ازوناسيون آب تهيه و تنظيم: رحيم دواني كارشناس آزمايشگاه آب و فاضلاب مركز بهداشت شهرستان شيراز

1. ازوناسيون آب تهيه و تنظيم: رحيم دواني كارشناس آزمايشگاه آب و فاضلاب مركز بهداشت شهرستان شيراز پائيز 1388

2. ازن مقدمه يكي از اساسي ترين اهداف تصفيه آب ، گندزدايي يا ضد عفوني نمودن آب جهت شرب مي باشد. مهمترين روش هاي سالم سازي ميكروبي آب كلرزني –ازن زني –استفاده از دي اكسيد كلر – يد ونيز اشعه ماورا بنفش مي باشد قرن ها است كه طبيعت هنگام صاعقه يا تابش پرتو فرابنفش خورشيد ازن را بوجود مي اورد واز خاصيت ضدعفوني كننده آن براي پالايش آب و هوا ومحيط زيست استفاده مي كند

3. خواص فيزيكي و شيميايي ازن ازن يكي از اشكال اكسيژن بوده گازي آبي رنگ با بوي تند وناپايدار مي‌باشد. ازن در زبان لاتين به معني تند مي باشد. اين تركيب يك اكسيد كننده قوي بوده و بسيار قوي تر از اسيد هيپو كلرو (ماده موثر گندزدايي كلر در آب ) مي باشد . حلاليت ازن در آب 12 مرتبه كمتر از حلاليت كلر بوده و محلول آبي آن ناپايدار است . ميزان انحلالازن در آب چندبرابر ميزان انحلال اكسيژن در آب است حداكثر ميزان انحلال ازن در آب برابر 40 ميلي گرم در ليتر گزارشده است . نيمه عمر ازن در دماي اتاق فقط بين 15 تا 20 دقيقه در آب است . با توجه به ناپايداري گاز ازن ، اين گاز بايد در محل و نيز زمان مصرف توليد شود . مولكول ازن قابليت اكسيدزايي بالايي دارد. ازن در غلظت هاي كم 01/0تا 02/0ppm قابل تشخيص است . ازن در غلظت هاي بالاتر ممكن است به حس بويايي آسيب برساند .

4. ازن مولکولی است که از سه اتم اکسیژن تشکیل شده و درچرخه طبیعت 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 bنور ماورای بنفش خورشید را دارد . 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 ازننسبت به شرایط محیطی از دو دقیقه تا یک ساعت متغیر می باشد.

5. انواع ازن 1- ازن جوي 2- ازن سطحي 3- ازنصنعتي ازن جوي = ازني است كه در اثر بر خورد اشعه هاي خورشيد با اكسيژن موجود در هوا بوجود مي آيد و تشكيل لايه ازن يا لايه محافظ حيات را مي دهد . ازن سطحي = ازن اغلب در سطح زمين تحت يك فرآيند طبيعي بر اثر تخليه انرژي بسيار هنگام رعد و برق و يا بر اثر فعل و انفعالات فتو شيميايي ساخته مي شود . ازن صنعتي =ازني است كه مي توان با استفاده از اشعه ماورا بنفش و يا با ايجاد رعد وبرق مصنوعي وگذراندن هوا از ميان آن بوجود آورد

6. كار برد هاي ازن 1-آب آشاميدني 2-تصفيه آب و فاضلاب 3-استرليزه ادوات پزشكي 4-برج هاي خنك كننده 5-تهويه مطبوع 6استخر هاي پرورش ماهي 7استخر هاي شنا 8شستشوي بطريها وظروف 9- پاكسازي هوا در رستوران ها .....

7. مزاياي استفاده از ازن در مقايسه با كلر در آب 1-كاهش قابل توجه ميزان رنگطعمو بو 2-افزايش راندمان فيلتراسيون 3-افزايش راندمان گندزدايي 4 - كاهش زمان مورد نياز براي تشكيل فلوك و لخته سازي 5- كاهش مواد شيميايي مورد نياز براي فرآيند انعقاد 6 – كو تا هتر بودن زمان ضد عفوني نسبت به كلر 7 زيادي ازن تزريقي با عث افزايش اكسيژن آب مي شود 8-محصولات جانبي ازن نسبت به كلر كمتر مي باشد 9خوردگي ايجاد نمي كند . 10كاهش تركيبات تري هالومتان به ميزان قابل توجه

8. اثر ازن بر روي مولكول هاي زنده • ضد عفوني با ازن بر روي طيف وسيعي از باكتري ها،ويروس‌ها،قارچ ها ، تك ياخته ها موثر است • ازن مستقيما با غشاي سلوليديواره باكتري هاآنزيم هاي داخل سلولي تركيب مي شود • رمز موفقعيت ازن در سرعت عمل آن در تركيب با چربي‌هاي غشا مي باشد • ازن به تركيب دو گانه كربن- كربن موجود در اسيد هاي چرب اشباع نشده و چربي هاي فسفوليپيد حمله كرده موجب شكستن اين تركيب مي گردد • غشاي محافظ باكتريها قارچ ها و آميب ها عمدتا از اين مواد تشكيل شده اند • برخي از آمينو اسيد ها توسط ازن آسان تر تجزيه مي شوند از آن جمله مي توان از سيستين،متيونين وتريپتوفان نام برد

