فالإخلاء هو تكنولوجيا أساسية في المعالجة الحديثة للمياه، تقدر قدرتها على التأكسد القوي لتحلل طائفة واسعة من الملوثات، وتتوقف هذه العملية في قلبها على شبكة معقدة من ردود الفعل الكيميائية، تشمل أنواعاً شديدة التفاعل ذات تأثير قصير الأجل، ويتيح فهماً شاملاً لهذه ردود الفعل للمهندسين والمشغلين تصميم نظم تزيد من سرعة إزالة الملوثات، وتحللها من حيث الجودة.

ما هو "أوزونشن"؟

ويشير الحرق إلى عملية الوحدة التي يجري فيها إدخال الغاز الأوزون (O3) في المياه أو المياه المستعملة لتحقيق التطهير، وتأكسة المركبات العضوية وغير العضوية، وتحسين الصفات الجمالية مثل الطعم واللون والصدر.

(ب) بالإضافة إلى ذلك، يولد الأوزون في الموقع عادةً بسبب تفريغ الكارونا (بتجاوز الهواء الجاف أو الأكسجين من خلال حقل كهربائي عالي التطاير) أو الإشعاع فوق البنفسجي، لأنه غير مستقر ولا يمكن تخزينه لفترات طويلة، ثم يُغرق الغاز في الماء من خلال المسببات، أو الحقن، أو خلايا التربينية.

الكيمياء خلف الازون

ويخضع كيميائي الازدواج أساساً لمسارين متمايزين: الأوكسد المباشر بواسطة الأوزون الجزيئي والأكسدة غير المباشرة من خلال وسيطات متطرفة حرة، وفي المقام الأول آلية الكيمياء (، والهيدروبول العضوي؛ OH).

مباشرة الأوزون المنضدي

وفي المسار المباشر، تعمل الأوزون نفسه كعامل مُثَفِّل، وهو كهرباء، مما يعني أنّه يتفاعل بسهولة مع مركبات غنية بالكهرباء، وعادة ما تكون ردود الفعل المباشرة على الأوزون انتقائية، وتسير بسرعة مع بعض الفئات الوظيفية مثل السندات غير المُربَكة الكربونية، وثوابت التخصيب الحراري المُنشَطة (الفينول، والخطوط الخبيثة) وتقلّص من الأنواع غير العضوية (السلف، والنيت).

الاختناق غير المباشر من خلال المواد الهيدروكسيلية

Ozone[FLcomposes spontaneously in water to form hydroxyl radicals, a process accelerated by hydroxide ions (OH shockminus;[FLT: pharmaceutical:] As a result, the indirect pathway becomes dominant at higher pH values (pH > 9). Thexyl radical is a powerful, non-selective oxid

  1. Initiation: Ozone reacts with hydroxide ions to generate superoxide radical (O2ion] hydrobull;)
  2. Propagation:] Hydroxyl radicals react with organic and inorganic compounds, forming carbon-centered radicals and other radical mediums that can generate additional reactive species, perpetuating a radical chain.
  3. Termination:] Radicals are consumed by other radical species (recombination) or by scavengers like carbonate or bicarbonate ions, which form less reactive carbonate radicals that terminated the chain.

ونظراً لأن متطرفي الهيدروكسيل غير انتقائيين، فإنهم يُسجّلون أي جزيئات عضوية تقريباً، بما في ذلك الملوثات المستهدفة والمواد العضوية المبتذلة من خلفياتها، وهذه النزعة غير الانتقائية سيف مزدوج: فهي تزيد من قدرة الأكسدة الإجمالية، ولكنها تستهلك أيضاً الطلب على الأوزون، مما قد يتطلب جرعات أعلى من الأوزون لتحقيق هدف محدد في العلاج.

