ 10-7÷10-6 %) đó là tầng ozone có tác dụng hấp thụ các bức xạ tử ngoại của ánh sáng mặt trời, bảo vệ sức khoẻ con người.
Bảng thế oxy hoá khử
| Chất | Thế oxy hoá - khử (V) |
| Ozone | 2.07 |
| Hydrogen Peroxide (nước oxy già) | 1.77 |
| Permanganate (thuốc tím) | 1.67 |
| Chlorine Dioxide (dioxit clo) | 1.57 |
| Hypochlorous acid (HOCl) | 1.49 |
| Chlorine Gas (khí clo) | 1.36 |
| Hypobromous acid | 1.33 |
| Oxy | 1.23 |
| Brom | 1.09 |
| Hypoiodous axit | 0.99 |
| Hypochlorite (OCl) | 0.94 |
| Chlorite | 0.76 |
| Iot | 0.54 |
- Nhìn vào bảng trên ta thấy ozone có thế oxy hóa - khử tiêu chuẩn rất cao, vì vậy mà nó có khả năng oxy hóa nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ. Các kết quả của rất nhiều công trình nghiên cứu trong lĩnh vực này chứng tỏ rằng, nhiều phản ứng của ozone với các hợp chất vô cơ xảy ra cực kỳ nhanh. Đó là trường hợp của Fe, Mn, nitrit, và sulffua … kết quả tạo thành là kết tủa của các hyđroxit hay đioxit permanganat không tan :
FeSO4 + H2SO4 + O3 -> Fe2 (SO4)3 + 3H2O + O2
MnSO4 + O3 + H2O -> H2MnO3 + O2 + H2SO4
H2MnO3 + 3O3 -> HMnO4 + 3O2 + H2O
NH3 + 4O3 -> NO3- + 4O2 + H2O + H+
Độ hoà tan của ozone trong nước cao gấp 13 lần so với độ hoà tan của oxy trong nước (100 thể tích nước hòa tan được 49 thể tích ozone). Khi tan trong nước ozone sẽ mất mùi, nồng độ tan trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ. Tính tan tăng lên nếu : áp suất tăng, nhiệt độ giảm, nồng độ ozone trong pha khí tăng.
FeSO4 + H2SO4 + O3 -> Fe2 (SO4)3 + 3H2O + O2
MnSO4 + O3 + H2O -> H2MnO3 + O2 + H2SO4
H2MnO3 + 3O3 -> HMnO4 + 3O2 + H2O
NH3 + 4O3 -> NO3- + 4O2 + H2O + H+
Độ hoà tan của ozone trong nước cao gấp 13 lần so với độ hoà tan của oxy trong nước (100 thể tích nước hòa tan được 49 thể tích ozone). Khi tan trong nước ozone sẽ mất mùi, nồng độ tan trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ. Tính tan tăng lên nếu : áp suất tăng, nhiệt độ giảm, nồng độ ozone trong pha khí tăng.
| Tính chất | Ozone | So với Oxy |
| Công thức phân tử: | O3 | O2 |
| Khối lượng phân tử: | 48 | 32 |
| Màu | Xanh | Không màu |
| Mùi | hắc | Không mùi |
| Độ tan trong nước ( O-deg C): | 0.64 | 0.049 |
| Mật độ (g/l): | 2.144 | 1.429 |
| Thế oxy hóa - khử (V): | 2.07 | 1.23 |
Tính tan của ozone phụ thuộc vào nhiệt độ của nước và nồng độ ozone trong pha khí :
| O3 GAS | 5 độ C | 10 độ C | 15 độ C | 20 độ C |
| 1.5% | 11.09 | 9.75 | 8.40 | 6.43 |
| 2% | 14.79 | 13.00 | 11.19 | 8.57 |
| 3% | 22.18 | 19.50 | 16.79 | 12.86 |
+ Trong khí : vài giờ (phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ ozone)
+ Trong nước : phụ thuộc vào nhiệt độ của nước
| Nhiệt độ nước (0C) | Thời gian phân huỷ (phút) |
| 13 | 9 |
| 26 | 1,25 |
| 32 | 0,75 |
Lưu ý : Ở đây giá trị pH = 7 (môi trường trung tính). Sự phân huỷ sẽ nhanh hơn tại pH cao hơn.
Fanpage Thiết Bị Ozone BKIDT 
Thiết Bị Ozone BKIDT chanel
Mua hàng:0918534363 - 0912534363
