Распад озона в воде
В статье рассматривается процесс самопроизвольного распада озона в воде. Приведены зависимости концентрации озона в воде от времени и pH. Зависимость времени полураспада от температуры.
Диссоциация озона в водном растворе
Озон в водном растворе диссоциирует быстрее чем в воздухе. В сильнощелочных растворах (pH = 9…14) разложение озона происходит с максимальной скоростью. В кислотных растворах (pH = 1…4) озон распадается значительно медленнее.
Распад озона самопроизвольно ускоряется с увеличением его концентрации в озоно-воздушной смеси и с повышением температуры воды. Скорость самопроизвольного распада озона в воде подчинена скоростям циркуляции, так же как и скорости химических и бактериологических реакций.
Озон распадается тем быстрее, чем больше в воде присутствует поглотителей ОН-радикалов (в соответствии с принципом Ле Шателье – Брауна). Щёлочной pH раствора повышает стабильность озона. Примерами соединений, подавляющими радикальный распад озона являются карбонаты и гидрокарбонаты.
С практической точки зрения потери озона, вызываемые самопроизвольным распадом, весьма незначительны и могут не приниматься в расчет при процессе обработки воды.
Зависимость скорости распада озона в воде от температуры
В водном растворе распад озона медленно идет при комнатной температуре и заметно ускоряется с ростом рН.
| Температура воды, °C | Время полураспада озона, минут* |
| 15 | 30 |
| 20 | 20 |
| 25 | 15 |
| 30 | 12 |
| 35 | 8 |
Зависимость скорости распада озона в воде от pH
Кинетическая модель распада озона в чистой воде при ph=7
| Реакция | Константа скорости |
| 1. Инициирование цепи | |
| O₃ + OH⁻ → HO₂• + O₂•⁻ | 70 M⁻¹·с⁻¹ |
| 2. Развитие цепи | |
| HO₂• → O₂•⁻ + H⁺ | 7,9 × 10⁵ с⁻¹ |
| O₂•⁻ + H⁺ → HO₂• | 5 × 10¹⁰ M⁻¹·с⁻¹ |
| O₃ + O₂•⁻ → O₃•⁻ + O₂ | 1,6 × 10⁹ M⁻¹·с⁻¹ |
| O₃•⁻ + H⁺ → HO₃• | 5,2 × 10¹⁰ M⁻¹·с⁻¹ |
| HO₃• → O₃•⁻ + H⁺ | 3,3 × 10² с⁻¹ |
| HO₃• → HO• + O₂ | 1,1 × 10⁵ с⁻¹ |
| O₃ + HO• → HO₄• | 2 × 10⁹ M⁻¹·с⁻¹ |
| HO₄• → HO₂• + O₂ | 2,8 × 10⁴ с⁻¹ |
| 3. Обрыв цепи | |
| HO₄• + HO₄• → H₂O₂ + 2O₃ | 5 × 10⁹ M⁻¹·с⁻¹ |
| HO₄• + HO₃• → H₂O₂ + O₂ + O₃ | 5 × 10⁹ M⁻¹·с⁻¹ |
M — моль/л; с⁻¹ — обратная секунда; M⁻¹·с⁻¹ — единица константы скорости бимолекулярной реакции. Символ • обозначает свободный радикал.
Список источников
- В.Ф. Кожинов, И.В. Кожинов «Озонирование воды» М. Стройиздат 1973 г.;
- Beltrán F. J. Ozone Reaction Kinetics for Water and Wastewater Systems. CRC Press, 2004. Таблица 2.3.
перейти в каталог
Выберите озонатор под ваши задачи: производительность, мобильность, тип генерации
перейти в каталогПериод полураспада озона в дистиллированной воде составляет около 20–30 минут при 20°C. Однако в промышленных условиях реакция озона с водой ускоряется из-за повышения температуры, высокого уровня pH и наличия органических примесей, которые озон мгновенно окисляет. Мы хорошо разбираемся и в сборке оборудования, и в технологиях его применения. Наши эксперты точно рассчитают необходимую дозу озона с учетом кинетики распада для вашей воды.
Да, мы предоставляем возможность любых модификаций. Для сложных условий эксплуатации мы используем инжиниринг полного цикла. Установки и контактные емкости собираются из высоколегированной пищевой нержавеющей стали, устойчивой к агрессивным средам. Производство оборудования с любыми параметрами под заказ позволяет нам решать задачи, недоступные для стандартных серийных моделей.
Научно-производственная компания «Эконау» внедряет автоматизацию оборудования. Наши шкафы управления оснащены промышленными контроллерами и удобными сенсорными панелями, которые легко интегрируются в общие промышленные системы управления производством. Мы обеспечиваем полную пуско-наладку электроники в любом регионе России.