Ozônio

Ozônio – O que é

O ozônio é um gás que se forma quando o oxigênio é exposto a uma alta intensidade de luz ultravioleta (como sucede nas capas superiores da atmosfera) ou a um campo de alta energia (chamado descarga corona) capaz de dissociar os dois átomos que o compõem e dar lugar a uma nova molécula triatômica de oxigênio. O ozônio é um potente oxidante, desinfetante e desodorizante.

Possui um cheiro muito característico que deve seu nome (do grego ozon = cheiro). Este cheiro é particularmente evidente em tormentas elétricas ou descargas elétricas pontuais.

A alta instabilidade da molécula de ozônio faz com que seja necessário gerá-lo in situ.

Sua alta reatividade é somente excedida pelo flúor. Porém dentro dos compostos químicos de uso comum o ozônio ocupa o primeiro lugar no que se refere ao potencial de oxidação.

O que faz deste composto dos oxidantes mais potentes conhecidos

As propriedades de maior interesse do ozônio são sua solubilidade em água e sua estabilidade em meio líquido e gasoso, já que são as que permitem levar em frente sua aplicação como desinfetante.

Ozônio – Definição

O ozônio é um gás reativo incolor e inodoro composto por três átomos de oxigênio.

É encontrado naturalmente na estratosfera da Terra, onde absorve o componente ultravioleta da radiação solar que pode ser prejudicial à vida na Terra.

O ozônio também é encontrado próximo à superfície da Terra, onde os poluentes emitidos pelas atividades da sociedade reagem na presença da luz solar para formar ozônio.

Os principais poluentes envolvidos nessas reações são óxidos de nitrogênio (NOx) e compostos orgânicos voláteis (VOCs); o monóxido de carbono (CO) também participa das reações para ajudar a formar o ozônio.

Todos esses compostos (NOx, COVs e CO) são denominados precursores de ozônio.

O ozônio é um importante gás de efeito estufa encontrado tanto na estratosfera quanto na troposfera.

O ozônio tem efeitos além de atuar como um gás de efeito estufa.

Na estratosfera, o ozônio fornece uma camada protetora que protege a Terra da radiação ultravioleta e do subsequente efeito prejudicial à saúde dos seres humanos e do meio ambiente.

Na troposfera, as moléculas de oxigênio no ozônio combinam-se com outros produtos químicos e gases (oxidação) para causar fumaça.

O ozônio é um alótropo (uma forma física ou quimicamente diferente da mesma substância) de oxigênio com a fórmula química O₃. Esta fórmula mostra que cada molécula de ozônio consiste em três átomos.

Em comparação, o oxigênio atmosférico normal – também conhecido como dioxigênio – consiste em dois átomos por molécula e tem a fórmula química O₂.

O ozônio é um gás azulado com um odor forte que se decompõe facilmente para produzir dioxigênio. Seu ponto de ebulição normal é -112°C, e seu ponto de congelamento é -192°C.

É mais solúvel em água do que o dioxigênio e também muito mais reativo.

O ozônio ocorre na baixa atmosfera em concentrações muito baixas, mas está presente em concentrações significativamente mais altas na alta atmosfera.

A razão para essa diferença é que a energia do Sol causa a decomposição das moléculas de oxigênio na atmosfera superior:

O₂  (energia solar)  2O

O oxigênio nascente (de átomo único) formado é muito reativo.

Pode combinar-se com outras moléculas de dioxigênio para formar ozônio:

O + O₂  O₃

Ozônio – Atmosfera

Ozônio

O ozônio (O₃) é um gás altamente reativo composto por três átomos de oxigênio. É um produto natural e artificial que ocorre na atmosfera superior da Terra (a estratosfera) e na atmosfera inferior (a troposfera).

Dependendo de onde está na atmosfera, o ozônio afeta a vida na Terra de maneiras boas ou ruins.

O ozônio estratosférico é formado naturalmente através da interação da radiação solar ultravioleta (UV) com o oxigênio molecular (O₂).

