Жердің азонды қалқаны

   Алайда 7-суретте  көрсетілгендей көмірқышқыл газының  әрекеті шамамен озондалған «парникті»  эффектісінен 2 есе төмен болады, озон 9,7∙10⁴ Å инфрақызыл сәулелену аймағында сіңіреді. Көмірқышқыл газы, озон және судың жалпы әрекеттері әртүрлі аймақтарда түрліше, эффективті болады.

 

3.2. Озонның қолданылуы.

  

   Озон өзінің ерекше тотықтырғыш қабілеті бойынша фтор және тұрақсыз радикалдардан кейінгі орынды алады. Оның ыңғайлылығы сол, озонды – ауадағы оттегінен алады, оның өндіріске шикізатпен реагентті тасымалдаудың қажеті жоқ. Тағы бір ерекшелігі озон тотығуға түгелдей жұмсалып, ешқандай қосымша өнімдердің қажеті болмайды, қысқа уақыт аралығында оттегі түзіледі.

   Озон арзан зат, оның өндірісіне аз заттар қолданылады, ал басқа тотықтырғаштарға, мысалы: хлорлы ізбес сутектің асқын тотығы және т.б. көп заттар шығындалады. Қазір озонды қолдану аумағы өте үлкен: ауыз суды зарарсыздандыру, сарқынды суды тазалау, әртүрлі өндірістерден шығатын газдарды тазалау, әртүрлі өндіріс қоймаларының ауасын зарарсыздандыру, тамақ өнімдерін сақтау, химия, мұнай, дәрі, тігін өндірістері, пластмасса өндірістер, қара, түсті және сирек металдар өндірісі, әртүрлі аурулардан емдеу және т.б. қолдану.

-51-

   Суды зарарсыздандыру  озонды бірінші рет Батыс Европада  ХІХғ. аяғында пайдаланды. Қазіргі  кезде озон ауыз суды дайындау  үшін көптеген әлем елдерінде:  Франция, АҚШ, ФРГ, Канада, Швейцария және т.б. елдерде қолданылады. Совет елінде озон ауыз суды пайдалану үшін Москва, Киев, Минск, Горкий, Томск, Часов-Яр(Донбасс) қалаларында қолданылады. Озон суды тез әрі сенімді тазалауды қамтамасыз етеді.

   Ол судың дәмін,  иісін, түсін реттейді, яғни суды  тазалаудың универсальды тәсілі  болып табылады.

   Жоғары тотықтырғыш қабілетіне және бактерицидтік әсері бойынша озон басқа агенттерден күштірек болып саналады. Озон спораларымен вирустарды жою қабілетіне ие. Әсіресе полиомилит вирусын, сонымен қатар патогенді микробтарды құртады. Ішек таяқшаларын жою үшін озондардың тек бірнеше минуты ғана жеткілікті. Озон іш сүзегі мен холера қоздырғыштарына эффективті әсер етіп, саңырауқұлақтардың да әр түрлерін құрта алады. Ол өсімдік  және жануар плангтондарын жоюға қабілетті. Озон мен хлордың зарарсыздандыру әрекетін салыстарғанда біріншісінің бірқатар жетістіктері бар, өйткені ол бактерияға он, жүз және оданда тез әсер ете алады.

   Су озондалғаннан  кейін сапалық өзгерістерге ұшырайды. Онда еріген оттегінің мөлшері  артады, бұлақ суына тән ол  көгілдір түске ие болады.

   Судың органолептикалық қасиеті күшейеді. Озондардық нәтижесінде ешқандай иіс болмайды.

   Озондардың тағы  бір ерекшелігі, суда еріген минералды  заттар өзін қоректік қасиетін анықтап, ешқандай өзгеріске түспейді, әрі қосымша зат түзілмейді.

    Сарқынды суларға түсетін токсинді қосылыстардың ішінде ең улысы- фенолдар болып саналады. Көбіне фенолдармен коксохимия және мұнай өңдеу зауыттарынан және кинофотоматериалдар дайындайтын өндірістерден шығатын сарқынды сулар ластанады.