9. فاكتورهايي كه بر ميزان و سرعت تاثير ازن موثر ميباشد . • غلظت ازن • دما=اثر ازن با افزايش دما بالا مي رود • PHبراي اغلب ميكروب ها بين 5.7تا10.1 عمل مي‌كند • نوع آلودگي موضوع ضد عفوني • نوع وميزان مقاومت ميكروب هاي موجود • محل و غلظت ميكروب ها • وجود تخم باكتري ها و يا قارچ ها • نحوه استفاده از ازن

10. ازن باکتری های بسیاری را چه گرم مثبت و چه گرم منفی نابود می کند ، ازن بر روی تخم باکتری ها نیز موثر است. عموما باکتری های گرم منفی در مقایسه با باکتری های گرم مثبت نسبت به ازن حساست بیشتری نشان می دهند . از بین بردن تخم باکتری ها از خود باکتری هامشکل تر است.تخم باکتری‌ها حتی در شرایط بسیار نامناسب محیطی نیز قادر به ادامه حیات هستند. عبارت غلظت آستانه مرگ، عموما زمانی استفاده می شود که از غلظت مورد نیاز جهت کشتن یک میکرب خاص صحبت به عمل می آید. به عنوان مثال غلظت آستانه مرگ باکتریBacillus Cereus معادل 0.12 میلی گرم در لیتر می باشد که 20 برابر کمتر از میزان مورد نیاز برای کشتن همین میکرب بشکل تخم می باشد . باکتری های آبزی Clostridium Sporogenes و Bacillus subtilis نسبت به ازن بسیار حساس تر ازتخم آنها می باشد.

11. دیواره سلولی باکتری باکتری توسط یک غشاء داخلی محصور شده است که گاهی به آن غشاء پلاسمایی گفته می شود. علاوه بر این، باکتری دارای یک غشاء خارجی نیز می باشد که به آن دیواره باکتری گفته می شود. باکتری ها به دو دسته تقسیم می شوند باکتری های گرم مثبت و گرم منفی. این تقسیم بندی بر اساس واکنش آنها هنگام رنگ آميزي معين شده است .. در باکتری های گرم منفی دیواره باکتری از یک واحد اضافی شامل فسفولیپید، پروتئین و پلی ساخارین تشکیل یافته است. در حالیکه دیواره باکتری گرم مثبت فاقد چربی بوده و میزان پروتئین کمتری داشته عموما از پلی ساخارین ها و peptidoglycans تشکیل یافته است . به همین دلیل باکتری های گرم مثبت از باکتری های گرم منفی نسبت به ازن حساسیت کمتری داشته زمان مجاورت طولانی تری هنگام ضد عفونی لازم دارند.

12. نقش ازن در واکنش استرلیزه مهمترین مکانیسم عمل ازن در فرایند استرلیزه کردن ازبین بردن مولکولهای زنده غشاء سلولی باکتری ها با دیواره آن، پروتئین ها، فسفو لیپیدها و اسیدهای چرب اشباء نشدهیافت می شود توسط اکسید کردن انجام می شود . ازن به سختی در آب حل می شود در حالیکه براحتی محلول در چربی می باشد به همین علت از کار انداختن باکتری ها توسط ازن عمدتا از طریق ترکیب آن با چربی ها و پروتئین ها می باشد. در برخی موارد تخریب DNA نیز می تواند صورت پذیرد. در یک سری تصاویر ثبت شده توسط میکروسکوپ الکترونی میتوان مرگ باکتری Bacillus subtilis را مشاهده نمود . پس از اضافه کردن ازن، باکتری تقریبا بلافاصله از کار می افتد . ابتدا صدمات وارده بر روی غشاء و دیواره باکتری ملاحظه می شود سپس ممبران متلاشی شده منجر به مرگ باکتری می گردد.

13. Bacillus subtilis یک باکتری گرم منفی می باشد. دیواره خارجی سلول آن بر خلاف دیواره داخلی آن فاقد چربی است . این باکتری به روش تقسیم سلولی زیاد مي شود. اندازه این باکتری پس ازبلوغ کامل حدود 1.5 میکرون بوده قابلیت تخم گذاری نیز دارد. در سری عکس های زیرکه با میکروسکوپ الکترونی گرفته شده است تصویر توده ای از باکتری های در حال رشد مشاهده می‌شود . پس از اضافه کردن ازن بنظر می رسد که این توده باکتری ظرف مدت چند دقیقه ذوب شده از بین می رود. محتوای سیتوپلاسم در اثر تغییر شکل و پاره شدن ممبران سلولی و دیواره خارجی آن بیرون ریخته متلاشی می شود.

15. ازن ماده بسیار موثری در ازبین بردن ویروس ها است . حتی با غلظت کم و زمان کوتاه مجاورت با آنها . ازن حهت نابود کردن ویروس های آبزی مانند ویروس poliovirus و هپاتیت آ و rotavirus بسیار موثر است . در صورتیکه ویروس به شکل توده ای وجود داشته باشد ازن با غلظت بیشتری مورد نیاز است . برخی ویروس ها، به عنوان مثال ویروس تب خال( (herpes virusبا غشائی از لیپو گلیکو پروتئین محصور شده است . بدون این غشاء ویروس قدرت زندگی خود را از دست داده متلاشی می گردد. این غشاء نسبت به ازن بسیار حساس بوده و در مجاورت آن بلافاصله از بین می رود . در ویروس هایی که فاقد این غشاء محافظ می باشند، ازن مستقیما به هسته تناسلی و viral capsid (عموما پرتئین) آنها حمله می کند . سپس ویروس به علت فقدان آنزیم قابلیت بازسازی DNA و RNA خود را از دست داده خنثی می گردد.

