Ozono: Generalidades

QUÉ ES EL OZONO Y  SU USO EN  GENERAL

El ozono es un compuesto formado por tres moléculas de oxígeno, cuya función mas conocida es la de protegernos frente a la peligrosa ración ultravioleta del sol, pero también es un potente oxidante y desinfectante con una gran variedad de utilidades. El ozono es una molécula angular, con una longitud de enlace oxígeno-oxígeno de 1.28 Å.

Es un gas azul pálido e inestable que a temperatura ordinaria se caracteriza por un olor picante que a menudo se nota durante las tormentas eléctricas y en la proximidad de equipos eléctricos, como ya lo evidenció el filósofo holandés Van Marun en el año 1785. A una temperatura de –112ºC condensa a un líquido azul intenso. Como gas concentrado o líquido puede descomponerse explosivamente de forma muy fácil: 2 O3 (gas) 3 O2 (gas) Los átomos del oxígeno o radicales son intermedios en esta descomposición exotérmica de O3 a O2. Actúan como fuertes oxidantes en aplicaciones tales como destruir bacterias o en la purificación de agua.

El ozono es trece veces más soluble en agua que el oxígeno, en condiciones normales de presión y temperatura, pero debido a la mayor concentración de oxígeno, comparado con la concentración de ozono, en el aire, más oxígeno se disuelve en el agua que ozono. La estructura de la molécula de ozono se puede representar de la siguiente manera: El ozono puede reaccionar de dos formas en el agua:

• Oxidación directa de los compuestos mediante el ozono molecular

• Oxidación por radicales libres hidroxilo Se descompone en el agua, generando radicales libres hidroxilo (OH-): O3 + H2O —> HO3+ + OH- HO3+ + OH- —> 2HO2 O3 + HO2 —> HO. + 2O2 HO. + HO2 —> H2O + O2 Estos radicales libres son uno de los más potentes oxidantes en agua, con un potencial de 2,80, pero con el inconveniente de que su vida media es del orden de microsegundos aunque la oxidación que llevan a cabo es mucho más rápida que la oxidación directa por moléculas de ozono.

De los oxidantes, más utilizados en el tratamiento de aguas, los radicales libres de hidroxilo y el ozono tienen el potencial más alto, como se muestra en la tabla siguiente:

Especie Potencial*

Poder oxidante relativo

** Radical libre hidroxilo(OH-) 2,8 2,05 Ozono 2,07 1,52

Peróxido de hidrógeno(H2O2) 1,77 1,30

Ion permanganato (Mn4-) 1,49 1,10

Ácido hipocloroso (HClO) 1,49 1,10 Cloro (Cl2) 1,36 1,00

Ácido hipobromoso (HBrO) 1,33 0,98 Dióxido de cloro (ClO2) 1,28 0,94

Monocloramina (NH2Cl) 1,16 0,85 Ácido hipoyodoso (HIO) 0,99 0,73

* relativo al electrodo de hidrogeno

**con el cloro como referencia

Según las condiciones del medio puede predominar una u otra vía de oxidación:

• En condiciones de bajo pH, predomina la oxidación molecular

• Bajo condiciones que favorecen la producción de radicales hidroxilos, como un elevado pH, exposición a radiación ultra violeta, o añadiendo peróxido de hidrógeno, empieza a dominar la oxidación mediante hidroxilos.

Propiedades del ozono:

Identificación Nombre químico ozono

Masa molecular relativa 48 g/l

Volumen molar 22.4 m3 PTN/Kmol

Fórmula empírica O3

Número de registro CAS 10028-15-6

Referencia EINECS 233-069-2

Densidad (gas) 2.144 g/l a 0ºC

Densidad (líquido) 1.574 g/cm3 a – 183ºC

Temperatura de condensación a 100kPa -112ºC

Temperatura de fusión -196ºC

Punto de ebullición -110,5ºC

Punto de fusión -251,4ºC

Temperatura crítica -12ºC

Presión crítica 54 atms

Densidad relativa frente al aire 1,3 veces más pesado que el aire

Inestable y susceptible de explosionar fácilmente Líquido –112ºC Sólido –192ºC

Equivalencia 1 ppm es 2mg/m3

Generación de ozono El ozono se produce cuando las moléculas de oxígeno (O2) se disocian mediante una fuente de energía en átomos de oxígeno y seguidamente colisionan con una molécula de oxígeno para dar el gas inestable que es el ozono (O3).