    Бұндай сарқынды  суларды биохимиялық экстракциялық тазалау әдістері өте тиімсіз, сондықтан озонды пайдалану өте маңызды болып саналады. Озонмен өңделген су мөлдір әрі түссіз болады.

-52-

    Озон суда  еріген цианидтерді цианаттарға  дейін, содан соң азот және  көмір қышқыл газына дейін тотықтырады.

    Цианның комплексті  қосылыстарына озонды сәтті пайдаланатындықтан алтын, кадмий, сирек кездесетін элементтер өндірістерінде де сол мақсатқа озонды қолданады.

    Әсіресе, құрамында  пестицидтер- улы химикаттары  бар сарқынды суларды пайдалануда озонды қолдану өте маңызды. Сонымен қатар нашар иісі бар сүт және целлюлоза-қағаз өндірісінен шығатын сарқынды суларды дезодорациялау мен зарарсыздандыруда ластанғыштар мөлшерін 99 % -ке және иіс интенсивтілігін 40-200 ретке дейін төмендетеді.

     Күмісі бар сарқынды суларды озондауда тек күмісті толықтай бөліп алу үшін қолданады.

    Озонның көмегімен  сонымен бірге вискоза талшығы  өндірісінен шығатын сарқынды  суларды зарарсыздандыруға қолданады.

    Мал шаруашылығы  комплекстерінің үлкен құрылыстарын салу жаңа проблемалар әкеледі. Қоршаған ортаның әртүрлі шығу тегі бар заттары бар сарқынды сулармен ластануы еді. Олар көптеген аурулардың қоздырғыштары бар, химиялық заттар бар сулар жағымсыз иісі бар және алдын ала өңдеуден өтпесе су қоймаларына жіберілмейді. Осындай суларды озондау нәтижесінде оларды су қоймаларына жібереді.

    Озон тек  қана су бассейнін тазарту  үшін емес, сонымен бірге ауа  бассейнін тазарту үшін қолданылады. Ауа бассейнін зиянды газдар, әсіресе күкіртті қосылыстар, азот тотықтары, көмірсутектер бүлдіреді.

    Күкіртті газ  отынды өңдеу тотығу процестері кезінде түзіледі. Атмосфераның ластануының негізгі көзі болып күкіртті ангидрид, жылу электрстансаларынан, түсті металлургия, химиялық өндірістерінен шығарылады.

Сонымен қатар бұл  қатарға күкірт қышқылы өндірісі, элементарлы күкірт, мұнайлы шикізаттың каталитикалық кренкингісі, титанның қос тотығы өндірісі жатқызылады.

    Күкіртті  газ- өте токсинді газ, өсімдіктер мен тірі ағзаларға зиянды әсер

-53-

етеді.

    Әсіресе, соңғы  кезде газдарды күкірттің қос тотығынан тазартудың тиімді әдісі ерітіндіде тотығудың каталикалық әдісі қолданылады. Бұдан түзілген күкірт қышқылы кәдімгі күкіртқышқылды зауыттардан алынатын күкіртқышқылынан арзан болады.

   Органикалық синтез зауыттарда озон дезинфекция және дезодорация үшін қолданылады.

   Тұрғын үй мен  жабық бөлмелердің ауасын желдету  үшін қолданылады. 

   Озон күшті  тотықтырғыш ретінде тігін өндірісінде  ағарқыш ретінде және бояу  үшін қолданады.

   Металургия өндірісінде перспективті озонды қолданады.

   Озондаудың жоғары  жылдамдығы мен селективтігіне қарай органикалық және неорганикалық синтезде қолданылады.

    Озондаумен  әртүрлі май қышқылдарын алады. Оған деген қажеттілік өте жоғары. Сондықтан ауыл шаруашылығының әртүрлі салаларында қолданылады. Парафилдерді озон көмегімен тотықтырып алады. Алғашқыда олефиндердің озонидтері түзіледі. 70-90⁰С температурада тез бұзылып, эквивалентті мөлшерде қышқылдар мен альдегидтер алынады.