A “camada de ozônio“, aproximadamente 9,5 a 48 quilômetros acima da superfície da Terra, reduz a quantidade de radiação UV prejudicial que atinge a superfície da Terra.

O ozônio troposférico ou troposférico – o que respiramos – é formado principalmente por reações fotoquímicas entre duas classes principais de poluentes do ar, compostos orgânicos voláteis (COV) e óxidos de nitrogênio (NOx). Essas reações têm sido tradicionalmente vistas como dependentes da presença de calor e luz solar, resultando em maiores concentrações de ozônio no ambiente nos meses de verão.

Na última década, no entanto, altas concentrações de ozônio também foram observadas em circunstâncias específicas em meses frios, onde algumas áreas de alta altitude no oeste dos EUA com altos níveis de emissões locais de COV e NOx formaram ozônio quando a neve está no solo e temperaturas próximas ou abaixo de zero.

O ozônio contribui para o que normalmente experimentamos como “fumaça” ou neblina, que ainda ocorre com mais frequência no verão, mas pode ocorrer durante todo o ano em algumas regiões do sul e das montanhas.

Embora algum ozônio estratosférico seja transportado para a troposfera e alguns COV e NOx ocorram naturalmente, a maioria do ozônio troposférico é o resultado de reações de COV e NOx produzidos pelo homem.

Fontes significativas de VOC são fábricas de produtos químicos, bombas de gasolina, tintas à base de óleo, oficinas mecânicas e gráficas.

Os óxidos de nitrogênio resultam principalmente da combustão em alta temperatura. Fontes significativas são usinas de energia, fornos e caldeiras industriais e veículos automotores.

GERAÇÃO DE OZÔNIO

A radiação uv não pode gerar as grandes quantidades de ozônio que são requeridas pela indústria.

A descarga elétrica do tipo corona é o método mais utilizado para se obter ozônio em quantidades industriais.

A descarga elétrica tipo corona é uma fenômeno característico da descarga tipo towsed a qual ocorre em regiões de campos elétricos não uniformes de alta intensidade, principalmente nas pontas e bordas ou fios submetidos à tensão elétrica.

Se as correntes de descarga são:

Relativamente altas: a descarga corona pode ocorrer na forma de uma “descarga luminescente”.
Relativamente baixas: a descarga corona é praticamente e são denominados de descarga elétrica silenciosa”, queé uma forma inaudível de descarga.

Existem diversas tecnologias para gerar ozônio, dentro das quais as duas de maior aplicação são: Irradiação UV e Descarga Corona. Esta última, adotada por FG ingeniería, é a que atinge uma maior concentração do ozônio no ar ou oxigênio e em conseqüência a mais conveniente nos geradores industriais.

No processo de geração circula o gás contendo oxigênio (por exemplo, ar seco) por um espaço onde se aplicará um forte campo elétrico.

Essa energia produz a dissociação do oxigênio que se recombina com novas moléculas para dar ozônio.

Geração

Água de refrigeração e eletrodo de terra
Ar de refrigeração
Eletrodo terra (inox)
Eletrodo alta tensão Dielétrico
(vidro)
O₂/Ar O₃

SOLUBILIDADE DO OZÔNIO

Quando se fala em solubilidade do ozônio em água é muito importante distinguir entre a solubilidade de saturação e a que operativamente pode se atingir em um sistema de tratamento de água. O importante, em definitiva, será alcançar uma concentração suficiente para o tratamento procurado. Este valor geralmente estará muito por debaixo da saturação.

A concentração final de ozônio na água é função da concentração em fase gás, a pressão do gás e a temperatura da água e da tecnologia de intercâmbio gás/líquido.

A primeira depende da tecnologia empregada na geração e o gás portador (ar ou oxigênio).