16. تاثير ازن بر قارچ ها و كپك ها ازن قارچ کش موثری می باشد و تاثیر آن بر روی قارچ ها بیشتر از کپک هاست. به عنوان مثال برای ازبین بردن قارچ Rhodotorulaغلظت کمتری از ازن مورد نیاز است تا برای خنثی کردن کپک Penicillum . قدرت ازبین بردن قارچ ها با ازن در درجه اول به دلیل قدرت ترکیب آن با اجزاء چربی موجود در غشاء سلول قارچ می باشد. مقاومت هاگ قارچ های مختلف در مقابل ازن متفاوت است . برای مثال مشاهده شده است که آستانه تاثیر ازن محلول بر هاگ Candida به مراتب کوتاه تر از زمان لازم جهت مجاورت با هاگ مربوط به Aspergillus می باشد.

17. تاثیر ازن بر آمیب ها تاثیرات ازن در خنثی کردن آمیب protozoa در خصوص پاک سازی آب مورد تحقیق قرار گرفته است. تحقیقات نشان داده است که روش های پاک سازی با ازن در مقایسه با روش های استفاده از کلر حساسیت کمتری نسبت به تغییرات دما و PH آب دارند . میکروارگانیسم های بیماری زا از قبیل آمیب protozoa که از طریق آب انتشار می یابند به شکلمحسوسی نسبت به روش های ضد عفونی معمول مقاوم هستند. هرچند آمیب Giardia lamblia و Cryptosporidium parvum توسط ازن براحتی خنثی می شوند. در تصویر سمت چپ یک آمیب سالم قبل از مجاورت با ازن دیده می شود. در شکل وسط ازن به سلول اضافه شده است. به محض اضافه شدن ازن غشاء سلول نا هماهنگ می گردد . در این فرایند که blebbing نامیده می شود زوائد کوچکی در ممبران بوجود می آید . گمان می رود که ساخته شدن این زوائد نتیجه تلاش سلول برای ترمیم خود می باشد. در تصویر سمت راست از بین رفتن غشاء سلول و متلاشی شدن محتویات آن که ظرف چند دقيقهاتفاق می افتد مشاهده می شود.

18. مولدهای ازن چگونه کار می کنند؟ مولدها براساس پدیده قوس الکتریکی کارمی کنند . با گذراندن گاز اکسیژن از میان یک میدان بسیار قوی الکتریکی برخی از مولکولهای اکسیژن از یکدیگر جدا شده به اتم های باردار تبدیل می گردند . این اتمها به نوبه خود با مولکولهای اکسیژن دیگر ترکیب شده تشکیل مولکول ازن می دهند. میزان غلظت اکسیژن موجود مستقیما بر روی میزان ازن تولید شده تاثیر می گذارد . با كاهش سرعت عبور اکسیژن ورودی از این میدان می‌توان غلظت ازن تولید شده و میزان آن را کنترل کرد.

19. چگونه می توان ازن را در آب حل کرد؟ به دو روش متفاوت می توان ازن را در آب حل نمود . یکی از این روشها استفاده از تزریق کننده (injector) و دیگری استفاده از انتشار دهنده (diffuser)می باشد. تزریق کننده (انژکتـور) یکی از روشهای وارد کردن ازن به داخل آب و یا مایعات دیگر استفاده از تزریق کننده ها می باشد . توسط تزریق کننده، ازن در مسیر حرکت مایع در طول فرآیند مورد نظر، با فشار به داخل مایع تزریق می‌گردد. انتشاردهنده انتشاردهنده ها با مخلوط کردن ازن در هزاران حباب هوا و انتشار آن در عمق آب کار می کنند. حبابهای هوا که از عمق تا سطح آب حرکت می کنند در مسیر حرکت خود عمل اکسیدزدایی انجام می دهند. هرچه عمق آب بیشتر باشد، تاثیر این روش بهتر خواهد بود . همچنین ریزتر بودن حباب ها نیز میزان اثر این روش را افزایش می دهد. فاکتورهایی که در میزان تاثیر این روش نقش به سزایی دارند عبارتند از میزان کشش بین مولکول های آب و همچنین شکل جریان آب. استفاده از انتشاردهنده هایی که حبابهای کوچک تولید می کنند روشی است متداول ، لذا اینگونه انتشاردهنده ها بازدهی بهتری بدون استفاده از انرژی اضافی دارند (بدون درنظر گرفتن انرژی لازم جهت کمپرس ابتدایی گاز). با این سیستم ها، گاز ازن معمولا تحت فشار 0.7 تا 1 بار ساخته می شوند که برای غالب شدن بر فشار هیدرواستاتیکی مجرای عبور و سوزن موجود کافی می باشد از این سیستم انتشار همچنین می توان با مولدهای ازن که تحت فشار منفی کار می کنند با استفاده از کمپرسورهایی از جنس استنلس استیل جهت تزریق ازن تحت فشار استفاده نمود.