    Синтезделген  қышқылдарда қосымша өнімдер  болмайды, бұл жағдайда зиянды лақтырулар мен ластанған сарқынды сулар түзілмейді.

    Әртүрлі циклолефиндер,  олейнқышқылын озондауда қолданып  дикарбон қышқылдарын алуға болады. Дикарбон қышқылдары С₆ және одан жоғары барынша өнімдер алынады, олар  өндіріске қолданылды.

   Озонды қолданып биологиялық активті  заттар синтездеуге болады, мысалы глутамин қышқылы, әртүрлі гармондар, дикарбон қышқылдар,және т.б  синтездеп алуға болады,

   Барынша маңызды  болып неорганикалық синтезде  озонды қолданады, Сілтілік металдардың   озонидтері түзіледі,Әсіресе озон құрғақ күйдіргіш сілтілермен әрекеттеседі.Қазіргі кезде жаңа реакция ашылды.Онда натрий калий,рубидий және цезий осы элементтердің асқын тотықтары озонмен әрекеттеседі. Осылайша озон халық шаруашылығының әртүрлі салаларында

-54-

қолданылып, әр жылда көптеген мүмкіндіктер мен жаңа процестер ашылуда оның бәрі жемісті қолданылады.

   Озонды өндірістік  қолдану оның қалдықтарын тиімді  жоюға мүмкіндік береді.

   Озонның термиялық  ыдырауы өте жай өтеді, сондықтан  әртүрлі катализаторлар: сілтілік металдардың гидроксидтері, активтік көмір, никель – күмісті қоспалар, металдардың тотықтары және т.б. қолданылады.

   Активті көмір  тазалауды 95-98% дәрежеге жеткізеді.

   Тағы бір тиімді  катализатор болып никель –  күмісті қоспа (98%) саналады, олар өте активті тұрақты және механикалық мықты болып саналады.

 

3.3. Озонның өнеркәсіптік өндірісі

  

   Өндірістік мақсатқа озонды қалай алады. Атмосферада озон фотохимиялық реакциялардың нәтижесінде алынады. Алайда өндірістік мақсатта озонды фотохимиялық әдіспен синтездеу рентабельді болмайды: фотохимиялық реакциялар нәтижесінде жоғары концентрациядағы озонды алу мүмкін емес.

Одан басқа энергия  шығыны 600кВт с.1кг өнімге есептеледі.

   Озонды электрсинтез (жәй) разряд көмегімен арнайы  генератор озонаторда жүзеге  асырады.

   Озонатор –  екі электродтан тұрады. Оның бірі немесе екеуі де диэлектрлі жабылған. Схематикалық электродтар мен диэлектриттердің әрттүрлі орналасуы 8-суретте көрсетілген. Диэлектриттер арасына ауа газдар П(разрядты аралық) 1-3мм болады. Ауаны үрлегенде немесе таза оттегін разрядты аралықтан үрлегенде және электроттарға жоғары кернеулі тоқ жібергенде (10-20кВ) разрядты аралықта разряд пайда болып озон синтезі болады.

    Басында тоқ озонатордың берілген кернеуі және аппараттың жоғарғы электрлі сиымдылығына тура пропорционалды өседі, бұдан озонатор және конденсатор болып табылады. Кернеуді белгілі бір мәнге дейін ұлғайтқанда тоқ күші кенет артып, газды аралықта разряд пайда болады.

-55-

    Одан әрі кернеуді ұлғайтқанда ток озонаторда кернеу мен длэлектрлік кедергі сыйымдылығына тура пропорционалды болады, кернеу және фиэлектрит сыйымдылығы маңызды фактор болып саналады. Көп жағдайда диэлектрит ретінде кәдімгі және борсиликатты шыны пайдаланылады.

   Озонатордың өнімділігі көп факторларға: кернеу, тоқ жиілігі диэлектрит материалы, ылғалдылық, ауа мен оттектің берілу жылдамдылығы, электроттардың салқындауына байланысты.

   Негізгі фактор  болып, энергия және газ шығынына  разрядтың активті күшінің қатынасы  болып табылады.