OS BENEFÍCIOS DO OZÔNIO

No esquema tradicional de tratamento de água para hemodiálise, o ozônio começa a ocupar um lugar importante dentro do lay-out por apresentar diversas vantagens, não só químicas, mas também operativas:

Tem uma velocidade de desinfecção milhares de vezes superior ao cloro
Elimina eficientemente bactérias, micobactérias, vírus e endotoxinas
Elimina fungos, algas e esporas
Oxida compostos orgânicos e biológicos sem deixar subprodutos não desejados.
É muito fácil de enxugar dos sistemas saneados.
Evita os manuseios de risco de outros produtos químicos
Não requer cálculos ou manobras de diluição
É absolutamente conveniente com respeito a seu custo operativo (só a energia elétrica envolvida)
Auto-degradável em curtos períodos deixando como resíduo oxigênio.

APLICAÇÕES DO OZÔNIO

Tratamento da água para hemodiálise
Desinfecção de tanques e encanamentos
Água para consumo humano
Água em torres de esfriamento. Piscinas de natação
Água ultra-pura para processos farmacêuticos
Tratamento de efluentes

Ozônio – História

Os gregos antigos, bem como os índios, na américa do norte, reconheciam a relação entre uma pescaria bem sucedida e o odor produzido por relâmpagos após uma tempestade.

A explicação reside no fato que após a tempestade elétrica.

A camada superior da água dos lagos é enriquecida com ozônio.

1785: detectava-se um odor característico nas proximidades da máquina eletrostática de van marum, quando as centelhas passavam pelo ar;
1801: o mesmo odor era detectado durante o processo de eletrólise da água.
1840: shonbein chamou a substância que desprendia tal odor de “ozônio”, que em grego significa “ozein” ou seja odor.
1857: siemens construiu a primeira máquina geradora de ozônio.
1867: proposta da fórmula química do ozônio(O₃)
1886: início da utilização do ozônio como desinfetante. Mais tarde, constata-se o alto poder oxidante do ozônio, cerca de 1,5 vez mais forte que o do cloro, e com isto consegue oxidar não somente microorganismos(bactérias, vírus, protozoários), mas também compostos como o fenol, cianeto, metais pesados e materiais orgânicos.
1893: primeira instalação para tratamento para tratamento de água potável, em oudshoorn, holanda
1906: inaugurada a famosa estação de tratamento de água de nice, frança.
1970: inaugurada a instalação de super rimez, que substituiu, a estação de nice e outras duas que haviam sido inauguradas na mesma época.
1977: haviam mais de 1000 instalações de água potável, em todo o mundo.

Atualmente o ozônio é reconhecido como um poderoso desinfetante, sendo muito utilizado no controle de colônias de microorganismos em estações de tratamento.

O ozônio é uma forma alotrópica de oxigênio.

Fórmula química: O₃

É um gás à temperatura ambiente, incolor e na cor azul para grandes camadas
No estado líquido é escuro ou negro.

Ponto de vapor: -119 ºc

No estado sólido forma cristais na cor azul/violeta.

Ponto de fusão: -193 ºc.

Possui odor característico.
É altamente instável em qualquer estado.

Devido a sua instabilidade:

Não se consegue armazená-lo
O ozônio é produzido no local de consumo
Alto poder de desinfecção e oxidação
É altamente solúvel em água. A solubilidade é afetada pela temperatura, pressão e a presença de contaminantes.
Pico de absorção no espectro de uv a 255,3 nm de 135 (cm)-1

Segurança

Ozônio é um forte agente oxidante.
A concentrações abaixo de 0,5 ppm irrita as vias respiratórias.
A presença de ozônio é sentida pelo seu odor típico a concentrações entre 0,02 a 0,04 ppm.
A concentração máxima admitida para uma pessoa exposta por 8 horas é de 0,1 ppm.

Longos períodos de exposição podem afetar cronicamente os brônquios. A inalação de concentrações industrias normalmente acima de 10.000,00 ppm podem levar a morte.

Em caso de exposição levar a vitima para local arejado e chamar o medico.

Fonte: www.fgingenieria.com.ar(Hernán Jánnuzzi)/www.encyclopedia.com/www.geocities.com/www.epa.gov/www.valleyair.org