Debido a esta inestabilidad el Ozono debe ser generado en el lugar de uso por lo general aunque puede suministrarse de manera líquida en botellas de acero o vidrio, disuelto en fluorocarburos líquidos.

Fue Schöbein el primero en descubrir la generación sintética de ozono mediante la electrólisis del ácido sulfúrico. La descomposición de este ácido por la corriente eléctrica produce iones de oxígeno, los cuales son atraídos al ánodo de la célula donde pueden combinarse con el oxígeno dimolecular para formar el ozono, pero el rendimiento no es muy alto. La irradiación de un gas que contenga O2 mediante una luz ultravioleta, es otro método utilizado para generar ozono análogo a la formación de ozono en la naturaleza. La molécula de oxígeno se descompone por efecto de la radiación y los átomos de oxígeno excitados pueden reaccionar con el oxígeno dimolecular para formar el ozono. El método más utilizado en la industria de la generación de ozono es de la descarga eléctrica silenciosa. Consiste en hacer pasar a un gas que contenga oxígeno, a través de dos electrodos separados por un dieléctrico y un espacio de descarga. Se aplica un voltaje a los electrodos causando así un flujo de electrones a través del espacio de descarga. Estos electrones proveerán de la energía suficiente para disociar las moléculas e oxígeno para poder formar el ozono. El gas utilizado para la generación de ozono puede ser aire, oxígeno puro o una mezcla de las dos. Los sistemas de generación de ozono a partir del aire, son los más utilizados. Requieren que el gas esté limpio, seco, con un máximo de punto de rocío de 60ºC y libre de contaminantes. Para ello el sistema debe estar previsto de compresores de aire, filtros, secadores, y reguladores de presión. Cuando se utiliza oxígeno puro, este se almacena en tanques en estado líquido por lo que son necesarios evaporadores para el paso de oxígeno líquido a gas, filtros para eliminar impurezas y reguladores de presión para limitar la presión de ozono a los generadores.

Actualemente el ozono es utilizado  mediante Ozonizadores, Generadores de Ozono o bien equipos especiales a medida de Ozono para realizar desinfección ambiental, tratamientos de agua a base de ozono en agua blancas de consumo humano, como tratamieto de aguas residuales. En la industria química para blanque de jarabes de azucar, blanqueo de pasta de papel, producción de biodiesel, ozonoterapia, industria alimentaria en todas sus facetas, desinfección de productos frescos, cuartos frios, cámaras frigorificas, producción de cuarta gama, eliminación de olores, tratamiento de gases ambientales, lavanderias industriales de hoteles,  hospitales, etc.

Además se producción infinidad de aplicaciones de uso domestico, para eliminar olores en el hogar, tratamiento en los conductos del aire acondicionado, etc.

En España su aplicación esta sujeta a la norma de Seguridad Química para el tratamiento de aire

UNE 400201-94

La Directiva Europea de Biocidad 98/CE

Tratamientos de Agua:

UNE-EN 1278:1999,

El ozono es un potente desinfectante que actúa frente bacterias, virus, protozoos, nematodos y hongos. Necesita una menor concentración y menor tiempo de contacto que otros desinfectantes como el cloro, dióxido de cloro y monocloraminas. En estudios comparativos de las acciones letales del ozono y el cloro, se ha obtenido  una dosis residual equivalente a 0,1 mg/, durante 5 segundos para el ozono frente a 4 horas 10 minutos para el cloro. Esto se debe a que el ozono actúa oxidando sustancias citoplasmáticas mientras que el cloro solo produce una destrucción de centros vitales de la célula.

Los mecanismos de desinfección del ozono consisten:

  • Oxidación directa de la pared celular, provocando así, que el contenido intracelular salga hacia fuera.
  • Reacción con radicales libres que se forman en la descomposición del ozono.
  • Daño a los constituyentes de los ácidos nucleicos.
  • Rotura de los enlaces carbono-nitrógeno, provocando así una despolimerización.

I+D+i

http://www.cosemarozono.es/

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