العوامل التي تؤثر على مسارات الرد

pH and Alkalinity

(ب) [بالإضافات] [الاستجابة] هي أهم البارامترات التي تتحكم في معدل تسرب الأوزون والتوازن بين الآليات المباشرة وغير المباشرة، وفي مستوى منخفض من الهيدروجين (بصفر؛ 5)، يكون الأوزون مستقراً تماماً في الماء (نصف عمر الدقائق إلى ساعات)، كما أن الأوكسجين المباشر يرتفع إلى 7، ويزداد معدل التحلل ارتفاعاً، ويصبح مسار الارتدادي (ب)

درجة الحرارة

ويؤثر التدرج على كل من قابلية الذوبان الأوزون (الترابط الإحيائي: ارتفاع درجة الحرارة في درجة الذوبان) وأجهزة التردّد الحركية، ويزيد من قابلية الأوزون للذوبان في المياه الباردة، مما يجعلها أكثر توافراً للرد المباشر، وعلى العكس من ذلك، فإن ارتفاع درجات الحرارة يعجل بتحلل الأوزون ويزيد معدلات التكوين والردود الراديكالية، ويحتمل أن يؤدي إلى تعزيز معدلات التسمم، ويقلل أيضاً في الوقت المتاح للتحلل.

مادة عضوية مبتلة

إن إدارة الشؤون الإدارية هي مستهلك رئيسي لروادي الأوزون والهيدروكسيل، ويمكنها أن تعمل كجهة ابتدائية وجهاز للسخرة، وبعض أجزاء من إدارة الشؤون الإنسانية، ولا سيما تلك الغنية بالهياكل الرومية وغير المزرية، وتتفاعل بسرعة مع الأوزون، وتبدأ تشكيلا جذريا، وتستهلك أجزاء أخرى من المتطرفين الهيدروكسيليين، وتتنافس مع ملوثات الأوزون الدقيقة المستهدفة، وتستلزم الخصائص المحددة للخلفية غير المهيمنة.

الإجراءات الكيميائية الرئيسية في مجال الأوزون

إن فهم التحولات الكيميائية المحددة أمر أساسي للتنبؤ بالنتائج ومراقبة المنتجات الثانوية، وفي حين أن العملية العامة معقدة، فإن العديد من ردود الفعل الرئيسية توضح سلوك الأوزون في المياه:

  • [FLT:]Ozone decomposition in water (initiation):[FLT:] O
  • Direct ozonation of a phenol (aromatic ring oxidation): An aromatic ring with electron-donating groups (e.g., phenol) undergoes electrophilic substitution, forming quinones and ultimately ring-cleaved products like carboxylic acids.
  • Hydroxyl radical oxidation of a saturated alcohol:] desbull;OH abstracts a hydrogen from an alcohol (RCH2HORC]OH] to form
  • Formation of bromate: A problematic byproduct inبروميد-containing waters, bromate (BrO3 poxus +;) forms via a multi-step بروميد (Br6:
  • Reduction of iron and manganese: Ozone rapidly oxidizes soluble ferrous iron (FLT:2]2+) to ferric iron (Fe3+), which hydroleze to form in
  • Reaction with ammonia:] Ozone does not efficiently oxidize ammonia (NH]3]); the reaction is very slow under typical conditions. However, at high pH or with advanced oxidation processes (AOPs), hydroxyl radicals can oxidize amTmonia

وتبرز ردود الفعل هذه تنوع الازدهار، ولكنها تؤكد أيضا أهمية رصد نوعية المياه: وجود بروميد، والمواد العضوية الطبيعية، والهكتار، ودرجة الحرارة، كل التأثير الذي تهيمن عليه ردود الفعل وما هي المنتجات الثانوية التي يمكن أن تشكله.

التطبيقات والآثار

ويمكن ردود الفعل الكيميائية المذكورة أعلاه من الازدهار أن يخدم أهداف المعالجة المتعددة، ومن خلال اختيار ظروف العمليات المناسبة (جرعة الأوزون، ووقت الاتصال، وH، واستخدام المواد المضافة مثل أكسيد الهيدروجين)، يمكن للمرافق أن تصمم الازدهار لأهداف محددة.

