تأثير الأوزون على غازات المداخن
يتكون الأوزون من اتحاد ثلاث ذرات أكسجين موجودة في الطبيعة. وقد جعلته قدرته العالية على الأكسدة أداةً مهمةً في مكافحة الملوثات البيئية وتحسين جودة الهواء. غازات المداخن هي مكونات موجودة في الهواء تحتوي على غازات ضارة ناتجة عن المنشآت الصناعية، وعوادم السيارات، وحرق الوقود الأحفوري، والعمليات الكيميائية المختلفة. هذه الغازات تلوث البيئة، وتؤدي إلى تدهور جودة الهواء، ولها آثار سلبية على صحة الإنسان.
بفضل قدرته العالية على الأكسدة، يتفاعل الأوزون بسهولة مع الملوثات في البيئة. وبصفته مؤكسدًا، يستطيع الأوزون أكسدة الغازات الملوثة وتحويلها إلى مركبات أقل ضررًا. وهذا يزيد من قابلية استخدام الأوزون في مكافحة تلوث الهواء. تشمل الملوثات الرئيسية الموجودة في غازات المداخن ثاني أكسيد الكبريت (SO₂)، وأكاسيد النيتروجين (NOx)، وأول أكسيد الكربون (CO)، ومختلف المركبات العضوية المتطايرة (VOCs). يتفاعل الأوزون مع هذه المكونات ويجعلها غير ضارة، مما يساعد على تحسين جودة الهواء. تفاعل ثاني أكسيد الكبريت (SO₂) مع الأوزون
ثاني أكسيد الكبريت غاز يتشكل أثناء احتراق الوقود الأحفوري، ويمكن أن يسبب أمطارًا حمضية. ويؤدي إطلاق هذا الغاز في الهواء إلى أضرار جسيمة بالبيئة. يؤكسد الأوزون ثاني أكسيد الكبريت إلى ثالث أكسيد الكبريت (SO₃). ثم يتفاعل ثالث أكسيد الكبريت مع الماء لتكوين حمض الكبريتيك (H₂SO₄). يمكن لهذا التفاعل أن يجعل مركبات الكبريت في الغلاف الجوي غير ضارة بدلًا من إضافة المزيد من المركبات الحمضية إليه.
التفاعل الكيميائي:
SO₂ + O₃ → SO₃ + O₂
يتفاعل الأوزون مع ثاني أكسيد الكبريت لإنتاج ثالث أكسيد الكبريت والأكسجين، مما يقلل من تركيز المكونات الحمضية في البيئة ويقلل من تأثير الأمطار الحمضية.
إزالة أكاسيد النيتروجين (NOx)
تتشكل أكاسيد النيتروجين (NO وNO₂) بشكل خاص نتيجةً لتلوث الهواء الناتج عن حركة المرور والأنشطة الصناعية. يمكن أن تسبب أكاسيد النيتروجين تشكل الأمطار الحمضية والأوزون والجسيمات الدقيقة. يتفاعل الأوزون مع أول أكسيد النيتروجين (NO) لإنتاج ثاني أكسيد النيتروجين (NO₂). يقلل هذا التفاعل من تركيز أكاسيد النيتروجين في الهواء، مما يؤثر إيجابًا على تلوث الهواء.
التفاعل الكيميائي:
NO + O₃ → NO₂ + O₂
يلعب تفاعل أكاسيد النيتروجين مع الأوزون دورًا هامًا في القضاء على تلوث الهواء. بفضل هذا التفاعل، ينخفض تركيز أكاسيد النيتروجين الضارة في الهواء بشكل ملحوظ.
تفاعل أول أكسيد الكربون (CO) والأوزون
أول أكسيد الكربون غاز شديد السمية، يتشكل نتيجة الاحتراق غير الكامل للمواد العضوية. يمكن أن يسبب أول أكسيد الكربون مشاكل صحية خطيرة عند دخوله الجسم عن طريق الاستنشاق. يدخل الأوزون في تفاعل أكسدة مع أول أكسيد الكربون، محولاً إياه إلى ثاني أكسيد الكربون (CO₂). يُعد ثاني أكسيد الكربون مركباً أقل ضرراً في الهواء، ويمكن للنباتات استخدامه في عملية التمثيل الضوئي من خلال تفاعله مع الأكسجين.
التفاعل الكيميائي:
2CO + O₃ → 2CO₂ + O₂
يسمح هذا التفاعل لأول أكسيد الكربون والأوزون بالتفاعل والتحول إلى ثاني أكسيد الكربون، مما يقلل من الآثار الضارة لثاني أكسيد الكربون في الهواء.
أكسدة المركبات العضوية المتطايرة (VOCs)
المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) هي مركبات كيميائية ناتجة عن الأنشطة الصناعية، والمنتجات المشتقة من البترول، وعوادم السيارات. هذه المركبات غازات ضارة تُسبب تدهوراً في جودة الهواء، وتُسبب روائح كريهة، وقد تُسبب مشاكل صحية. يُشكل الأوزون تفاعلات أكسدة مع المركبات العضوية المتطايرة. ونتيجة لهذه التفاعلات، تتحول المركبات العضوية المتطايرة إلى مركبات أقل ضرراً، مما يُساعد على تحسين جودة الهواء.
٥. دور الأوزون في تقنيات تنقية الهواء
يلعب تأثير الأوزون على تنقية غازات المداخن دورًا رئيسيًا في الهندسة البيئية وأنظمة تنقية الهواء الصناعية. يمكن استخدام مولدات ومرشحات الأوزون لإزالة الملوثات بفعالية من غازات المداخن في المنشآت الصناعية. تبدأ مولدات الأوزون التفاعلات الكيميائية المذكورة أعلاه عن طريق حقن غاز الأوزون مباشرةً في غاز المداخن، بينما توفر مرشحات الأوزون خلطًا مباشرًا للغازات مع الأوزون، مما يجعلها غير ضارة. تُعد هذه الطرق فعالة بشكل خاص في إزالة المركبات العضوية وثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين.
٦. مجالات استخدام الأوزون
تُستخدم تأثيرات الأوزون على غازات المداخن في تطبيقات صناعية مختلفة:
– منشآت توليد الطاقة: يُستخدم الأوزون في تنقية الغازات الناتجة عن احتراق الوقود في منشآت توليد الطاقة.
– الصناعة الكيميائية والبتروكيماوية: في منشآت إنتاج المواد الكيميائية، يُقدم الأوزون حلاً فعالاً لإزالة المكونات الضارة.
– إدارة النفايات: يُستخدم الأوزون في مصانع معالجة النفايات للتخلص من المركبات العضوية والملوثات.
– المطابخ والمطاعم: يُمكن استخدام الأوزون للتخلص من الروائح الكريهة في المطابخ والمطاعم.
بفضل قدرته العالية على الأكسدة، يُعدّ الأوزون أداةً فعّالة للغاية في تنظيف غازات المداخن. فهو يُحسّن جودة الهواء ويُقلّل من الضرر البيئي عن طريق أكسدة المكونات الضارة مثل ثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون والمركبات العضوية المتطايرة. يُثبت تأثير الأوزون على غازات المداخن يقدم الأوزون فوائد عظيمة للبيئة وصحة الإنسان. ولذلك، يزداد استخدام تقنيات الأوزون انتشارًا في أنظمة تنقية الهواء.
إلكر كوران
Alperen Mühendislik Co. Şti