21. چه موادی با ازن سازگاری دارند؟ • سرامیک • شیشه • استنلس استیل L316 و L304 • تفلون ETFE و PTFE • گورتکس چه موادي با ازن سازگاري ندارند : ازن باعث نابودي فولاد، مس ، لاستيك ، وكائوچو مي شود . لذاتماميدستگاه ازن زني و لوله هاي متعلق به دستگاه كه محل عبور ازن محلول است بايستي از جنس فولاد ضد زنگ يا آلومينيوم باشد .

23. چگونه می توان ازن تولید شده اضافی را کنترل کرد؟ ازن مصرف نشده را بایستی از یک ازبین برنده ازن (destructor) رد نموده و به هوای آزاد رساند. این ازبین برنده ها دارای لایه هایی از جنس دی اکسید منیزیم هستند که بشکل کاتالیزاتور عمل می‌کنند . این لایه ها حساسیت بسیاری به رطوبت دارند و برای کارکرد مناسب آنها بایستی کاملا خشک نگهداری شوند. سيستم تخريب ازن ازن موجود در گاز خروجي بايد قبل از رها شدن به محيط از بين برده شود . اغلب فرآيند هاي ازن زني از جمله آنهايي كه گاز خوراك اكسيژن مصرف ميكنند يك نوع سيستم تخريب ازن دارند . در سيستم تخريب كننده ازن يكي از چهار روش اصلي زير استفاده مي شود . 1 – حرارتي (300 تا 350 درجه به مدت 3 ثانيه ) 2 – حرارتي / كاتاليزوري 3- كاتاليزوري 4 – كربن فعال دانه اي مرطوب متداول ترين اين روش ها كاتاليزور اكسيد فلزي است . يك كارتريج ساخته شده از اكسيد منگنز يا اكسيد منيزيم (گرانولي )

24. نیمه عمر ازن چقدر است؟ • در شرایط استاندارد (در دمای 21 درجه سانتیگراد وفشار معادل یک بار) نیمه عمر ازن معادل 20 دقیقه می باشد. • نیمه عمر ازن حل شده در • در pH 6 برابر 20 دقیقه • در pH 7 برابر 15 دقیقه • در pH 8 برابربا 5 دقیقه می باشد • . فاکتورهای اصلی که نیمه عمر ازن را تغییر می دهند عبارتند از: • دما، • فشار • سرعت.

25. ازن ژنراتور چيست = ازن ژنراتور دستگاهي است كه با شكستن پيوند هاي اكسيژن و توليد راديكال هاي اكسيژن باعث تشكيل مولكول ازن مي گردد . فرآيند هاي موجود در ازن ژنراتور را مي توان در سه بخش تقسيم كرد . 1--گاز ورودي 2 تبديل گاز ورودي حاوي اكسيژن به ازن 3 انتقال ازن و مصرف آن يا 1 - آماده سازي گاز ازن 2 - توليد گاز ازن 3= تماس گاز ازن الف = آماده سازي گاز تغذيه اي عمدتا شامل صاف سازي هوا به منظور حذف ذرات كرد و غبار ورطوبت آن مي باشد .رطوبت باعث خوردگي سيستم مي شود . زيرا با تركيب اكسيژن ونيتروژن ودر حضور رطوبت ،اسيد نيتريك ، در داخل ژنراتور توليد مي شود . كه خاصيت خورندگي دارد . استفاده از اكسيژن خالص خيلي كارآمد تر است زيرا مشكلات ذكر شده را ندارد . ب –توليد ازن : از طريق عبور گاز تغذيه هاي در فشار پايين از ميان دو الكترود كه با دي الكتريك و فضايي از هم جدا شده اند انجام مي گيرد . كه در سرتاسر اين فضا پتانسيل الكتريكي متناوبي حدود 15000 ولت جهت توليد ازن بر قرار مي شود . در اين فرآيند مقدار زيادي گرما توليد مي شود . كه اين گرما به آب خنك كننده منتقل مي شود . ج – تماس گاز ازن : منظور از تماس قرار دادن ميكروب ها با حباب هاي مخلوط ازن و اكسيژن يا هوا در داخل آب است . اغلب براي انجام اين كار مخلوط ازن و اكسيژن يا هوا از طريق ديفيوز هاي (پخش كننده هايي ) از كف حوضچه ي تماس وارد آب ميكنند تاحداكثر انتقال ازن انجام گيرد .

