Ozonun Oluşumu ve Üretimi

Ozonun Yapısı Oluşumu ve Üretimi

Ozonun Oluşumu ve Üretimi Doğada; Güneşten gelen mor ötesi ışınların atmosferdeki oksijeni parçalayarak ozon moleküllerini çevirmesi sonucu oluşur.

Teknolojik olarak ise; Elektrik enerjisi yardımıyla havada bulunan oksijenin parçalanması yoluyla ya da saf oksijenden elde edilir.

Plak tip jeneratörlerde

CD tip jeneratörlerde

UV tip lambalarda

Ozon gazı ticari kullanımı olan doğal tek dezenfektandır. Ozon görevini tamamladıktan sonra daima hammaddesi olan oksijene dönüşür.

Ozon gazı sıcaklık ile ters orantılıdır. Oksidasyon gücü çok yüksek olan bir gaz ve bilinen en kuvvetli dezenfektanlardan birdir. Yüksek oksidasyon kuvveti, ozonun mikroorganizmaların yok edilmesin de tam etkin bir rol oynar.

Ozon dezenfeksiyonu, mikrop hücre zarını parçaladığından mikroplar eriyerek yok olur. Ozon gazı sulu kullanım da takriben 4-10 dakikalık teması dezenfeksiyonu sağlar. Yaklaşık 0.1-0,5 mg/lt ozon hemen hemen tüm mikroorganizmaları öldürür.

Ozon aynı şartlar altında klordan 3100 kat daha güçlü dezenfeksiyon etkisine sahiptir. Ozon gazının kararsız yapısı, dezenfeksiyon işlemi sonucunda, atmosfere açık ortamda 30 dakikada, kapalı ambalaj içinde 8-12 saat arasında, herhangi bir artık kalıntı bırakmadan hammaddesi olan oksijene dönüşmesini sağlar.

Dünya sağlık teşkilatı’nın 1979 yılında yayınlanan bir raporunda ozon ile dezenfeksiyon önerilmiştir. Ozon gazının 1997 yılında güvenilir gazlar ( GRAS ) sınıfına girmesiyle, ozonun gıdalarda kullanımı yaygınlaşmaya başlamıştır.
Türk Gıda Kodeksinde de güvenli gıda üretimine yönelik olarak HACCP ( Kritik Kontrol Noktalarında Tehlike Analizi ) çalışmaları zorunlu hale getirmiştir.

Çok güçlü okside etme ve çok etkili dezenfekte etme özelliği sayesinde , Dünya çapında içme suyu sağlayan arıtma tesislerinde mikrop öldürücü olarak kullanılır.

Yüksek oksidasyon kuvveti, ozonun bakterilerin tahribatında tam etkin bir rol oynamasına sebep olur.

Ayrıca ozon, havada bulunan oksijenin parçalanması yoluyla elde edildiği için kararsız yapısı nedeniyle dezenfeksiyon görevini tamamladıktan sonra daima hammaddesi olan oksijene dönüşür.

Ozon gazının dezenfeksiyon sonrasında artık ve kalıntı bırakmayan tek dezenfektan oluşu, özellikle gıda sanayisinde kullanımını, diğer dezenfektanlara göre avantajlı kılmaktadır.

Bu yüzden ozonun suda eriyebilmesi için sıcaklığın düşük uygulanan basıncın ise yüksek olması gerekmektedir.

Oluşum Mekanizması

Ozonun Oluşumu ve Üretimi Atmosferde stratosfer tabakası içerisinde bulunan ozon, ultraviyole radyasyonunun etkisiyle bir taraftan oluşurken, öbür taraftan da yok olmaktadır. Stratosfer tabakasındaki hava kütlesi, sürekli olarak güneşten gelen ultraviyole radyasyon tarafından şiddetli olarak etkilenmektedir. Bu aşamada, yer yüzeyindeki canlılar için büyük bir tehlike oluşturan Ultraviyole-B (UV-B) ışınlarının tamamına yakını stratosfer tabakasındaki ozon tarafından emilmektedir.

