OZONIZACION Y DESNITRIFICACION

Ana María NaranjoYuli Viviana Torres

Fabián AguasFabián Calderón

OZONIZACIONEl ozono es un gas oxidante extremadamente potente, reactivo e inestable. Estas características permiten utilizarlo en el tratamiento de agua – oxidación y precipitación– sin dejar ningún residuo de ozono luego de su aplicación.

Adicionalmente, posibilita otras aplicaciones relacionadas con el medio ambiente: reducción de los metales en sus formas insolubles (normalización), rotura de la cadena de hidrocarburos (disociación) y solidificación de los compuestos orgánicos disueltos, causando su coagulación y precipitación (mineralización).

INTRODUCCION

El ozono es usado para la desinfección del agua potable en la industria municipal de aguas en Europa desde hace 100 años, por un gran número de compañías de agua, donde las cantidades en exceso de 100 kg/h son comunes.

En estos 100 años el ozono se ha usado en cantidades masivas y no ha habido ninguna muerte atribuida a éste. Sin embargo, el ozono debe manejarse con precaución. 

MEDIO AMBIENTELa preocupación sobre la desaparición de la capa de ozono y sobre la presencia de ozono en las ciudades a menudo da la impresión de que el uso del gas ozono podría ser malo para el medio ambiente, pero esto no es así:

Porque el ozono es producido a partir del oxígeno puro y vuelve al oxígeno puro; éste desaparece sin dejar rastro en cuanto ha sido usado una vez. Compare esto con otros desinfectantes.   

Cuando el ozono desinfecta o descompone bacterias o contaminantes dañinos, no hay generalmente sub-productos, a diferencia de muchos agentes desinfectantes.

GENERADORES DE OZONO

Las nuevas y patentadas series de generadores de ozono utilizan electrónica de alta tecnología para crear alto voltaje en cerámicas dieléctricas.El ozono es producido en una corriente plana del gas, lo que resulta en un bajo consumo de energía  y una alta concentración de ozono.

El consumo de energía es menor de 7 kilovatios por kilo de ozono producido.

El diseño plano hace al generador de ozono muy compacto y ligero.Para el tratamiento de aguas, los generadores de ozono de la serie OT están disponibles en tres series, con una producción de ozono que se extiende de 5 a 400 g/h. Cada tamaño está disponible en tres modelos distintos para los distintos usos. Los diseños especiales son posibles a petición.

Todos los modelos tienen incorporado un controlador de tiempo y rendimiento.

DATOS OZONOFórmula molecular O3

Característica principal Gas oxidante Peso molecular 48,0 Concentración De hasta 18% por el peso en oxígeno Punto de ebullición -111,9oC Punto de fusión -192,7oC Temperatura crítica -12,1oC Presión crítica 54,6 atmósferas Densidad 2,14 kg O3/m3 a 0oC y 1013 mbar

Densidad relativa (al aire) 1,7 Solubilidad en agua 3 ppm a 20oC Calor de formación 144,7 kJ/mol Ángulo de enlace 116o Potencial electroquímico -2,07 V Punto de destello no aplicable Temperatura de auto ignición no aplicable Inflamabilidad Inflamable, pero vigoroso para apoyar la combustión Productos peligrosos de la descomposición ninguno

El ozono es un gas incoloro en todas las concentraciones experimentadas en la industria. Tiene un olor ocre característico asociado generalmente a las chispas y a las tormentas eléctricas. El olor es generalmente perceptible por la nariz humana en concentraciones entre 0,02 y 0,05 ppm, lo que es aproximadamente 1/100avo del nivel de exposición recomendado en 15 minutos.

El ozono es un gas inestable que se descompone en oxígeno diatómico (O2) a las temperaturas normales. La descomposición es acelerada por el contacto con las superficies sólidas, por el contacto con las sustancias químicas y por el efecto del calor. El ozono es producido por los generadores de ozono que son alimentados normalmente por los generadores de oxígeno. La inyección del ozono se hace con difusores ó con venturi. Porque el ozono es un gas inestable, puede haber peligro de explosión a las altas temperaturas en presencia de materiales tales como hidrógeno, hierro, cobre y cromo. En la práctica, se han provocado ocasionalmente incendios dentro de los generadores de ozono, pero a excepción de experimentos bajo condiciones extremas, sabemos que no existen informes de explosiones.