التطهير

الأوزون هو أحد أكثر المؤثرات قوة المستخدمة في معالجة المياه، وقدرتها على تدمير جدران الخلايا والمواد الجينية لل الكائنات المجهرية، ويساهم كل من متطرفي الأوزون المباشر والهيدروكسيل في التثبيت، وبالنسبة Cryptosporidium و[FLchlorst:2]

أجهزة التوليد المصغرة وأجهزة التكسير

وبالإضافة إلى ذلك، فإن الازدواج يُطبق على نطاق واسع على الملوثات العضوية الثابتة، بما في ذلك المستحضرات الصيدلانية، ومنتجات الرعاية الشخصية، ومبيدات الآفات، والمواد الكيميائية الصناعية، ويُستخدم المتطرفون الهيدروكسيل، على وجه الخصوص، في كسر المركبات ذات القدرة المنخفضة على إعادة التدفئة، كما أن توكسيد المادة العضوية الطبيعية يساعد أيضاً على الحد من إمكانية تكوين منتجات الكلور الارتطام (مثلاً، وثانية الفوقية)

إدارة النواتج الثانوية

ويشتمل إنتاج المنتجات الثانوية غير المرغوب فيها على اعتبار هام في التزييف، حيث إن أكثرها يتعلق بالمنتجات الثانوية هو برومات (وهو ما يمكن أن يُنظَّم في مرحلة التحلل البشري على مستوى ملوث أقصى قدره 10 ' 181`(ز) في الولايات المتحدة، و10`181`(ز) في الاتحاد الأوروبي) والكربون العضوي القابل للاختراق.

اعتبارات السلامة والعمليات

(أ) الأوزون هو غاز سام بحد أقصى للتعرض المسموح به، حيث يبلغ 0.1 جزء لكل مليون (صفر) بحجم متوسط وزنه 8 ساعات، ويمكن أن يسبب التعرض الدقيق تهيجاً رئوياً، وديماً رئوياً، وغير ذلك من الآثار الصحية، ولذلك يجب أن تكون أجهزة الاتصال بالأوزون مجهزة بأجهزة التهوية مع وحدات تدمير الأوزون معيارية في النباتات الحديثة.

كما أن عدم الاستقرار الكيميائي للأوزون يفرض قيوداً تشغيلية، لأن تناقص الأوزون بسرعة (نصف العمر حسب ترتيب دقائق في ماء العمليات المعتاد)، يجب أن يولد في الموقع وعلى الفور، ويجب قياس بقايا الأوزون المذابة بعناية لضمان وقت كافٍ للتحلل مع تجنب الإفراط في نقل الأوزون إلى العمليات في أسفل المجرى، وكثيراً ما تستخدم مرافق كثيرة خليطاً من الأوزون مع التحكم في التغذية الارتجاعية لتعديل الظواهر الدينامية.

مقارنة بين الازدهار وبين المسكنات الأخرى

وعند اختيار عملية الأكسدة، ينظر المهندسون في عدة عوامل: كفاءة التحلل، وإمكانات الأكسدة، وتكوين المنتجات الثانوية، والتكاليف، والسلامة، والصيانة المتبقية، والكلوروين هو أكثر المفاعلات استخداماً، ولكنه ينتج منتجات ثانوية مُنظمة، ويقلل من فعالية استخدام الكلوروجين المُضاف.

خاتمة

إن كيميائيـة التوزون هي تفاعل ثري بين ردود الفعل المباشرة على الأوزون والمسارات الجذرية غير المباشرة، التي تحكمها معايير نوعية المياه مثل الهيدروجين، والكلينة، ودرجـة الحرارة، وتكوين المصفوفة العضوية، وفهم هذه العناصر الأساسية أمر أساسي لتصميم نظم فعالة للمياه تحقق التطهير، وإزالة الملوثات، وتقليل المنتجات الثانوية الضارة إلى أدنى حد، في حين أن الازدواج يتطلب إدارة دقيقة للمخاطر المتعلقة بالسلامة.

For further technical background, readers are directed to the EPA#8217;s Disinfection Byproducts resources], the WHO Guidelines for Drinking-Water Quality, and the comprehensive reviews in Environmental Science & Technology