از تصفیه آب تا اوزون‌تراپی: اوزون چیست و چه کاربردهایی دارد؟

گاز اوزون یا ازن (Ozone) ترکیبی از سه اتم اکسیژن است که به صورت طبیعی در جو زمین وجود دارد. این گاز نقش حیاتی در محافظت از زمین در برابر اشعه فرابنفش خورشید دارد و به همین دلیل به عنوان یکی از عناصر کلیدی در محیط زیست شناخته می‌شود. اما کاربرد اوزون تنها به لایه استراتوسفر محدود نمی‌شود. به دلیل خاصیت اکسیدکنندگی و ضدعفونی قوی، گاز اوزون امروزه در صنایع مختلف، تصفیه آب و هوا، ضدعفونی سطوح، و حتی در پزشکی تحت عنوان اوزون تراپی به‌کار گرفته می‌شود. در عین حال، اگر مدیریت مصرف آن به‌درستی انجام نشود، می‌تواند مضراتی برای سلامت انسان و محیط زیست داشته باشد. در این مقاله با زبانی ساده بررسی می‌کنیم که اوزون چیست، چه کاربردهایی دارد، مزایا و معایب آن چیست و چرا شناخت این گاز پرکاربرد برای ما اهمیت دارد.

همچنین بخوانید:

♣ آب اکسیژنه ( هیدروژن پراکسید) و 17 کاربرد آن

♣ پراستیک اسید چیست؟ | تاریخچه، معرفی و تولید

گاز اوزون چیست؟

ازن یک گاز طبیعی است که از سه اتم اکسیژن تشکیل شده است. فرمول ازن O3 است که آلوتروپ اکسیژن است و نسبت به مولکول اکسیژن دو اتمی (O2) پایدارتر است. ازن یک گاز آبی کم رنگ در دمای اتاق با بوی تند مشخص است. ازن به دلیل داشتن اتم اکسیژن اضافی بسیار واکنش پذیر است و آن را به یک عامل اکسید کننده موثر تبدیل می کند. این واکنش پذیری، زیربنای بسیاری از کاربردهای آن است.

اوزون در دو لایه جو زمین یافت می شود:

• ازن استراتوسفری (ازن خوب): این لایه که در اتمسفر فوقانی یافت می شود، سپر اوزون را تشکیل می دهد که اکثر تابش مضر فرابنفش خورشید (UV) را جذب و مسدود می کند و از حیات روی زمین محافظت می کند.
• ازن تروپوسفر (ازن بد): این شکل از ازن که در سطح زمین یافت می شود، یک آلاینده ثانویه است که در اثر واکنش های شیمیایی بین اکسیدهای نیتروژن (NOₓ) و ترکیبات آلی فرار (VOCs) در حضور نور خورشید ایجاد می شود. در غلظت های بالا می تواند برای سلامت انسان و محیط زیست مضر باشد.

ویژگی های گاز اوزون

گاز ازن به دلیل خواص واکنش‌پذیری بالا و توانایی تخریب ترکیبات شیمیایی پیچیده، به عنوان یک عامل مؤثر در بسیاری از فرآیندهای صنعتی و محیطی شناخته می‌شود. این گاز در دمای اتاق بی‌رنگ است و بویی تند و مشخص دارد که در غلظت‌های بالا به راحتی قابل شناسایی است. ازن معمولاً به وسیله دستگاه‌های مخصوصی مانند ژنراتور ازن تولید می‌شود که از تخلیه الکتریکی یا روش‌های فتوشیمیایی برای تولید این گاز استفاده می‌کنند.

مهم ترین کاربردهای صنعتی گاز اوزون:

ازن به دلیل خاصیت ضدعفونی کننده و اکسیداتیو، کاربردهای گسترده ای در صنایع، مدیریت زیست محیطی، مراقبت های بهداشتی و حتی مصارف خانگی دارد.