26. انواع ازن ژنراتور ها 1- قوس الكتريكي = در اين روش اكسيژن از بين دو الكترود كه با ولتاژ بالا تصفيه مي‌شود عبور مي كند . قوس الكتريكي ايجاد شده بين دو الكترود سبب تامين انرژي لازم براي شكستن پيوند اكسيژن مي شود . بزرگترين مشكل استفاده از قوس الكتريكي ايجاد دماي بسيار زياد است . 2- توليد ازن ابا استفاده از ميدان الكتريكي در شرايطي كه اكسيژن در حالت گازي و شدت ميدان الكتريكي بالا مي باشد ازن توليد مي شود . 3- توليد ازن با اشعه ماورا بنفش ازن در طبيعت توسط اشعه فرا بنفش توليد مي شود 4- با استفاده از امواج اولترا سونيك معمولا ازن ژنراتور بر اساس پديده قوس الكتريكي كار مي كند با گذراندن گاز اكسيژن از ميان يك ميدان بسيار قوي الكتريكي مولكول اكسيژن از يكديگر جدا شده به اتم هاي باردار تبديل مي گردد . اين اتم ها به نوبه خود با مولكول هاي اكسيژن ديگر تركيب شده و تشكيل مولكول ازن را مي دهد .ميزان غلظت اكسيژن موجود مستقيما بر روي ميزان ازن توليد شده موثر است . اگر براي توليد ازن منبع تغذيه هوا باشد بين 1 تا 3 در صد آن به ازن تبد يل مي شود . و در صورتي كه منبع تغذيه ،اكسيژن باشد بين 2 تا 6 درصد آن به ازن تبديل مي شود .

27. اشكال ازن 1-ازن در حالت گازي 2-ازن در حالت مايع 3- فرآورده هاي جانبي ازناسيون ازن در حالت گازي = ازن گازي بسيار سمي واكسيد كننده است . راههاي ورود آن به بدن از طريق استنشاق ، پوست و چشم مي باشد . استنشاق= غلظت ازن در حد كمتر از چند دهم ppmگهگاهي در افراد ناراحتي هايي به صورت سردردخشكي گلو و مخاطو تحريك بيني بدنبال تماس كوتاه مدت بوجود مي آورد آستانه درك بوي ازن حدود0.02 ppmاست . با گذشت زمان عدم حساسيت نسبت به ازن مشاهده مي شود . تخمين مي زنند كه ازن به ميزان 50 ppmبه مدت 30 دقيقه مي تواند كشنده باشد . تماس با پوست = تماس با ازن سبب تحريك پوست شدهسوختگي و حالت سرما زدگي ايجاد مي كند . تماس با چشم= افراد در معرض تماس با0.1 ppmازن ممكن است دچار حالت تحريك چشم ها شوند .

28. محدوده تاثير = غلظت خطر آفرين فوري براي حيات يا سلامت5 ppm مي‌باشد و حد آستانه مجاز عبارتند از 0.05 ppmبراي كار هاي سخت 0.08 ppm براي كار هاي متوسط 0.1 ppm براي كارهاي سبك حداكثر غلظت ازن در هواي آزاد براي دوره كاري 8 ساعته 1/0 ppm است . توجه = به دلايل ايمني استفاده از ازنبايستي همواره با كمك مانيتور تعيين كننده مقدار ازن در هواي محيط صورت گيرد . با محدوده0-1 ppm با افزايش ازن در محيط ، سنسور ويژه با به صدا در آوردن آژير، بالا رفتن غلظت ازن را اعلام كند . ازن همانند اكسيد كننده هاي ديگر از قبيل كلرين و پراكسيد هيدروژن گاز اكسيد كننده پر قدرتي است كه بايستي در استفاده از آن دقت نمود و زمان تعيين شده را رعايت كرد . ميزان ازني كه به صورت طبيعي در اطراف ما وجود دارد معادل.01-0.15 ppmميباشد . دستگاه هاي كپيموتوراتومبيل ها و ترانسفورماتورهاي برق حدود0.5 ppmازن توليد مي كند ازن در حالت مايع آب ازن دار در غلظت زيادي مي تواند به تحريك چشم وپوست منجر شود ازن مايع ، بوي قوي داردوبايد هميشه در ظروف و لوله هاي سر بسته استفاده شود .

29. فرآورده هاي جانبي ازن ازناسيون آب هاي آشاميدني اكثر بررسي هاي غربالگري نشان داده اند كه آب هاي ازن زده شده نسبت به آب هاي كلرينه فعاليت موتاژنيك كمتري ايجاد مي كنند . واكنش ازن با آب در مراحل تصفيه آب فرآورده هاي متعددي توليد ميكند . فرآورده هاي جانبي با ازن كمتر از فرآورده هاي جانبي با كلر است . بسياري از واكنش ها با ازن، بستگي به پ هاش ومقدار دوز مصرفي دارد معمولا فرآورده هاي جانبي شناخته شده ازناسيون موجود در آب هاي آشاميدني يا فاضلاب پديد مي آيند شامل آلدييد ها اسيد هاي كربوكسيليك و ساير چربي ها مواد آروماتيك يا فرم هاي اكسيد شده مخلوط هستند . در غياب يون برميد در آب محصولات جانبي حاصل از ازناسيون شامل اسيد هايي با وزن ملكولي كم و غير هالوژن دار است مانند آلدييد ها و كتون ها كه براي مصرف كننده بي ضرر هستند فرآورده هاي جانبي اكسيداسيون O3 + NOM = اسيد ها = اسيد استيك ، اسيد اگزاليك ، اسيد فرميك ....... آلدئيد ها = فرمالدئيد ، استالدئيد ،متيل گلي كسال .... آلدئيد وكتواسيد ها = پيرويك اسيد

30. وقتي يون برميد در آب موجود باشد در اثر تركيب با ازن يون برومات و محصولات جانبي ديگر تشكيل مي گردد اين محصولات همانند محصولات حاصل از كلر زني خطراتي جدي براي سلامتي ايجاد مي كند . فرآورده هاي جانبي اكسيداسيون = O3 + BR +NOM برومات بروموفور بروموپيكرين اسيد استيك هاي برم دار استو نيتريل هاي برم دار Natural Organic Mater مواد آلي طبيعي