COMO ACTUA EL OZONO

El ozono actúa de acuerdo con el principio de oxidación. Cuando la molécula de ozono (O3) cargada electrostáticamente se pone en contacto con algo oxidable, la carga de la molécula de ozono fluirá directamente hacia allí. Esto ocurre porque el ozono es muy inestable y tiende a volver a su forma original (O2). El ozono puede oxidar todo tipo de materiales, pero también olor y microorganismos como virus, mohos y bacterias. El átomo extra de oxígeno se desprende de la molécula de ozono y se enlaza con el otro material. Finalmente permanece solamente la molécula de oxígeno pura y estable.   El ozono es uno de los agentes oxidantes más fuertes disponibles técnicamente para la oxidación de solutos. El átomo extra de oxígeno se acoplará (=oxidación) en menos de un segundo a cualquier componente que se ponga en contacto con el ozono.  

El ozono puede ser usado para una amplia gama de purificación. La mayor parte del ozono es aplicado en las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales y de agua potable (para desinfección). Sin embargo el ozono se usa cada vez más en la rama industrial. En la industria de la alimentación, por ejemplo, el ozono se usa para desinfección y en la industria del papel y textil se usa para la oxidación del agua residual. El principal beneficio del ozono es su carácter limpio, porque sólo oxida materiales, casi sin formar subproductos. Debido a que el ozono tiene un fuerte olor reconocible, se perciben pronto concentraciones muy bajas. Esto hace que trabajar con ozono sea generalmente seguro.  

COMO SE PRODUCE EL

OZONOEl ozono se puede producir artificialmente de acuerdo con el mismo principio bajo el que se produce en la naturaleza, es decir, con luz UV (capa de ozono) o vía descarga corona (altos voltajes, tormenta eléctrica). En ambos métodos la conexión entre las moléculas de oxígeno se rompe. Como consecuencia se producen radicales de oxígeno, que se enlazan con conectan con las moléculas de oxígeno formando O3 (ozono). Para la producción de ozono, la descarga corona se usa más debido a las mayores ventajas de este método. Las ventajas son el menor coste de producción de ozono (mejor relación coste-eficiencia) y la mayor durabilidad del sistema. Tanto aire del ambiente como oxígeno puro puede ser usado como flujo de alimentación.   Para la producción de oxígeno, se pueden usar generadores de oxígeno para concentrar el oxígeno del aire. Cuando se usa oxígeno puro se puede producir una concentración de ozono más elevada.

VIDA MEDIA DEL OZONO

Para la purificación del agua y el aire, se necesita producir ozono in-situ. Debido a su corta vida media, el ozono decaerá pronto cuando sea producido. La vida media del ozono en el agua es de alrededor de 30 minutos, lo que significa que cada media hora la concentración de ozono será reducida a la mitad de su concentración inicial. Por ejemplo, cuando se tienen 8 g/l, la concentración se reduce cada 30 minutos como sigue: 8; 4; 2; 1; etc. En la práctica la vida media es más corta porque existen muchos factores que pueden influir la vida media. Los factores son temperatura, pH, concentración y algunos solutos. Debido a que el ozono reacciona con todo tipo de componentes, la concentración de ozono se reducirá rápidamente. Cuando la mayor parte de los componentes están oxidados, el ozono residual permanecerá, y la concentración de ozono se reducirá más despacio.  