Bu işlem,

O3 + h υ ——> O2 + O reaksiyonu şeklinde oluşmaktadır. (λ = Dalga boyu < 243 nm) Bu reaksiyon sonucunda, ozon molekülü parçalanarak bir oksijen molekülü ve bir oksijen atomu açığa çıkmaktadır. Burada h, Plank sabiti; υ, UV-B ışınlarının frekansıdır.

Ozon Molekülünün Oluşum Mekanizması

Yukarıdaki reaksiyon sonucu oluşan yeni serbest oksijen molekülü, ozon tabakası içerisindeki oksijen atomu ile reaksiyona girerek tekrar ozon molekülünü (O3) oluşturmaktadır.

O2 + O + M ———> O3 + M

Burada M, reaksiyon esnasında açığa çıkan enerjiyi taşıyan üçüncü bir moleküldür.

Yok Etme Mekanizması

Bir ozon molekülü (O3), ultraviyole radyasyona maruz kaldığında O2 ve O olarak parçalanır. Parçalanma esnasında atomik ve moleküler oksijen kinetik enerji kazanarak ısıyı arttırır ve bu durum atmosfer sıcaklığının yükselmesine neden olur.

Ozon üretimi 240 nm’den daha kısa dalga boylu ultraviyole radyasyon tarafından sağlanır. Ozonun parçalanması ise 320 nm’den yüksek uzun dalga boylu ve 400 ile 700 nm aralığındaki kısa dalga boylu ultraviyole radyasyona maruz kaldığında meydana gelir. Ozon üretim ve parçalanma bölgesinin oluşturulmasında, daha uzun dalga boylu fotonlar atmosferin içine daha kolay işlemektedir. Bir ozon molekülü düşük enerjili ultraviyole radyasyonu emse bile, parçalanarak oksijen molekülüne ve serbest oksijen atomuna dönüşebilmektedir.

Ozonu yok eden başlıca kimyasal maddeler hidrojen, azot, klor ve brom içeren bileşiklerdir. X olarak HOx, ClOx, NOxveya BrOx, köklerinden biri alınırsa ozonu tahrip eden genel reaksiyon

X + O3 ——-> XO + O2
XO + O ——-> X + O2
———————–
O + O3 ——-> O2 + O2

olarak gösterilebilir .

Burada bir tek katalizörün binlerce ozonu yok edebileceğine dikkat edilmelidir. Özellikle ClOx ve BrOx’in birlikte katalitik etkisi aşağı stratosferde ozonun tahrip edilmesinde temel rolü oynar.

Br

O + ClO ——-> Br + Cl + O2
Br + O3 ——-> BrO + O2
Cl + O3 ——-> ClO + O2
———————–
2O3 ————–> 3O2

Klor (Cl) atomunun ozon molekülünü parçalama ve yok etme mekanizması.

Ozonu Yok Eden Başlıca Kimyasal Bileşikler ve Özellikleri

Ozonu tahrip eden başlıca kimyasal bileşikler kloroflorokarbonlar (CFC2), karbon tetraklorür, metil kloroform, metan ve azot oksit gibi sanayide bolca kullanılan maddelerdir (Çizelge 2). Bunların kullanım yerleri, toplam içindeki payı ve atmosfer içindeki ömürleri aşağıdaki çizelgede verilmiştir.

Ozon tabakasının incelmesi, daha fazla UV radyasyonunun yer yüzeyine ulaşması anlamına gelmektedir. Bu nedenle ozon UV-B radyasyonunun çoğunu emerek biyosferi korur ve yaşadığımız çevrede yaşamsal rol oynar.

Bütün teorik ve deneysel çalışmalar göstermektedir ki, CFCs ve halonlar’ın atmosfere salınması, özellikle ilkbahar döneminde ozon tabakasının daha fazla yok olmasına ve Antarktik ozon deliğinin daha belirgin olarak ortaya çıkmasına neden olmaktadır.