Растворимость и концентрация озона в воде

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РАСТВОРИМОСТЬ ОЗОНА В ВОДЕ:

1. Химический состав воды:

Кислоты и нейтральные соли: Повышают растворимость озона (например, сернокислый кальций - CaSO₄).
Щелочи: Значительно снижают растворимость озона.
Вещества в растворе: Общее количество и тип растворенных веществ влияют на способность воды растворять озон.

2. Температура воды:

Главный фактор! Растворимость озона резко падает с повышением температуры.
Чем холоднее вода, тем больше озона она может растворить (см. таблицу ниже).

3. Концентрация озона в газе (Cгаз):

Чем выше концентрация озона в подаваемом газе (озоно-воздушной или озоно-кислородной смеси), тем выше его потенциальная концентрация в воде.

4. Давление газа (Pгаз):

Чем выше давление озоно-воздушной смеси над водой или в точке ввода, тем больше озона растворится (согласно закону Генри).

Расчет максимальной концентрации озона в воде:

Максимально возможная равновесная концентрация озона в воде (Cвода) определяется законом Генри:

Cвода = Cгаз * βt * Pгаз

Где:

Cвода - концентрация озона в воде [г/л или мг/л]
Cгаз - концентрация озона в газовой фазе [г/л или мг/л]
βt (Коэффициент Бунзена) - безразмерный коэффициент, зависящий только от температуры воды. Он показывает объем газа (приведенный к нормальным условиям), растворяющийся в единице объема жидкости.
Pгаз - парциальное давление озона в газовой смеси [атм]. (Для газа, подаваемого при атмосферном давлении, Pгаз = Концентрация озона в газе / 100% * 1 атм).

Растворимость озона в воде в зависимости от температуры:

Следующая таблица показывает максимальную растворимость озона (в пересчете на 100% озон) в чистой воде при атмосферном давлении:

Температура воды, °C	Коэффициент Бунзена (β)	Максимальная растворимость (г O₃ / литр H₂O)
0	0.526	1.13
10	0.408	0.875
20	0.321	0.688
30	0.258	0.563
40	0.210	0.450
50	0.172	0.369
60	0.143	0.307

Ключевые выводы из таблицы:

Растворимость озона очень чувствительна к температуре.
При 0°C вода может растворить почти в 4 раза больше озона, чем при 60°C (1.13 г/л против 0.307 г/л).
Для достижения высоких концентраций озона в воде критически важно поддерживать низкую температуру.
Данные приведены для 100% озона при давлении 1 атм. На практике концентрация газа (Cгаз) обычно меньше 100% (например, 5-15% из генератора), что пропорционально снижает максимально достижимую Cвода.