   Разряд күші  берілген кернеу, диэлектрлік барьер сыйымдылығы, ток жиілігіне байланысты. Алайда кернеуді аз шекте (10-20кВ) өзгертуге болады, одан әрі көбейту диэлектриттің бұрылуына әкеледі. Озонатордың өнімділігі диэлектриттің материалы мен қалдығына байланысты. Осылайша озонатор күшін арттырып – қоректенетін ток жиілігін арттыруға болады.

   Озонды өндірісте  кеңінен пайдалану проблемасын шешуде жоғарғы жиіліктегі озонаторды қолдану маңызды. Өндірістік жиіліктері өту 2000-3000 Гц.жоғарғы жиіліктегі озонаторды шамамен 60 анологиялық төменгі жиіліктегі озонатормен алмастырады.

   Озонды синтездеу  процесімен ыдырауы өңделетін  газды беру жылдамдығын арттыру  ондағы озон шығынын арттырып, оның газды қоспадағы мөлшерін  азайтады.

   Бұл процестер  бір-бірімен тығыз байланысты. Егер  жоғарғы концентрлі озон қажет болса, оның қоспадағы мөлшері бастапқы газды беру жылдамдығы төмендету арқылы арттырады.

   Егер озонның  аз концентрациясы қажет болса,  оның жоғарғы өнімділігі, өңделетін  газ жылдамдығы арттырылады.

   «Жәй»  электр  разряды жылу бөлінумен сипатталады, озон тұрақсыз өнім температураны жоғарылатқанда тез ыдырайды. Электрод температурасын арттыру оның концентрациясы мен энергетикалық шығымын төмендетеді. Озонатор өнімділігін арттыру үшін электродтарды интенсивті салқындатып

отырады.

-56-

   Озонды электрсинтездеуде газдардың әртүрлі қоспасы әсер етеді.

   Азотты аздап  қосу арқылы озон синтезін  арттыруға болады, ол таза оттекті  қосқаннан көп болады.

   Сонымен қатар  ауаға 10-20% оттегін қосу озон концентрациясын арттырады.

   Озон синтезіне су буын қосуда кәдімгідей әсер береді. Мысалы, аз ғана  ылғалдылық озонатор өнімділігін төмендетеді. Сондықтан, озонатор өнімділігі мен сенімділігін арттыру үшін бастапқы газды мұқият кептіру қажет.

   Қазіргі кезде озонатордың 2 типі бар пластинкалы және түтікті.

   СНГ, Франция,  ФРГ, АҚШ, Жапонияда негізінен түтін типтеріндегі, генераторлар қолданылады. Түтікті элементтер саны түрлінше (100-500) берілетін кернеу мен өнімділікке байланысты.

  Төменгі кернеулі электрод болып таттанбайтын болаттан жасалған цилиндр, ол сумен жуылады. Әрбір металл цилиндрлі күйінде диаметрі кіші шыны түтік болатын, ол диэлектрит қызметін атқарады.

    Оның ішкі  бетіне графит немесе алюминий қапталып, жоғары кернеулі электрот болып қызмет жасайды, өндірісте түтікті озонаторлар «Венсвах» (АҚШ), «рейлигаз» (Фрация), «Гебриэл - Герман» (ГФР) СНГ-да «ПО - 3», «ПО - 121», «ОПТ - 315» және т.б. бар.

   Қазіргі кезде  өндірістік мақсатта жоғарғы  өнімділікті яғни сағатына ондаған  және жүздеген кг озон синтездейтін құрылғылар қолданылады.

   Бұл проблеманы  жоғары өнімді, жоғары жиілікті  озонаторларды пайдалану арқылы  шектейді.

   Жоғарыда айтылғандай  озонатордың күшін және өнімділігін  арттыру үшін жоғары жиіліктегі  тоқпен қоректендіру және қос электродтарды салқындату маңызды.

   ММУ-нің химия  факультетінде жоғары жиіліктегі  озонатор жасалады. Оның ерекшелігі  электродтар металл эмальданған электродтардан тұрады.