دانلود تحقیق لایه ازن

مقدمه

گاز ازن به دو شکل در طبیعت موجود است. در استراتوسفر جو(حدود 15-10 کیلومتری سطح زمین) به صورت لایه محافظ زمین در مقابل اشعه ماورای بنفش خورشید و هم در سطح زمین یافت می شود.

از ازن برای باکتری زدایی وضدعفونی کردن هوا و آب و مواد دیگر در فرایندهای صنعتی مانند سفید کردن کاغذ استفاده می شود. ازن مولکول بسیار فعالی است که قابلیت اکسیدزایی دارد. همین قابلیت است که ازن را به یک ماده بسیار مفید جهت ضدعفونی کردن قابل توجه می سازد. ازن در بازار جهانی جایگاه ویژه ای داشته و تجارت آن رو به افزایش می باشد.

ازن

ازن مولکولی است که از سه اتم اکسیژن تشکیل شده و درچرخه طبیعت یافت می شود. در لایه استراتوسفر خورشید مرتبا قسمتی از اکسیژن موجود در هوا را به ازن تبدیل می کند.  ازنی که بدین شکل تولید می شود قابلیت بلعیدن اشعه  bنور ماورای بنفش خورشید را دارد. همین لایه ازن است که حیات را بر روی زمین امکان پذیر می کند.

مولکول ازن قابلیت اکسیدزایی بالایی دارد. ازن به راحتی با مولکولهای دیگر واکنش نشان داده و باعث تغییر ساختمان مولکولی آنها می شود. مولکول ازن بسیار ناپایدار می باشد و در صورتی که با مولکول هایی که قابلیت اکسیدشدن دارند برخورد نکند مجددا تغییر شکل داده و به اکسیژن تبدیل می گردد. طول عمر ازن  نسبت به شرایط محیطی از دو دقیقه تا یک ساعت متغیر می باشد.

انواع ازن (ازن جوی – ازن سطحی - ازن صنعتی)

ازن جوی ازنی است که دراثر برخورد اشعه های خورشید با اکسیژن موجود در هوا بوجود می آید و لایه ای را تشکیل می دهد که محافظ حیات در مقابل نفوذ اشعه زیان آور خورشید می باشد. در سال های اخیر دانشمندان در مورد این لایه تحقیقات بسیاری انجام داده و به این نتیجه رسیده اند که بزرگترین عامل تضعیف لایه ازن جوی، استفاده از موادی مانند گاز فرئون می باشد. این مواد پس از رسیدن به لایه های بالای زمین با ازن جو ترکیب شده و اکسیده می شوند. در نتیجه ازن موجود در جو با از دست دادن یک اتم به اکسیژن معمولی تبدیل می گردد.

ازن اغلب در سطح زمین نیز تحت یک فرایند طبیعی ساخته می شود. بر اثر تخلیه انرژی بسیار، هنگام رعد و برق و یا بر اثر فعل و انفعالات فوتوشیمیایی در جنگل های کاج ازن ساخته می شود. ازدیاد ازن سطحی نتیجه فعل و انفعال متقابل نور خورشید و گازهایی مانند اکسید نیتروژن و گازهای ناشی از تجزیه اندام موجودات آلی می باشد. اکسید نیتروژن و اکسید کربن هردو همانند ازن در اتمسفر به صورت طبیعی یافت می شوند. در سالهای اخیر افزایش میزان اکسیدنیتروژن و اکسید کربن باعث افزایش ازن سطحی شده است. در اروپا، در مقایسه با سالهای 1900 این افزایش به حدود دو برابر می رسد و در سال 1970 این افزایش برابر %1 در سال برآورد شد. خوشبختانه در حال حاضر افزایش میزان آن متوقف شده است.

ازن صنعتی، ازنی است که می توان با استفاده از اشعه ماورای بنفش و یا با ایجاد رعد و برق مصنوعی و گذراندن هوا از میان آن بوجود آورد. با گذراندن هوا از میان برق با ولتاژ بالا، اتم های موجود در مولکول اکسیژن از یکدیگر جدا شده، با مولکول های اکسیژن دیگر ترکیب می شود و مولکولی از سه اتم اکسیژن به وجود می آورد که همان گاز ازن می باشد. این گاز در مواردی مانند تصفیه  آب و پاکسازی و ضدعفونی هوا و حتی سفیدکردن خمیر کاغذ در صنعت کاغذسازی استفاده می شود. قوانینی وجوددارد که استفاده از این گاز را به منظور حفظ محیط زیست محدود کرده و تحت کنترل دارند. در فرایندهای صنعتی، مازاد ازن تولیدشده از کاتالیزاتورهایی عبورداده شده و مجددا به اکسیژن تبدیل می گردد و انرژی حاصله به صورت گرما آزاد می شود. برای تبدیل ازن به اکسیژن می توان از روش های گوناگون استفاده کرد، به عنوان مثال  تبدیل توسط دی اکسید منیزیم و کربن فعال و یا استفاده از اشعه ماورای بنفش.