در زیر، به برخی از کاربردهای مهم آن می پردازیم:

الف) تصفیه آب

یکی از مهم‌ترین کاربردهای ازن، استفاده از آن برای ضدعفونی و تصفیه است. این گاز به دلیل توانایی بالای خود در تخریب دیواره سلولی باکتری‌ها، ویروس‌ها و قارچ‌ها، به عنوان یک ماده ضدعفونی‌کننده قدرتمند شناخته می‌شود. در صنایع آب و فاضلاب، ازن برای تصفیه آب آشامیدنی و حذف آلودگی‌های میکروبی و شیمیایی استفاده می‌شود. ازن می‌تواند به طور مؤثری فلزات سنگین، مواد آلی مقاوم و حتی برخی از مواد شیمیایی مضر را از آب حذف کند. همچنین طعم و بوی نامطبوع را از بین می برد. در تصفیه فاضلاب، به تجزیه آلاینده های آلی، کاهش نیاز شیمیایی اکسیژن (COD) و حذف فلزات سنگین از پساب های صنعتی کمک می کند. در استخرهای شنا، ازن به عنوان جایگزینی برای کلر برای ضد عفونی کردن آب استخر استفاده می شود و خطر تحریک پوست و چشم را کاهش می دهد.

ب) تصفیه هوا

اوزون برای بهبود کیفیت هوای داخل ساختمان به کار می رود. ژنراتورهای ازن برای از بین بردن بوها، آلرژی زاها و آلاینده های موجود در هوا در خانه ها، ادارات و فضاهای عمومی استفاده می شوند. همچنین، در تمیز کردن هوای صنعتی، بوهای صنعتی و ترکیبات آلی فرار (VOCs) را از آلاینده های کارخانه حذف می کند. دستگاه‌های تولید ازن که به نام ازن‌ساز شناخته می‌شوند، برای تصفیه هوا و آب در منازل و محیط‌های عمومی استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها با از بین بردن بوهای نامطبوع، آلاینده‌های هوا و میکروارگانیسم‌ها، کیفیت هوا را بهبود می‌بخشند.

ج) صنایع غذایی

در صنایع غذایی، ازن به عنوان جایگزینی برای مواد شیمیایی مانند کلر استفاده می‌شود. این گاز برای ضدعفونی سطح محصولات غذایی، تجهیزات تولید و بسته‌بندی مواد غذایی بسیار مؤثر است. ازن برای ضدعفونی کردن میوه ها و سبزیجات و گوشت ها استفاده می شود و با کاهش رشد میکروبی، ماندگاری را طولانی تر می کند. استریل کردن تجهیزات، سطوح و ماشین آلات در تولید مواد غذایی را بدون وارد کردن مواد شیمیایی مضر، ضدعفونی می کند.

د) بهداشت و درمان و پزشکی

یکی از کاربردهای درمانی ازن، استفاده از آن در حوزه پزشکی است که به عنوان اوزون تراپی (Ozone Therapy) شناخته می‌شود. در این روش، ازن به شکل کنترل‌شده و در دوزهای مشخص برای درمان برخی بیماری‌ها استفاده می‌شود. اوزون تراپی در زمینه‌های متعددی از جمله بهبود زخم‌های دیابتی، درمان عفونت‌ها، تسکین دردهای مفصلی و عضلانی، و افزایش سطح اکسیژن‌رسانی به بافت‌ها کاربرد دارد. این روش، به دلیل خاصیت ضدالتهابی و تحریک تولید آنتی‌اکسیدان‌های طبیعی بدن، به عنوان یک روش مکمل در درمان‌های پزشکی مورد توجه قرار دارد. اوزون تراپی همچنین در کلینیک‌های زیبایی برای کاهش چین و چروک‌های پوستی، بهبود جریان خون و افزایش سلامت پوست مورد استفاده قرار می‌گیرد.

یکی دیگر از کاربردهای ازن، استریل کردن تجهیزات پزشکی است. از گاز ازن به طور موثر برای استریل کردن ابزارهای جراحی و تجهیزات پزشکی بکار می رود.

بطور کلی کاربردهای اوزون تراپی و ازن درمانی عبارتند از:

• درمان دردهای مفصلی و آرتروز (اوزون تراپی زانو با تزریق اوزون و اوزون تراپی کمر)
• بهبود زخم‌های دیابتی و عفونت‌ها با
• افزایش اکسیژن‌رسانی به بافت‌ها
• کاربرد در زیبایی و سلامت پوست

همچنین بخوانید:

♣ ضدعفونی تجهیزات و ابزار پزشکی

♣ آشنایی با انواع محلول های ضدعفونی کننده سطوح

ه) اصلاح محیط زیست

ازن برای تصفیه خاک های آلوده با تجزیه هیدروکربن ها و سایر آلاینده ها استفاده می شود. همچنین، جهت فرآیند تصفیه لجن نفتی، هیدروکربن ها را اکسید کرده و از لجن جدا می کند و فرآوری آن را آسان تر می کند. ازن استراتوسفری یا همان لایه ازن سپری حیاتی در برابر اشعه‌های مضر فرابنفش است. اما ازن سطح زمین (تروپوسفری) می‌تواند به‌عنوان آلاینده ثانویه سلامت انسان و محیط زیست را تهدید کند. شاید تابحال نام سوراخ لایه اورون را شنیده باشید. سوراخ لایه اوزون به منطقه‌ای از لایه استراتوسفر زمین گفته می‌شود که در آن غلظت گاز اوزون به‌طور قابل توجهی کاهش یافته است که به این پدیده کاهش لایه ازن می گوییم.

و) صنعت نساجی

از گاز ازن بعنوان عامل سفید کننده و جایگزین مواد مضری مبتنی بر کلر می شود و اثرات زیست محیطی را کاهش می دهد. همچنین، در فرآیند تصفیه پساب نساجی، رنگ ها و آلاینده های آلی را از پساب نساجی حذف می کند.

ز) معدن و فرآوری فلزات

از گاز اوزون، برای استخراج طلا و نقره و در فرآیند اکسید کردن و حذف ناخالصی ها استفاده می شود و کارایی فرآیندهای استخراج فلز را بهبود می بخشد.

ح) مصارف خانگی

در سیستم های تصفیه آب در مقیاس کوچک بعنوان دستگاه های تصفیه آب خانگی و برای اطمینان از آب آشامیدنی سالم استفاده می شود. برخی از ماشین های لباسشویی پیشرفته از ازن برای ضدعفونی لباس ها و کاهش استفاده از مواد شوینده استفاده می کنند. از اوزون برای کنترل بو در فضاهایی مانند زیرزمین، آشپزخانه و مناطق زباله استفاده می شود. یکی دیگر از کاربردهای ازن در منازل، ضدعفونی مواد غذایی است. می‌تواند برای شستشوی میوه‌ها و سبزیجات به کار رود و با از بین بردن میکروب‌ها و سموم شیمیایی، ایمنی مواد غذایی را افزایش دهد. همچنین، در هتل‌ها و رستوران‌ها برای بهبود کیفیت هوا و ضدعفونی فضاهای عمومی به کار می‌رود.

ط) کشاورزی

  از ازن جهت حفاظت از محصول، ضدعفونی آب آبیاری و کاهش عفونت های قارچی و باکتریایی در محصولات استفاده می شود. در فرآیند ذخیره سازی پس از برداشت، با جلوگیری از فساد میکروبی به حفظ غلات، میوه ها و سبزیجات کمک می کند.

ی) بخش انرژی

در فرآیند گوگرد زدایی مشتقات نفتی، گاز ازن به کاهش محتوای گوگرد در سوخت ها کمک می کند و آلودگی هوا ناشی از فرآیند احتراق را به حداقل می رساند.

دستگاه اوزون ساز چه ویژگی های دارد؟

ژنراتور اوزون یا دستگاه اوزون ساز موارد مصرف گسترده ای دارد. از تصفیه آب و هوا گرفته تا ضدعفونی استخر. بطورکلی، خواص دستگاه اوزون ساز به شرح زیر است:

• باکتری‌هایی که باعث بوهای بد می‌شوند را از بین ببرند.
• بوهای ناشی از سیگار، پخت و پز، حیوانات خانگی و موارد دیگر را از بین ببرند.
• خطر انتقال باکتری‌ها بین افراد را کاهش دهند.
• هاگ‌هایی را که باعث ایجاد کپک و قارچ می‌شوند، از بین ببرند.
• با اجتناب از هزینه مواد مصرفی گران‌قیمت از جمله مواد شیمیایی، در هزینه‌ها صرفه‌جویی کنند.
• با کمک به محیط زیست، ردپای کربن خود را کاهش دهند.

