ازن چیست؟

ازن چیست؟

ازن مولکول سه اتمی اکسیژن است که به دلیل ساختار ناپایدار آن ، به سرعت واکنش می‌دهد و بسیار ناپایدار است .

این مولکول پس از واکنش به یک مولکول اکسیژن و یک اتم اکسیژن نوزاد تبدیل می‌شود که به سرعت واکنش می‌دهد .

به همین دلیل ازن یکی از قوی‌ ترین مواد استریل کننده ( از بین برنده باکتری ، ویروس و بو ) در جهان است .

تولید ازن در طبیعت به دو روش انجام می‌گردد که عبارتند از : اشعه ماوراء بنفش خورشید و رعد و برق . لایه ازن از طریق اشعه ماوراء بنفش خورشید به وجود می‌آید .

اساس کار دستگاه ازن ساز نیز می‌تواند نور UV یا ولتاژ بالا باشد .

در روش UV با تاباندن لامپ‌های UV به اکسیژن ورودی داخل راکتور ، ازن تولید می‌گردد . این روش ابتدایی‌ترین روش تولید ازن می‌باشد .

در روش تخلیه الکتریکی ، دو الکترود با اختلاف ولتاژ بالا تعبیه می‌گردد . اکسیژن از بین این دو الکترود عبور می‌کند و بین این دو الکترود قوس الکتریکی به وجود می‌آید و مولکول‌های اکسیژن به ازن تبدیل می‌گردند .

شکل شماتیک نحوه عمل در رآکتور تولید ازن

شکل شماتیک نحوه عمل در رآکتور تولید از

روش تخلیه الکتریکی از دو جهت نسبت به روش ماوراء بنفش برتری دارد . اول آنکه در روش ماوراء بنفش ، می‌بایست به صورت دوره‌ای لامپ‌های UV تعویض گردد و این موضوع هزینه‌ی جاری زیادی را بر مصرف کننده تحمیل می‌کند .

ضمن آنکه برتری دستگاه‌های ازن ساز به کاهش هزینه‌های جاری و عدم نیاز به اپراتور و می باشد . دومین دلیل برتری روش تخلیه الکتریکی که مهم‌ تر از دلیل اول شمرده می شود ، نسبت ازن به اکسیژن در خروجی دستگاه ازن‌ ساز است .

هر چه خلوص ازن در خروجی دستگاه بیشتر باشد ، میزان حلالیت گاز ازن در آب نیز افزایش می‌یابد . به عنوان مثال با افزایش میزان خلوص از 1 درصد به 10 درصد ، میزان حلالیت ازن در آب 6 برابر می‌شود .

ازن چگونه کار می‌کند ؟

ازن بر اساس اکسید کنندگی عمل میکند و به دلیل ناپایداری دارای خاصیت اکسندگی قوی می‌باشد . زیرا اتم اکسیژن نوزاد علاقه‌ مند است عدد اکسایش خود را دو واحد کاهش دهد ،‌ در نتیجه دیگر مولکول‌ ها را اکسید می‌کند .

ازن میتواند بو ، رنگ ، کدورت و میکرو ارگانیزم‌ هایی چون ویروس ، قارچ و باکتری را اکسید نموده و این ویژگی ازن باعث شده به عنوان ماده‌ای برای تصفیه در زمینه‌های مختلفی چون تصفیه خانه های صنعتی ، بسته‌ بندی آب آشامیدنی ،‌ استخرهای شنا ، مرغداری ، دامداری و نساجی استفاده شود .

مهمترین فایده ازن را ویژگی تمیز بودن آن است ، بطوری‌ که تقریبا محصول جانبی تولید نمیکند .

از طرفی ازن دارای بوی تند و قابل تشخیصی است و از این رو غلظت‌ های اندک آن نیز قابل درک است و این باعث ایمنی کارکرد با گاز ازن میشود .

غلظت درست ازن چقدر است ؟

مقدار مناسب ازن وقتی است که تمام ازن تولید شده مصرف شود و غلظت ازن باقیمانده پائین‌ تر از سطح مجاز باشد . حد مجاز غلظت ازن برای موجودات زنده‌ی مختلف ، متفاوت است .

همچنین حد مجاز ازن در مزراع آبزی پروری و شیلات متفاوت خواهد بود . همچنین مدت زمان واکنش و اثر گذاری ازن نیز در تعیین حد مجاز موثر است .

به عنوان مثال 0.02ppm حد مجاز ازن برای ماهی پرواری است که به مدت 2 الی 5 ساعت با گاز ازن در تماس است .

0.12 ppm حد مجاز ازن در آب برای شناگریست که 2 ساعت شنا می‌کند و غلظت 0.2 ppm غلظتی است که باید محیط را تخلیه کرد.

