Oxi hóa bằng ozôn cho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng và vị lạ của nước. Bằng ozôn hóa có thể xử lí Phenol, sản phẩm dầu mỏ, sunfuahydric, các hợp chất Asen, chất hoạt hóa bề mặt, các Xianua, thuốc nhuộm, các hydrocacbon thơm gây ung thư, thuốc sát trùng...
Ozôn - khí màu tím nhạt. Trong tự nhiên nó ở thượng tầng khí quyển. Ở nhiệt độ to = −111,9oC ozôn hóa lỏng có màu xanh đậm.
Ozôn rất độc, nồng độ tối đa cho phép trong khu vực làm việc là 0,0001mg/m3. Ozôn oxi hóa tất cả kim loại, ngoại trừ vàng, chuyển chúng thành oxit.
Trong dung dịch nước ozôn phân li nhanh hơn trong không khí, trong dung dịch kiềm yếu phân li rất nhanh, còn trong dung dịch axit nó có độ bền cao. Trong không khí sạch nó phân rã rất chậm.
Ozôn làm phân huỷ các chất hữu cơ và tiệt trùng, các vi khuẩn chết nhanh hơn hàng ngàn lần so với việc sử dụng Clo. Độ hòa tan của ozôn trong nước phụ thuộc pH và các chất hòa tan khác. Khi có axit và muối trung tính độ hòa tan của ozôn tăng. Kiềm làm giảm độ hòa tan của ozôn.
Tác động của của ozôn trong quá trình oxi hóa có thể diễn ra trong ba hướng khác nhau:
− Oxi hóa trực tiếp với sự tham gia của một nguyên tử ôxy.
− Liên kết toàn bộ phân tử ozôn với chất bị ôxi hóa với sự hỉnh thành các ozônua.
− Tác động xúc tác cho quá trình oxi hóa bằng oxi, có trong không khí chứa ozôn.
Ozôn được điều chế từ oxi của không khí khô hoặc oxi tinh khiết dưới tác dụng của sự phóng điện. Chi phí năng lượng cho việc sản xuất 1kg ozôn từ không khí gần 18kWh, còn từ oxi sạch gần 9kWh.
Ozôn được cho vào nước thải ở dạng hỗn hợp không khí - ozôn hoặc oxi - ozôn. Nồng độ ozôn trong hỗn hợp gần 3%. Để thúc đẩy quá trình oxi hóa hỗn hợp được phân tán trong nước thải dưới dạng các hạt li ti.
Vì ozôn là chất đầu độc mạnh nên trước khi thải cần phải làm sạch khí thải khỏi ozôn còn sót lại. Xử lý ozôn được thực hiện bằng 3 phương pháp:
− Pha loãng khí.
− Phân huỷ ozôn bằng hấp phụ, xúc tác hoặc nhiệt phân. − Tận dụng ozôn.
Quá trình xử lí nước thải được đơn giản nhiều khi sử dụng chung siêu âm và ozôn, tia cực tím và ozôn. Tia cực tím làm tăng tốc quá trình oxi hóa lên 102 - 104 lần. Quá trình oxi hoá cò thể chia làm hai giai đoạn:
− Oxi hóa bằng ozôn.
Ozôn oxi hóa chất vô cơ và hữu cơ tan trong nước thải. Sau đây là một số ví dụ ozôn hóa các hợp chất kim loại:
2FeSO4 + H2SO4 + O3 = Fe2(SO4)3 + 3H2O + O2 MnO4 + O3 + 2H2O = H2MnO3 + O2 + H2SO4 2 H2MnO3 + 3O2 = 2HMnO4 + 3 O2 + H2O Ozôn hóa H2S H2S + O3 = H2O + SO2 3H2S + 4O3 = 3H2SO4 Ozôn hóa ion thioxianat
NCS- + 2O3 + 2OH- → CN- + SO32- + 2O2 + 2H2O CN- + SO32- + 2O3 → CNO- + SO42- + 2O2 Ozôn hóa amoniac
NH3 + 4O3 → NO3- + 4O2 + H2O + H+ Ozôn hóa các Xianua
CN- + O3 → OCN- + O2↑
OCN- + 2H+ + 2H2O → CO2 + H2O + NH4↑ OCN- + 2H2O → HCO3- + NH3
2OCN- + H2O + 3O3 → 2HCO3- + SO2 + N2↑ Ozôn hóa các chất hữu cơ có liên kết
Đối với
Phenol, ozôn có
hoạt tính cao trong khoảng nồng độ rộng, từ 0 đến 1.000mg/l.