مضرات و مزایای اوزون

ازن، با وجود کاربردهای گسترده خود، مزایا و معایب خاصی دارد که باید در نظر گرفته شوند. از جمله مزایای آن می‌توان به قدرت بالای ضدعفونی، سازگاری با محیط زیست، و کاهش استفاده از مواد شیمیایی مضر اشاره کرد. ازن می‌تواند بدون ایجاد باقی‌مانده‌های سمی، میکروب‌ها و آلاینده‌های آلی را به طور مؤثری از بین ببرد.

با این حال، ازن در غلظت‌های بالا می‌تواند برای سلامت انسان و محیط زیست مضر باشد. تماس مستقیم با آن ممکن است باعث تحریک مجاری تنفسی، سرفه، و مشکلات ریوی شود. همچنین، در صورتی که ازن به درستی مدیریت نشود، ممکن است منجر به تخریب برخی از مواد مانند لاستیک و پلاستیک شود. به همین دلیل، استفاده از این گاز، نیازمند تنظیم دقیق غلظت و کنترل شرایط استفاده است.

مقایسه پراستیک اسید و اوزون

اسید پراستیک و ازن هر دو عوامل اکسید کننده قوی هستند که برای گندزدایی، استریلیزاسیون و تصفیه آب استفاده می شوند که هر کدام دارای مزایای مشخصی هستند. به دلیل توانایی آن در تجزیه به اکسیژن، به طور گسترده در تصفیه آب و هوا، فرآوری مواد غذایی و کاربردهای صنعتی استفاده می شود. با این حال، ازن به دلیل واکنش پذیری بالا و خطرات تنفسی بالقوه نیاز به تولید در محل و رسیدگی دقیق دارد.

از سوی دیگر، اسید پراستیک در محیط های غنی از مواد آلی بسیار موثر است و آن را برای مراقبت های بهداشتی، فرآوری مواد غذایی و تصفیه فاضلاب مناسب می کند. نگهداری و جابجایی آن راحت تر از ازن است اما می تواند خورنده باشد و ممکن است در کاربردهای فاضلاب، نیاز به خنثی سازی داشته باشد.

پراستیک اسید بهتر است یا گاز اوزون؟

هنگام در نظر گرفتن هزینه و اجرا، اسید پراستیک برای کاربردهای کوچکتر مقرون به صرفه تر است، با نیازهای سرمایه گذاری اولیه کمتر. در مقابل، سیستم های ازن هزینه های اولیه بالاتری دارند، اما صرفه جویی طولانی مدت برای عملیات در مقیاس بزرگ ارائه می دهند. هر دوی این مواد سازگار با محیط زیست هستند، اما ازن به دلیل تجزیه بدون محصولات جانبی به اکسیژن، برجسته است، در حالی که PAA ممکن است در ایجاد بوهای ملایم و اسیدیته نقش داشته باشد. انتخاب بین این دو به نیازهای خاص بستگی دارد: ازن برای ضدعفونی آب و هوا در مقیاس بزرگ ترجیح داده می شود، در حالی که PAA برای بهداشت سطحی و کاربردهایی که نیاز به سهولت استفاده و ذخیره سازی دارند ایده آل است. همچنین پراستیک اسید، فودگرید است و برای گندزدایی محیط های در تماس مستقیم با مواد غذایی، ایمن است.

کلام آخر:

ازن با ویژگی‌های منحصر به فرد خود، نقش مهمی در بهبود کیفیت زندگی انسان ایفا می‌کند. از کاربردهای اوزون در ضدعفونی آب و هوا گرفته تا مصارف درمانی مانند اوزون تراپی، این گاز توانسته است جایگاه ویژه‌ای در صنایع و پزشکی پیدا کند. با این حال، استفاده از ازن نیازمند مدیریت دقیق و آگاهی از مزایا و مضرات آن است تا بتوان از پتانسیل‌های گسترده این گاز به بهترین نحو بهره‌برداری کرد. یکی از موارد ایمن و بی خطر جهت جایگزینی گاز ازن، محلول پراستیک اسید است. صنایع آرال شیمی، تولید کننده گریدهای مختلف اسید پراستیک از 3 درصد تا 30 درصد است که محصولاتی با نام سرفوسیب برای گندزدایی سطوح، فوداسیب جهت ضدعفونی صنایع غذایی، داموسیب جهت ضدعفونی فارم های دام و طیور، اگوسیب جهت تصفیه پساب و فاضلاب و اسپاسیب جهت ضدعفونی استخر و جکوزی با اطمینان بالا، بکار می رود.