چگونه می‌توان سطح ازن را تعیین کرد ؟

ابزار اندازه گیری زیادی برای تعیین میزان ازن در آب و هوا موجود است که می‌توانند مقدار آن را در حد پی پی ام و پی پی بی اندازه بگیرند و حتی کنترل کنند . دستگاه ازن متر برای شرکت های سازنده ازن ضروری و در صورت نصب پکیج ازن ساز در مزارع پرورش ماهی حذف باقیمانده ازن از مهمترین نکاتی خواهد بود که بایستی به آن توجه لازم صورت پذیرد .

عمر ازن چقدر است ؟

ازن به محض تولید در ازن ساز و رهایش در محیط دوباره طی فرآیند هایی از قبیل واکنش با باکتری ، واکنش با مواد آلی و معدنی از بین می‌رود . علاوه بر این ازن نیمه عمری دارد به این معنی که هر میزان ازن باقی مانده‌ای پس از یک زمان مشخص طی فرایند واپاشی طبیعی به میزان نصف اولیه‌اش به اکسیژن تبدیل می‌شود .

نیمه عمر ازن چقدر است ؟

به دلیل پایین بودن نیمه عمر ازن ( حدود 15-30 دقیقه در آب ) ، برای تصفیه آب ، ازن باید در محل مورد نظر تولید شود زیرا بلافاصله پس از تولید متلاشی می‌شود .

البته حتی نیمه عمر آن در عمل از این حد نیز کمتر است و به عواملی از جمله دما ، پی اچ ، میزان آلودگی و غلظت ازن بستگی دارد .

آیا ازن مضر است ؟ تاثیرات آن چیست ؟

ازن در غلظت‌ های بالا برای انسان در تنفس مضر است و موسساتی برای ماکزیمم غلظت قابل قبول آن مقادیری را گفته‌اند که این غلظت‌ ها بیشتر از آستانه بویایی غلظت ازن است یعنی قبل از رسیدن به آن غلظت‌های مجاز ، وجود ازن قابل تشخیص از لحاظ بو خواهد بود .

هنگامی که افراد در مواجهه با غلظت بالای ازن قرار می‌گیرند ممکن است احساس خشکی در گلو و دهان ، سرفه ، سر درد و یا گرفتگی سینه کنند . علاوه بر راه‌های پیشگیری و کنترل ، بطور مثال می‌توان در جاهایی که ازن ساز در سایز بزرگ استفاده می‌شود ، دستگاه‌ هایی برای تخریب ازن مازاد نیز پیش بینی و تعبیه کرد .

در مزارع پرورش ماهی اگر میزان ازن محلول در آب بیش از 0.03ppm باشد موکوس بدن ماهی از بین رفته و در ادامه باعث سوختگی در ناحیه ی آبشش میگردد و در اینصورت ماهی بدلیل از دست دادن شعاع آبششی و اختلال تنفسی دچار تلفات خواهد شد .

ازن چگونه با باکتری واکنش می‌دهد ؟

اکثر مواد ضدعفونی کننده همانند کلر ، پرسیدین ، فرمالین و … برای تخریب سلولی باکتری‌ ها می‌ بایست به هسته سلولی نفوذ کرده و با تخریب هسته ی سلولی ، آن را از بین ببرند .

این موجب می‌گردد قدرت اثرگذاری و زمان واکنش این مواد افزایش یابد . اما ازن با از بین بردن سطح سلول و غشاء انتخابی آن سلول را متلاشی کند . در نتیجه بسیار سریع‌ تر واکنش می‌دهد و قدرت اثر گذاری بیشتری نیز دارد .

نحوه نصب سیستم ازن

برای نصب سیستم ازن از تجهیزاتی استفاده می‌گردد که در زیر معرفی می‌گردند .

ازن ساز

این دستگاه با تکنولوژی تخلیه الکتریکی اکسیژن را به ازن تبدیل می‌کند . برخی خصوصیات دستگاه ازن ژنراتور در زیر آمده است :

استفاده از پدیده تخلیه الکتریکی در تولید ازن

دائم کار صنعتی و نیمه صنعتی

مجهز به سیستم خنک کننده با آب یا هوا

تجهیزات و قطعات تمام استیل جهت جلوگیری از خوردگی و قابلیت تمیز شوندگی بالا برای قرارگیری در محیط‌های استریل

استفاده از قطعات مقاوم در برابر ازن در ساخت دستگاه

مجهز به سنسور داخلی جهت کنترل وجود یا عدم وجود ازن

برق ورودی تکفاز 220 V با فرکانس 50-60 Htz

قابلیت کنترل ازن خروجی از 10 درصد تا 100 درصد

برنامه‌ پذیری برای کار در ساعاتی خاص و تغییر میزان ازن خروجی

دارای برد دیجیتال و قابلیت برنامه‌ریزی دیجیتال

قابلیت اتصال به شبکه کنترلی واحد استفاده کننده از دستگاه ( به عنوان مثال اتاق کنترل )

اکسیژن ساز

ماده اولیه تولید ازن ، اکسیژن است . در هوای محیط 21 درصد اکسیژن وجود دارد و 79 درصد باقی‌مانده ، نیتروژن و گازهای دیگر است . برای آنکه راندمان دستگاه بالا برود از اکسیژن‌ ساز استفاده می‌شود .