به دلیل کوتاه بودن طول عمر ازن بایستی این گاز را  در محل تولید کرد. از مزایای تولید در محل این است که از مشکلاتی از قبیل حمل و نقل و یا نگهداری در انبار جلوگیری می شود. از دیگر مزایای این گاز این است که وقتی  در محل تولید می گردد می تواند از غلظتی برابر با  ppm000 200 برخوردار شود. هرگاه این گاز در آب آزاد گردد، غلظت آن  فقط به چند ppm تنزل می یابد و پس از اینکه قسمتی از گاز آزاد شده در آب، در نهایت به سطح آب و به هوای آزاد می رسد، به سختی می توان غلظت آن را بیش از  ppm0.1 اندازه گیری نمود و پس از مدت کوتاهی اثری از ازن در آب باقی نمی ماند. این مزیت دلیل قانع کننده ای برای استفاده از ازن به جای گاز کلر و یا مواد شیمیایی دیگر در این گونه موارد می باشد (به عنوان مثال باکتری زدایی و پاکسازی آب استخرهای شنا)

مشخصات ازن

نام شیمیایی

ازن

شکل و بو

بی رنگ و دارای بوی تند

فرمول مولکولی

O3

شماره ثبت

10025-15-6

وزن مولکولی

48.0 g/mol

غلظت   به شکل   گاز

2.144 kg/m3

                       مایع

1574 kg/m3 (NTP)

                       جامد

1728 kg/m3 (-183oC)

حل شدن در آب

4.9 ml/l (0oC)

نقطه جوش

-111.9oC (1 atm)

نقطه ذوب

-192.5oC (1 atm)

حدود و قوانین استفاده از ازن

سازمانFDA (Food and Drug Administration) آمریکا در سال 1997 ازن را در گروه مواد عموما بی خطر   (GRAS، Generally Recognized as Safe) قرار داد و برای استفاده در صنایع غذایی مورد تائید قرار داد.

استفاده از ازن در صنایع به عنوان محصول پاک کننده و ضدعفونی کننده در لیست روش های تائید شده تولیدی، (GMP, Good Manufacturing Practice) قرار داده شد این روش های تائید شده، در صنایع غذایی و دارویی جهت حصول اطمینان از رعایت اصول بهداشی، زیست محیطی و کنترل کیفیت امری بسیار متداول است.

ازن در صنایع غذایی، حتی پیش از تائید آن به عنوان GRAS،  استفاده می شد. دلیل آن بسیار ساده است و آن این که فواید آن در مقایسه با کلر به آسانی قابل مشاهده می باشد. ازن برخلاف کلر هیچ گونه محصول جانبی خطرناکی تولید نمی کند.

سازمان بهداشت و درمان آمریکا در مورد مجاورت با گاز ازن محدودیت هایی قائل گردیده است. مجاورت با ازن در درازمدت0.1  و در کوتاه مدت 0.3 ppm تعین گردیده است. منظور از مجاورت طولانی استنشاق آن در مدت 8 ساعت کاری در 5 روز هفته و منظور از مجاورت کوتاه استنشاق آن به مدت 15 دقیقه است.

تاثیر ازن بر روی سلامتی

ازن همانند اکسیدزاهای دیگر از قبیل کلرین و پروکسید هیدروژن، گاز اکسیدزای پر قدرتی است که بایستی در استفاده از آن دقت نموده و زمان تعیین شده را رعایت کرد. میزان ازنی که به صورت طبیعی در اطراف ما وجود دارد معادل 0.01-0.15 ppm(0.3 mg/m3) می باشد. این مقدار در شهرها به  1.0 ppm نیز می رسد. دستگاههای کپی، موتور اتومبیل ها و ترانسفورماتورهای برق حدود 0.5 ppm ازن تولید می کنند.

یکی از ویژگی های ازن بوی مخصوص آن است. بوی این گاز قبل از اینکه غلظت آن حتی به نزدیکی 0.1 ppm برسد توسط انسان حس می شود. به همین دلیل مناطقی که غلظت ازن در آن زیاد است به راحتی قابل تشخیص و اجتناب است.

علائم استنشاق زیاده از حد ازن عبارتند از:

ppm 1-0.1  سردرد، سوزش چشم و مجرای تنفسی

ppm  100 - 1 علائمی شبیه به آسم و از دست دادن اشتها

تاثیر استنشاق بیش از حد ازن در مدت کوتاه، احساس سوزش در مجرای تنفسی و در نتیجه سرفه می باشد. این علائم دائمی نبوده و پس از دو ساعت برطرف می گردد. ازن  با بیش از 100 سال سابقه مصرف تاکنون باعث از بین رفتن جان کسی نشده است.

یک راه ساده جهت کنترل میزان غلظت ازن در محیط استفاده از سنسورهای ویژه است که با به صدا درآوردن آژیر بالا رفتن غلظت بیش از حد تعین شده را اعلام می دارد.

مزایای ازن

ازن %50 سریع تر از کلر از غشاء سلولی باکتری ها عبور می کند

تعداد وسیعی از باکتری ها را 3000 برابر سریع تر از کلر می کشد

حتی در غلظت کم قدرت ضد عفونی بالایی دارد

هنگام تبدیل شدن به اکسیژن هیچ گونه محصول جانبی تولید نمی کند

مورد تائید سازمان FDA  جهت مجاورت مستقیم با مواد غذایی است

طول عمر بسیاری از مواد غذایی را در انبارها افزایش می دهد

بوی بد، مزه و رنگ را خنثی می کند

تولید آن در محل مقرون به صرفه و موثر است

تشخیص بوی آن توسط حس شامه انسان بسیار راحت است

قوانین لازم جهت استفاده از آن در بسیاری از کشورها وضع گردیده است

لایه اوزون

تخریب لایه اوزون