31. مكانيسم واكنش ازن و راديكال هاي هيدروكسيل در رديف قوي ترين عوامل اكسيد كننده هستند و مي توانند بطور مستقيم با يك تركيب شيميايي واكنش نشان دهند يا راديكال هيدروكسيلي توليد كنند كه بعدا با آن واكنش دهد . تشريح فرآيندازن زني ازن يك عامل اكسيد كننده قوي است . وقتي در آب يا محيط خنثي يا قليايي ، ياتابش ماورائ بنفش ، يا پراكسيد هيدروزن وارد شود تجزيه شده و راديكال هاي آزاد هيدروكسيل بسيار فعال توليد مي كند اين واكنش ها در PH بالاي 8 تسريع مي شود .. راديكال هاي آزاد هيدروكسيل يا مخلوطي از ازن وراديكال هاي هيدروكسيل مي توانند يك عامل اكسيد كننده قوي باشند. راديكال هاي آزاد هيدروكسيل عوامل اكسيد كننده موثر تري نسبت به ازن مولكولي هستند . اما نيمه عمر كوتاهتري دارند .

32. فرآيند هاي پيشرفته اكسيداسيونadvanced oxidation processes Aop فرآيند هاي پيشرفته اكسيداسيون به عنوان فرآيند هايي تعريف شده اند كه بتوانند به اندازه اي راديكال هاي هيدروكسيل توليد كنند كه در تصفيه آب موثر باشند . متداول ترين اين فرآيند شامل ازن/پراكسيد ازن /پرتو فرابنفش پراكسيد هيدروژن / پرتو فرابنفش به خاطر نياز به هزينه سرمايه گذاري بالا و فقدان اثر باقيمانده ، روش هاي مختلف تركيب ازن با ديگر گندذدا ها مثل پروكسن و سوزون مورد آزمايش قرار گرفته است . پروكسن از تركيب پراكسيد هيدروژن با ازن حاصل مي شود . اين ادغام باعث مي شود تا اكسيد اسيون برخي تركيبات آلي تا بين 2 تا 6 برابر سريع تر از حالتي باشد كه اكسيداسيون فقط با ازن انجام مي گيرد . اگر براي ساخت پروكسن ،مقدار 2 ميلي گرم در ليتر از پراكسيد هيدروژن با 4 ميلي گرم در ليتر از ازن با هم تركيب شوند ، ميزان اثر آن خيلي بيشتر خواهد بود . هزينه گندزدايي با پروكسن تقريبا نصف هزينه گندزدايي با ازن به تنهايي است . سوزون از ادغام امواج اولتراسونيك وازن حاصل مي شود كه استفاده از ان براي گندزدايي برخي آب هاي حاوي مواد آلي مورد آزمايش قرار گرفته است . دراين حالت امواج اولتراسونيك ذرات مواد آلي را شكسته وازن انها را اكسيد مي كند .

33. معمولا موارد مصرف ازن عبارتند از گندزدايي اكسيداسيون تركيبات معدني اكسيداسيون تركيبات آلي شامل حذف طعم ، بو، رنگ حذف ذرات

34. ازناسيون در تصفيه آب آشاميدني • گند زدايي = بكار گيري ازن در صنعت تصفيه آب حدود يك قرن سابقه دارد . • اما از ازن براي گند زدايي نه در مرحله آخر بلكه در مراحل مياني تصفيه بايد استفاده كرد عمر كوتاه ازن محلول و توليد مواد آلي قابل تجزيه بيولوژيكي aoc كربن آلي قابل جذباز ماده آلي طبيعياستفاده از ازن را در مرحله آخر چندان مطلوب نمي كند . • اما مي توان ازناسيونراقبل از فيلتراسيون سريع يا فيلتراسيون كربن فعال يا فيلتراسيون كند قرار داد . • توصيه مي شود قبل از ازناسيون قسمت اعظم ذرات ريز حذف شوند . • ازن مولكولي گندزداي بسيار مفيد و خوبي است . • باكتري ها،ويروس ها و كيست هاي انگلي عموما c-t)) به مقدار( 1.6-2)ميلي گرم/دقيقه • يا • 0.4ميلي گرم ازن در پنج دقيقه براي گند زدايي موثر است البته با كدورت .2. واحد . • مقدار ازن براي تصفيه آب در حدود 2/0 تا 5/1 ميلي گرم در ليتر است . • ميزان معمول تزريق ازن بسته به هدف و كاربرد آن يعني كندزدايي،كنترول طعم ،وكنترلبو ،كنترل رنگ ، وكنترل پيش ساز هاي THMsبين 1تا 5 ميلي گرم در ليتر است ..

