Механизм воздействия озона на вещества

Как указывалось выше, озон имеет высокий окислительно-восстановительный потенциал, что является главной причиной его активности по отношению к различного рода загрязнениям воды, включая микроорганизмы. При диспергировании озона в воду осуществляют два основных процесса — окисление и дезинфекция. Кроме того, происходит значительное обогащение воды растворенным кислородом.

Окисляющее действие озона может проявляться в следующих формах: прямое окисление, окисление радикалами (непрямое окисление), озонолиз, катализ.

Непрямое окисление осуществляется большим числом активных радикалов, образующихся в результате перехода озона из газовой фазы в жидкость и его саморазложения. Интенсивность непрямого окисления прямо пропорциональна количеству разложившегося озона и обратно пропорциональна концентрации присутствующих в воде загрязнителей. Некоторые вещества подвергаются лишь прямому окислению, другие (например, органические кислоты с малым молекулярным весом) — окислению радикалами. Нередко наблюдаются процессы окисления какого-либо вещества совместным или последовательным воздействием прямого окисления и окисления радикалами. Озонолиз представляет собой процесс фиксации озона на двойной или тройной углеродной связи с последующим ее разрывом и образованием озонидов, которые, так же как озон, являются нестойкими соединениями и быстро разлагаются.

Каталитическое воздействие озонирования заключается в усилении им окисляющей способности кислорода, который присутствует в озонированном воздухе.

Перечисляя возможные формы окисляющего воздействия озона, нельзя не отметить того факта, что по сравнению с другими окислителями озон быстрее вступает в реакции и в меньшей дозе.

Как известно, вода является транспортирующей средой для микроорганизмов: сапрофитных и патогенных бактерий, различных вирусов, водорослей, грибов и т. д. Озон является сильным бактерицидным и вирулицидным агентом, но на сегодняшний день механизмы инактивации отдельных групп микроорганизмов еще точно не определены. Согласно последним представлениям о бактерицид ном воздействии озона, дезинфектант оказывает непосредственное влияние на цитоплазму и ядерную структуру клетки бактерии, вызывая прекращение активности сложных органических веществ белковой природы — энзимов. Вирусы уничтожаются при полном окислении их материи, состоящей из белка и одной из нуклеиновых кислот. Инактивация бактерий и вирусов рассматривается не только как последствие прямого воздействия озона, но и как воздействие ряда других окислителей, образующихся при диффузии дезинфектанта в воду, в частности свободных радикалов.

В отличие от хлора, который пассивен по отношению к некоторым типам бактерий, озону отводится роль универсального окислителя, осуществляющего почти мгновенную инактивацию. Однако некоторые бактерии и вирусы оказывают сильное сопротивление озону, В кругу исследователей нет единого мнения о том, почему те или иные типы групп микроорганизмов очень быстро уничтожаются озоном, а, например, спороносные формы бактерий оказывают значительное сопротивление. Остается надеяться, что будет найдена и сведена в систему закономерность, объясняющая проявление различной чувствительности микроорганизмов к озону.

Совокупность всех форм окисляющего и дезинфицирующего воздействия озона позволяет широко использовать его в технике водоподготовки на разных стадиях обработки воды. Так, если преследуется цель дезинфекции, озон вводится на завершающем этапе очистки (постозонирование). Что касается реакций окисления, то они проявляются при диффузии озона как в начале технологической схемы очистки, так и на любом ее этапе в зависимости от того, какой ингредиент загрязнений следует удалить. Трудно провести четкую грань места и времени прохождения каждой из описанных выше реакций, так как преобладание той или иной формы окислительного воздействия находится в зависимости от качества очищаемой воды и места введения озона в технологическую схему обработки. Мы уже отмечали, что прямые реакции окисления характерны для удаления металлов (Fe, Mn), нередко входящих в сложные органо-минеральные комплексы. При совместном действии озонолиза и окисления радикалами могут быть удалены коллоидные вещества, токсичные микрозагрязнители, растворенные органические вещества естественного и искусственного происхождения, придающие воде цветность, запах и привкус. Насыщение воды кислородом в ходе озонирования способствует повышению степени окисления веществ, а также наиболее полному удалению растворенных органических загрязнений биологическим путем, если озонирование осуществляется перед фильтрацией, и т. д.