اکسیژن ساز طی یک فرایند فیزیکی با استفاده از مخزن زئولیت با فرایندی شبیه به کروماتوگرافی گازی ، اکسیژن هوا را از نیتروژن و دیگر گازهای موجود در هوا جداسازی می‌کند . میزان خلوص اکسیژن در خروجی اکسیژن ساز بیش از 90 درصد می ‌باشد .

ونتوری و تجهیزات تزریق ازن

برای تزریق ازن در داخل آب یا هوا باید از یک وسیله تزریق کننده مانند ونتوری و استاتیک میکسر استفاده نمائیم . اساس کار ونتوری بر کاهش فشار و مکش گاز به داخل آب است . در اتصالات تزریق ازن از شیر یک طرفه استیل جهت جلوگیری از برگشت آب به داخل دستگاه و تجهیزات دیگری نیز استفاده می‌شود که از اهمیت بالایی برخوردار نیستند .

واحدهای انتقال ازن که فاز مایع پیوسته دارند ( یعنی واحدهایی که حباب‌ های گاز را در یک مایع پراکنده می‌کنند ) مانند مخروط ها و لوله‌های U شکل ، مکنده ها ، پخش کننده‌ های حباب و … هم موجب انتقال ازن می‌شوند و هم مدت زمان تماس را فراهم می‌کنند .

مخروط‌ ها برای انتقال جرم بهتر گاز ازن

کاربرد ازن در پرورش آبزیان

الف : میکرو ارگانیسم های بیماریزا و پیشگیری از بروز بیماری

حذف میکرو ارگانیسم های مختلف شامل انواع باکتری ها ، اسپور ها ، قارچ ها ، ویروس ها ، مخمرها و جلبکها را داراست . همچنین استفاده ی از گاز ازن می تواند در کنترل و پیشگیری از بروز انواع بیماری ها موثر باشد .

برای از بین بردن هر گونه پاتوژن مقدار ازن مورد نیاز متفاوت خواهد بود به عنوان مثال :

برای از بین بردن E.coli مقدار ازن مورد نیاز 0.25ppm در مدت زمان 2 دقیقه و برای از بین بردن باکتری استرپتوکوکوس مقدار گاز ازن تزریقی 0.2ppm در مدت زمان سی ثانیه خواهد بود . همچنین برای از بین بردن ویروس ها مدت زمان و مقدار ازن تزریقی بیشتر خواهد بود .

ب : ترسیب آهن و منگنز و سایر عناصر معدنی

ازن آهن و منگنز را از حالت محلول به نا محلول تبدیل می کند به عبارتی آهن در حالت فرو ( fe2+ ) را به یون فریک ( fe3+ ) که در آب به صورت هیدروکسید فریک خیلی نامحلول تبدیل می کند . لازم است پس از حذف فلزات سنگین توسط ازن ، فیلتراسیون مناسب جهت جداسازی فلزات سنگین نا محلول بعد از اکسیداسیون انجام پذیرد .

وجود این نوع فلزات در آب علاوه بر کاهش کیفیت آن بلکه باعث رسوب و جرم دار کردن مجاری و شیر آلات میشود و سایر فلزات مثل منگنز ، کادمیوم ، کروم چهار ظرفیتی ، جیوه ، کبالت ، مس ، سرب ، آرسنیک ، نیکل و روی می توانند توسط روش مشابه تصفیه شوند .

واکنش سولفید هیدروژن با ازن نیز حتمی و ازن می تواند غلظت مجاز آن 0.003ppm را برای پرورش ماهی تامین کند . بطور کلی ، ازن اکسیداسیون عناصر معدنی را تا درجات بالاتری از اکسیداسیون پیش برده و آنها را به حالت پایدار تثبیت می کند .