35. اكسيداسيون تركيبات معدني كاربرد اكسيداسيون ازن در صنعت رواج دارد اما در آب ها كاربرد كمي دارد . ازن تمايل بسياري به واكنش با تر كيبات غير اشباعي (تركيباتي كه داراي پيوند هاي دو گانه وسه گانه هستند )دارد از جمله مي توان به پيوند c=n c=c n=n اشاره كرد. ازن تركيبات ساده قابل اكسايش مانند s (مانندتركيبات سولفيد هيدروژن )را به گونه هايي با عدد اكسايش بالاتر مانند so2 ، so4 تبديل مي كند . اكسيداسيون تركيبات معدني توسط ازناسيون Fe Fe(oH) Mn Mn(OH) No NO3 Br H BrO Cl H CIO يك واكنش مهم در اينجا تشكيل بروماتسرطانزا از بروميد موجود در منابع آب است . استاندارد سازمان جهاني بهداشت25ميكروگرم برومات در ليتر است حد مجاز در اتحاديه اروپا 10ميكروگرم برومات در ليتر مي باشد .

36. اكسيداسيون تر كيبات آلي تمام منابع آب ممكن است حاوي مواد آلي طبيعي باشند اما غلظت آنهابين 0.2 تا 10 ميلي گرم در ليتر متغيير استازناسيون در حذف آنها موثر است اكسيداسيون ريز آلاينده هاي آلي ريز آلاينده هاي آلي در آب هاي سطحي و زير زميني يافت مي‌شود . غلظت آنها بين 0.1تا100 ميكروگرم در ليتر است – ازن سهم قابل توجهي در شكستن تركيبات آلي دارد . ازن با NOM از جمله تركيبات آليفاتيك و آروماتيك ،اسيدهاي هيوميك ،وآفت كش ها نيز واكنش مي دهد . ازن اين تركيبات آلي را به اجزاي با وزن مولكولي پايين تر مثل آلدئيد ها و كتن ها مي شكند .تجزيه بيو لو ژيكي انها توسط ازن به متا بوليت هاي اكسيد نشده رايج است . .

37. فرآيند حذف ذرات تمام آبهاي سطحي حاوي ذراتي با منشااندازه و جنس متفاوتي هستند كه بايد بطور كامل قبل از توزيع آب حذف شوند . حذف ذرات توسط روشهاي زير صورت مي گيرد 1- فيلتراسيون كند يا سريع 2-انعقاد/لخته سازي /فيلتراسيون 3 -انعقاد / لخته سازي/ جدا نمودن لخته ها 4 – ته نشيني يا شناورسازي و فيلتراسيون 5 – روش هاي غشايي مانند ميكرو و اولترافيلتراسيون پيش ازن زني قبل از حذف ذرات كارايي روش حذف ذرات را بالا مي برد. آب سطحي –پيش ازن زني ---انعقاد لخته سازي ---جدا كردن لختهها ---فيلتراسيون

38. كنترل كدورت در يك تصفيه خانه كه از آب هاي سطحي استفاده مي نمايد اولين مرحله تصفيه ، حذف كدورت مي باشد . براي آب هاي با كدورت زياد مصرف مقدار كم ازن باعث كاهش كدورت و مصرف مقدار زياد ازن باعث افزايش كدورت مي گردد. اگر پيش ازن زني در مقادير كم اعمال گردد مرحله اول منجر به كنترل كدورت و حذف آهن و منگنز مي شود ،در مرحله دوم حذف مواد آلي مولد طعمو بوورنگ وTOC صورت مي گيرد .

39. ازن در صنايع غذايي استفاده از ازن در صنايع به عنوان محصولي پاك و ضد عفوني كننده در ليست روشهاي تاييد شده توليدي قرار گرفته است GMP سازمان غذا ودارو امريكا FDA در سال 1997 ازن را در گروه مواد عموما بي خطر قرار داده است كار برد ازن در صنايع غذايي باكتري زدايي مواد غذايي طي فرآيند 2- شستشو و ضد عفوني بطري ها و ظروف 3 -استريليزه كردن آب معدني هنگام توليددر امريكا 4 باكتري زدايي ميوه و سبزيجاتطي حمل و نقل و توزيع 5 –ضد عفوني كاميون هاي حامل مواد غذايي 6 –نگهداري گوشتمرغماهيو ساير مواد فاسد شدني با يخ ازن دار 7 استريليزه يخچال هاي صنعتي

40. سلامت واثراتمحيطي ناشي از ازن جوي (ازن موجود در هواي تنفسي مجاور زمين)

41. ازن جوي چيست؟ ازن بطور مستقيم در هوا منتشر نمي شود بلكه در حضور گازهائي موسوم به اكسيدهاينيتروژن ( NOx ) ، تركيبات آلي فرار( VOCs ) و نيز گرما و نور خورشيد تشكيل مي شود. گازهاي NOx عمدتا" توسط وسايط نقليه و ديگر وسايلي كه با سوخت هاي فسيلي كار ميكنند منتشر مي شوند وتركيبات VOCs از منابع متنوعي شامل وسايل نقليه ، پالايشگاهها، كارخانه ها، محصولات تجاري و ديگر منابع صنعتي منتشر مي شوند. الگوهاي تغييرات آب و هوائي نقش بسزائي در اختلاف غلظت ازن از نقطه اي به نقطهديگردارند و گاهي اوقات ازن و ديگر آلوده كننده ها كه در تشكيل آن نقش دارند توسطجريانات جوي صدها مايل جابجا مي شوند.

