Распад озона в водном растворе

РАСПАД ОЗОНА В ВОДНОМ РАСТВОРЕ

Озон в воде нестабилен и самопроизвольно разлагается (диссоциирует) значительно быстрее, чем в газовой фазе. Скорость этого распада зависит от нескольких критических факторов:

1. Влияние pH:

• Сильнощелочная среда (pH = 9-14): Распад озона происходит с максимальной скоростью.

• Кислая среда (pH = 1-4): Скорость распада озона значительно ниже.

• Нейтральная среда (pH ~7): Скорость распада имеет промежуточное значение.

2. Влияние температуры:

• Скорость распада озона резко возрастает с повышением температуры воды.

• Время полураспада (период, за который концентрация озона уменьшается вдвое при pH=7) иллюстрирует эту зависимость:

* Приблизительные значения для pH = 7

3. Влияние начальной концентрации озона:

• Чем выше начальная концентрация озона в воде, тем быстрее происходит его самопроизвольный распад.

4. Влияние перемешивания/циркуляции:

• Скорость распада озона, как и скорость химических и биологических реакций с его участием, увеличивается при более интенсивной циркуляции или перемешивании раствора.

Практическое значение распада:

• Кратковременная обработка: При стандартных процессах озонирования воды (где контакт длится минуты, реже десятки минут) потери озона из-за самопроизвольного распада обычно незначительны и могут не учитываться при проектировании.

• Длительное хранение: Для хранения озонированной воды потери из-за распада становятся существенными. Пример: в дистиллированной воде при комнатной температуре концентрация озона может упасть с 2.5 мг/л до 1.5 мг/л за 20 минут и до 1 мг/л еще через 25 минут.

Ключевые выводы:

• Для минимизации потерь озона в растворе (например, при его хранении) необходимо поддерживать низкую температуру и кислую или нейтральную среду (низкий pH).

• Факторы, ускоряющие распад (высокие pH, температура, концентрация, перемешивание), наоборот, могут быть полезны, когда требуется быстро снизить концентрацию остаточного озона после обработки.