EFECTOS DEL OZONO

A altas concentraciones el ozono es perjudicial para la salud humana tras su inhalación. Diversas agencias, tales como la agencia para la seguridad y salud ocupacional (OSHA) han propuesto valores MAC para el ozono. El valor MAC es la concentración máxima aceptable de cierto agente a la cual una persona puede exponerse durante un cierto periodo de tiempo. Para el ozono los valores MAC son de 0,06 ppm para 8 horas al día, 5 días a la semana. Para un máximo de 15 minutos se aplica un valor MAC de 0,3 ppm. Las concentraciones mencionadas más arriba son mucho mayores que la del umbral del olor al cual el ozono puede ser olido, concentraciones tan críticas serán detectadas rápidamente. Cuando las personas están expuestas a altas concentraciones de ozono los síntomas pueden variar desde sequedad en la boca y garganta, tos, dolor de cabeza y restricciones pectorales. Cerca de los límites letales, seguirán problemas más agudos. Cuando se utilizan grandes generadores de ozono, se pueden usar destructores de ozono para la destrucción del ozono residual.  

MEDICION DEL OZONO

Existen muchos instrumentos de medición disponibles para la medición de ozono en el agua y en el aire. Estos instrumentos de medición se basan en diferentes principios y pueden medir concentraciones desde ppm (partes por millón) hasta ppb (partes por billón). Los instrumentos pueden ser usados para monitorizar y controlar el generador de ozono.

INYECCION DE OZONO

El gas del ozono se puede inyectar en agua de diversas maneras. Las dos técnicas más usadas son:Venturi 

Difusor

Mezcla estatica

Un venturi inyecta el gas del ozono en el agua vía un vacío. Las ventajas de un venturi son: la instalación compacta, posible alto rendimiento (hasta el 90%). En la fotografia superior un ejemplo de sistema de venturi que puede ser encontrado. Es usado un sistema de chorro de burbuja.Un difusor trabaja bajo presion. Un difusor crea una columna de burbujas. Las ventajas son alto rendimiento, simple construccion y ventajas para altas velocidades de flujo (p.ej sistemas de agua potable).Las desventajas son el area de superficie requerida y la necesidad de edificios altos para aumentar la eficiencia. El ozono esta producido por generadores de ozono los cuales son normalmente alimentados por los generadores de oxygeno.Este ozono es entonces monitorizado dntro del agua por el ozono dentro del analizador de agua. El ozono ambiente es controlado por los sensores de ozono, estos comprueban si el destructor de ozono trabaja suficientemente.

TRATAMIENTO DOMÉSTICO CON OZONO

Sistemas eficaces y económicos para el tratamiento del agua del hogar. Con el fin de:

Desodorizar el agua.

Eliminar sabores extraños.

Mejorar el sabor de los alimentos.

Purificar totalmente el agua.

Eliminar la acidez estomacal.

Desinfectar frutas, verduras, etc

OZONO LINEA INDUSTRIAL

Ventajas principales del ozono:

Eliminación del color, olor y sabor del agua.

Reducción de la turbiedad, contenido en sólidos en suspensión y   las demandas químicas y biológicas del oxígeno.

El ozono es un producto desinfectante, no solo elimina las bacterias patógenas, sino que, además, inactiva los virus y otros microorganismos que no son sensibles a la desinfección con cloro.

APLICACION1.- AGUA DE REFRIGERACION. Previene el crecimiento de microorganismos en el agua de refrigeración, que reducirían el intercambio calorífico. Se dosifican grandes cantidades de ozono. Cuando se trata de agua de mar, también se dosifica ozono para controlar la formación de colonias de moluscos en el interior del sistema de refrigeración.

2.- INDUSTRIA ALIMENTARIA. El ozono es muy utilizado en la industria pesquera, avícola, lechera, destilación de bebidas, así como en el envasado de frutas y vegetales. Su aplicación se efectúa tanto en el proceso de producción como en el de limpieza.

3.- INDUSTRIA PAPELERA. Se emplea el ozono en la industria papelera para evitar la formación de limos mejorando con ello la calidad del producto final.

4.- INDUSTRIA GALVANOPLASTICA. Los vertidos de cianuros producidos por este tipo de industria son químicamente oxidados en soluciones alcalinas por el ozono, transformándolos en sustancias inocuas.

5.- OTROS USOS. El ozono se utiliza también como ayuda en la vulcanización de los productos de goma. para la regeneración de soluciones de mordientes químicos, etc.

GRACIAS