42. اندازه گيري ازن 1 – روش يدومتري: اين روش مي تواند براي تعيين غلظت ازن در فاز گاز و مايع بكار رود اندازه گيري در فاز مايع صورت مي گيرد . براي اندازه گيري ازن گازي ابتدا بايد گاز از داخل يك فلاسك حاوي KI بصورت حباب عبور كند . براي اندازه گيري غلظت مايع به نمونه آب با محلول KI مخلوط مي شود I توسط ازن اكسيد مي شودمحصول واكنش يد 2I است كه بلافاصلهبا تيوسولفات سديم تا ايجاد رنگ زرد كمرنگ تيتر مي شود . و در مرحله آخر معرف نشاسته اضافه شده ورنگ آبي ظاهر شده كه با محلول تيوسولفات اضافي بي رنگ مي شود . معايب روش : واكنش غير انتخابي است

43. 2 – جذب uv (گاز و مايع ) حداكثر جذب ازن در 254نانومتر اتفاق مي افتد كاهش شدت uv . در 254 نانومتر بر اساس قانون لامبرت بيربا غلظت ازن متناسب است . 3 – روش اينديگو (مايع ) غلظت ازن آبي را ميتوان توسط رنگ زدايي تري سولفات اينديگو اندازه گيري كرد . يك مول ازنيك مول تري سولفات اينديگو آبي را در ph كمتر از 4 رنگ زدايي مي كند . واكنش سريعو انتخابي استو ارزان قيمت مي باشد .

44. 4 –روش N N دي اتيل 1و 4 فنيلين دي آمونيمDPD(مايع ) اين روش اسپكتروفوتومتري براي تعيين ازن در غلظت هاي كم در مايع (0.02 -2.5 ميلي گرم در ليتر ازن)بكار مي رود . اكسيداسيون مستقبم DPD توسط ازن بسيار آهسته است . معايب : واكنش غير اختصاصي است مزايا : ارزانو سريع است با اضافه كردن معرف ها به نمونه به مدت پنج دقيقه پا يدار است .

45. 5 – نور تابي شيميايي chemiluminenescence CLمايع در اين روش شدت نور حاصله از يك واكنش اندازه گيري مي شود . اختلاف بين نور تابي شيميايي وجذب فتومتريك آن است كه به جاي محاسبه كاهش شدت نور تابشي از جذب نور به دليل واكنش شيميايي باتركيب مورد نظر اندازه گيري مي شود. كه متناسب با غلظت است . نمونه آب ازن دار به آب مقطر خالص اضافه شده و با معرف رنگي در مقابل يك آشكار ساز نوري مخلوط مي شود . معرف رنگي باازن محلول در آب به سرعت واكنش نشان داده و نورتابي شيميايي ميكنند . شدت نور متناسب با غلظت ازن است . معرف هاي رنگ شامل indig trisulfateacridine yellow eosingchromotoropic acid

46. - الكترود غشايي ازن(مايع ) • تكنيك هاي الكترود شيميايي (آمپرومتريك ) اندازه گيري اتوماتيك و مداوم ازن در مايع را در محل ممكن مي سازددر هنگام حضور، ازن از طريقغشا به اتا قكواكنش نفوذ مي كند . ميزان جريان بستگي به فشار جزيي ازن دارد . براي جلو گيري از كاهشمولكول هاي ازن در سطحغشا ي الكترود ازن بايد در داخل يك جريان پوسته در مايع غوطه ور شود. • 7- OTA orthotolidine arsenite method • ازن باقيمانده با ارتو تو ليدين در محيط اسيدي ، رنگ زردي ايجاد مي نمايد كه شدت رنگ متناسب با غلظت ازن است • . وجود ارسنيت سديم در محيط تداخل ناشي از وجود يون هاي نيتريت و آهن اكسيد شده را به حداقل مي رساند • ملاحظات : • رنگي كه از مجاورت ازن با ارتوتوليدين در محيط اسيدي ظاهر مي شود در آب هاي مختلف نسبت به مقدار ازن كه در نمونه وجود داشته باشد متغير است • با در نظر گرفتن يك حد متوسط و تقريب نزديك ، اين رنگ نظير مقادير مساوي از كلر است كه با معرف ارتوتوليدين حاصل شود • . در صورتيكه دستگاه انداازه گيري كلر باقيمانده به كار برده شودنتايج را مي توان به جاي كلر مستقيما به ازن قرايت نمود . • حداقل مقدار اندازه گيري با اين روش 0.02 ميلي گرم در ليتر ازن است . • تهيه و تنظبم :رحيم دواني – كارشناس آزمايشگاه آب و فاضلاب مركز بهداشت شيراز 1387

47. منابع: 1- ازناسيون آب و فاضلاب :ترجمه مهندس آزيتا محققيان و دكتر فروغ واعظي 2 - جزوه شركت ازن آب 3- اصول تصفيه آب تاليف دكتر چالكش اميري 4- طراحي وراهبري جامع سيستم آب ترجمه دكتر علي ترابيان دانشگاه تهران 5- مهندسي آب برنامه ريزي و طراحي بهره برداري ترجمه دكتر غلامرضا موسوي 6- مهندسي فاضلاب شركت متكاف 7-كتاب روش هاي شيميايي آزمايش آب ،علي فتوحي ، دانشگاه صنعتي شريف 8- تصفيه آب و كنترل پاتوزن ها از انتشارات سازمان جهاني بهداشت :مصطفي ليلي و محمد انصاري زاده