ازن

 

اوزن یا اكسيژن 3 گانه ، مولكول 3 اتمي  اكسيژن  است كه به عنوان آلوتروب اكسيژن داراي پايداري به مراتب كمتر از مولكول دو اتمي اكسيژن (O2) مي باشد. ريشه نامگذاري اين تركيب واژه اي يوناني بوده و به معني "بو" و به ویژه " بوي تند " اطلاق مي گردد. اوزن امروزه به عنوان يك راهكار شناخته شده در سيستم هاي ضد عفوني و گند زدايي آب، هوا و اتاقهای تمیز (CIP) به كار مي رود. 

در سال 1840 گاز اوزن توسط پژوهشگر آلمانی "كريستين فردريش شونبين" کشف شد. از این ترکیب در سال 1906 براي اولين بار در تأسيسات تصفيه آب در نيس فرانسه استفاده گرديد و اولین استفاده از اوزون در ضدعفونی آب استخر به سال 1937 و در نيوجرسي آمريكا بر میپردد. همچنین در بازیهای المپیک 1984 لوس آنجلس، برای اولین بار از اوزون در ضدعفونی آب استخرهای المپیک استفاده گردید.  از سال 1999 نیز آژانس حفاظت محیط زیست ایالات متحده، مجوز استفاده از اوزن به عنوان ضدعفوني كننده ضد ميكرب را صادر كرد. 

تولید اوزون در طبیعت و به صورت مستمر در جریان است. ازون با فرمول شیمیایی O3، یک مولکول نسبتاً ناپایدار است که از سه اتم اکسیژن با نماد شیمیایی O تشکیل شده‌است. لایه اُزون از تجمع این مولکول‌ها پدید آمده‌است. اگرچه این لایه بخش کوچکی از هوایکره زمین را در بر می‌گیرد، اما بسیار مهم است و سبب ادامه زندگی بر روی زمین می‌شود. این مولکول از واکنش میان مولکول اکسیژن با فرمول شیمیایی O2 و نور خورشید به وجود می‌آید. این مؤثرترین فرایندی است که در لایه استراتوسفر در ارتفاع ۵۰–۱۵ کیلومتری بالاتر از سطح زمین رخ می‌دهد.

لایه اُزون یا اوزونوسفر، منطقه‌ای از لایه استراتوسفر در هواکره است که غلظت نسبتاً بالایی از آن، در ارتفاع ۴۸–۱۹ کیلومتری (۳۰–۱۲ مایلی) بالاتر از سطح زمین واقع شده‌است. حدود ۹۰٪ ازون میان ۱۷–۱۰ کیلومتر (۱۰–۶ مایل) بالاتر از سطح زمین قرارگرفته و تا ۵۰ کیلومتر (۳۰ مایل) گسترش می‌یابد. مولکول‌های ازونی که در این بخش از هواکره قراردارند، لایه اُزون را تشکیل می‌دهند. بقیه مولکول‌های ازون نیز در لایه تروپوسفر از هواکره قراردارند.

واحد اندازه‌گیری غلظت ازون، دابسون است. یک واحد دابسون برابر با تعداد مولکول‌های موردنیاز برای ایجاد یک لایه اُزون خالص به ضخامت ۰٫۰۱ میلی‌متر در دمای صفر درجه سلسیوس و با فشار یکاتمسفر است. ضخامت متوسط لایه اُزون حدود ۳۰۰ دابسون است و ۳ میلی‌متر (۸٫۱ اینچ) ضخامت دارد.

پرتوی فرابنفش تولید شده توسط تابش خورشید در صورت رسیدن به سطح زمین می‌تواند موجب سرطان پوست، آب ‌مروارید چشم، آسیب‌رساندن به سیستم ایمنی بدن و تأثیر منفی بر رشد گیاهان شود. طول موج فرابنفش ۴۰۰–۲۸۰ نانومتر (یک میلیاردم متر) است. مولکول‌های ازون و اکسیژن که در استراتوسفر قراردارند، پرتوهای فرابنفش خورشید را جذب می‌کنند و مانند یک سپر مانع از ورود این پرتوها به سطح زمین می‌شوند. ازون و اکسیژن می‌تواند ۹۹٫۹–۹۵٪ پرتوهای فرابنفش به ویژه فرابنفش نوع C و B که پرانرژی‌ترین پرتوهای فرابنفش هستند و موجب آسیب زیست‌شناسی می‌شوند را جذب‌کند. نقش نگهبانی ازون به قدری حیاتی است که دانشمندان می‌گویند زندگی بر روی زمین بدون لایه اُزون امکان‌پذیر نبود

هنگامی که پرتو فرابنفش به مولکول اکسیژن برخورد می‌کند، پیوند میان اتم‌های آن می‌شکند و اتم‌ها آزاد می‌شوند. سپس اتم اکسیژن با مولکول اکسیژن ترکیب‌شود، ازون تشکیل می‌شود. سپس که مولکول ازون با اتم اکسیژن واکنش‌دهد، دو مولکول اکسیژن تشکیل می‌شود. هم‌چنین با واکنش‌های شیمیایی که مولکول‌های هیدروژن، نیتروژن، کلر و اتم‌های برم در آن درگیرند، تعادل طبیعی میان تشکیل و تخریب ازون را حفظ می‌کند.لایه اُزون پرتو فرابنفش را به پرتو فروسرخ تبدیل می‌کند و به سطح زمین می‌فرستد.

 

مكانيزم ها و روشهاي توليد اوزن را مي توان در 3 گروه خلاصه نمود. وجه اشتراک تمامی این روشها الگو برداری از چرخه تولید در استراتوسفر میباشد. روشهای رایج تولید اوزون به این شرح میباشند: 

 

1- روش Discharge  Corona  ( C.D )  

2- روش Violet  Ultra  ( U.V  ) 

3- روش plasma  Cold  

در هر سه روش فوق پيوند بين دو اتم مولكول اكسيژن دو اتمي با دريافت انرژي از ولتاژ بالا ( روش CD ) ، تشعشعات ماوراء بنفش ( روش U.V) يا تابش پلاسما ( روش cold plasma  ) گسسته شده و  اتمهاي اكسيژن آزاد شده با پيوستن به مولكول O2  تركيب ناپايدار O3 را توليد مي نمايند. اين پروسه در  شكل شماره  1 نمايش داده شده است.