پ: کاهش آمونیاک و نیتریت

ترکیبات نیتروژنه و در راس آنها آمونیاک ( NH3 ) در آب پرورش آبزیان تاثیر بسزایی در کاهش کیفیت تولید و تلفات فراوان در ماهیان می شود . ازن قابلیت واکنش با این ترکیبات را طی فرایند دی پلیمریزاسیون دارد و به ترکیبات با سمیت کمتر و قابل تثبیت تر تبدیل می کند . واکنش ازن با آمونیاک در زیر آمده است :

NH3+3O3 NO–2+3O2+H++H2O

NO–2+ O3 NO–3+O2

چنانچه مشخص است یک مولکول آمونیاک با چهار مولکول ازن پس از واکنش به نیتریت و نیترات تبدیل می شود . در ضمن آستانه تحمل ماهیان برای آمونیاک 0.03ppm ، برای نیتریت 0.15ppm و برای نیترات 3.00ppm می باشد .

در بررسی های انجام شده تمایل واکنش ازن به آمونیاک ، بیشتر از عوامل پاتوژنی به ثبت رسیده است . همچنین واکنش ازن به آمونیاک در دمای بالا و نیز pH های بالاتر سریعتر و قابل توجه خواهد بود . در نتیجه اثر ازناسیون در استخرهای ماهیان گرمابی مشهود و غیر قابل انکار می باشد .

در تحقیقات به عمل آمده نرخ واکنش ازن با آمونیاک با دخالت پرکسید هیدروژن ( OH– ) به صورت فزاینده ای بیشتر می شود که در غلظتهای بیش از یک پی پی ام می توان از یک سیستم مشترک تزریق ازن و هیدروژن پروکسید بهره مند شد .

ت: کاهش کدورت آب

ذرات معلق زیر 50 میکرون که باعث کدورت آب می شوند می توانند توسط گاز ازن اکسید شده و محیطی مناسب برای رشد ماهی ایجاد شود . میزان ازن مناسب برای حذف این گونه ذرات معلق در بخش پرورش ماهی پرواری و مزارع پرورش ماهی با تراکم بالا 15 پی پی ام و در واحدهای هچری و نرسری 3 پی پی ام پیشنهاد میشود .

ج: جلوگیری از رشد جلبک

یکی از مشکلات قابل توجه در استخرهای پرورشی تخلیه ی آب و نظافت دوره ای کف و دیواره های آن می باشد . وجود جلبک و پاکسازی آن از استخرها همواره چالش بر انگیز بوده است . عموما جلبکها منشاء اولیه دارند و ازن هاگ یا تخم جلبک را از بین برده و زمان رشد جلبک را تا حد قابل توجه به تاخیر انداخته یا باعث جلوگیری از رشد آن می شود .

جلبکها در شب ، یکی از مهمترین مصرف کنندگان اکسیژن محلول در اب می باشند . لذا حذف جلبک کمک شایانی برای حفظ اکسیژن محلول در آب خواهد کرد و از تغییر یا نوسانات پی اچ آب در شبانه روز جلوگیری می کند .

د: عدم تغییر pH آب

ازن تاثیری بروی پی اچ آب ندارد ولی pH بالای آب تاثیر مطلوبی در نرخ واکنش پذیری ازن ایجاد می کند .

ذ: افزایش اکسیژن محلول

ازن به دو طریق باعث افزایش اکسیژن محلول در آب می گردد :

1: کاهش ترکیبات واکنش پذیر با اکسیژن

2: تبدیل ازن باقیمانده به اکسیژن محلول

معمولا سیستم ازناسیون تا 2 واحد میزان اکسیژن محلول را با هر میزان دبی آب ورودی یا برگشتی را افزایش می دهد البته این به شرطی است که دز مناسب ازن تجویز و تزریق گردد . نکته جالب آنست که میزان حلالیت ازن در آب ده برابر بیشتر از اکسیژن در آب خواهد بود .

آیا ازن بر ویروس ها موثر است ؟

ویروسها ذرات غیر مستقل هستند که تنها در داخل سلول های میزبان تکثیر می یابند . هر ویروس شامل یک مولکول اسید نوکلئیک است ، در اطراف این مولکول پوششی از جنس پروتئین قرار دارد که کاپسید نامیده می شود . وظیفه کاپسید محافظت از اسید نوکلئیک است و همچنین متصل شدن و نفوذ یا دخول به سلول میزبان را امکان پذیر می کند .

مکانیسم تخریب ویروس توسط ازن با سایر میکروارگانیسم ها متفاوت است . بطوری که با نفوذ کردن مولکول های ازن از میان پوشش پروتئینی ، اسید نوکلئیک ویروس را از بین برده و و تخریب می کنند . و در صورت افزایش مقدار ازن تزریقی با تخریب پروتئین کاپسید ، سلول ویروسی را به طور کامل منهدم می نماید . ازن توانایی از بین بردن رابدو ویروسها دارد .

برای ورود به پیج اینستاگرام مجموعه کپور فیش اینجا کلیک کنید

تهیه و تدوین توسط مدیریت مجموعه کپور فیش مهندس اقایاری