Qu’est-ce qu’un appareil d’ozonolyse ?
Un appareil d’ozonolyse est un appareil permettant de décomposer l’ozone.
L’ozone est une substance extrêmement efficace pour la désodorisation et la stérilisation. Cependant, il est également nocif pour le corps humain et il convient d’être prudent lors de son utilisation. Lorsque l’ozone pénètre dans le corps, il oxyde les muqueuses des voies nasales, de la gorge, de la trachée et des poumons. Cela entraîne des symptômes tels que l’irritation, la toux, les maux de tête, la somnolence et la pression thoracique.
Une exposition continue (inhalation) à des concentrations supérieures à un certain niveau (5-10 ppm) peut entraîner un œdème pulmonaire. Ce dernier peut s’avérer mortel. Ces appareils d’ozonolyse sont ainsi utilisés pour prévenir les risques sanitaires causés par l’ozone.
Utilisations des appareils d’ozonolyse
Les appareils d’ozonolyse sont principalement utilisés dans les endroits où l’ozone est susceptible d’être généré ou fortement concentré. Son rôle est de prévenir les effets néfastes sur le corps humain et l’environnement causés par l’exposition à de fortes concentrations d’ozone.
L’ozone est généré non seulement dans les générateurs d’ozone, mais aussi en présence de rayons ultraviolets et de décharges électriques dans l’air. Les appareils d’ozonolyse sont donc utilisés en combinaison avec les générateurs d’ozone pour empêcher la production excessive d’ozone. Ils peuvent ainsi être retrouvés dans divers domaines de fabrication et de recherche où l’ozone peut être généré. Comme par exemple, les systèmes d’irradiation aux ultraviolets, les systèmes de modification des surfaces par plasma et les accélérateurs industriels d’électrons à haute puissance.
Principe des appareils d’ozonolyse
Les méthodes de décomposition de l’ozone comprennent la décomposition thermique, la décomposition par charbon actif, la méthode catalytique et la méthode humide. La plupart des appareils d’ozonolyse utilisent deux types de méthodes : la décomposition par charbon actif et la méthode catalytique. En général, le charbon actif est utilisé pour les faibles concentrations, tandis que les catalyseurs sont utilisés pour les fortes concentrations.
1. La méthode de décomposition au charbon actif
La méthode de décomposition au charbon actif décompose l’ozone en le faisant réagir avec du charbon actif. L’ozone réagit avec le ce dernier pour produire du dioxyde de carbone et une petite quantité de monoxyde de carbone sous l’effet de la chaleur. La réaction exothermique génère l’énergie active pour la réaction de décomposition de l’ozone. Cette réaction a pour résultat de décomposer l’ozone en molécules d’oxygène.
La réaction étant exothermique, une combustion ou une explosion peut se produire. Notamment si l’ozone s’accumule à la surface du charbon actif en présence de matières organiques ou d’autres substances à la surface. Cette méthode peut être utilisée en phase gazeuse ou liquide. Cependant, elle n’est pas adaptée aux fortes concentrations d’ozone gazeux en phase gazeuse.
2. La méthode catalytique
Cette méthode utilise un catalyseur pour provoquer des réactions de décomposition de l’ozone dans des conditions de température relativement basses.
Les catalyseurs à base de dioxyde de manganèse sont largement utilisés. Lorsqu’ils sont chauffés à une température comprise entre 50 et 150 °C et que l’ozone gazeux les traverse, une réaction de décomposition se produit. Dans un temps de contact de 0,5 à 5 secondes. Cette méthode est plus rentable que la méthode de pyrolyse et est fréquemment utilisée.
Il convient de noter que cette méthode nécessite un contrôle pour s’assurer que l’activité du catalyseur n’est pas réduite. Par ailleurs, elle ne peut pas être utilisée en phase liquide car le catalyseur n’est pas activé.
Autres informations sur les appareils d’ozonolyse
1. Le catalyseur de décomposition de l’ozone
Les catalyseurs d’ozonolyse sont généralement des oxydes tels que l’oxyde de manganèse, l’oxyde de cuivre ou le dioxyde de titane, qui décomposent l’ozone en oxygène inoffensif en deux étapes : 1) M (catalyseur) +O3 → M-O+O2 et 2) M-O+O3 → M+2O2. Plus l’ozone entre en contact avec le catalyseur, mieux c’est. C’est pourquoi il est supporté par un nid d’abeille en céramique avec une grande surface et d’une structure de la même forme.
L’utilisation de catalyseurs à base d’oxyde, qui sont des substances inorganiques, présente l’avantage de ne pas présenter de risque d’explosion. Le catalyseur lui-même ne contribue pas directement à la réaction chimique, de sorte qu’il n’y a pas de cendres de combustion.
De plus, l’équipement lui-même est relativement peu coûteux et très polyvalent, allant des petites aux grandes unités. La raison étant que la structure est fondamentalement simple, l’ozone passant uniquement à travers un nid d’abeilles en céramique contenant le catalyseur. Comme il dépend peu de la température et que ses performances ne changent pas facilement, il peut être utilisé dans une large gamme de températures, de 20°C à 50°C à température ambiante.
2. La durée de vie du catalyseur de décomposition de l’ozone
Les catalyseurs de décomposition de l’ozone jouent un rôle important dans la décomposition de l’ozone toxique. De plus, ils sont utilisés dans des endroits et objets proches des personnes. Comme par exemple, dans des photocopieurs, de sorte qu’ils doivent avoir une longue durée de vie.
Les catalyseurs de décomposition de l’ozone ne réagissent pas eux-mêmes chimiquement avec l’ozone. Cependant, divers facteurs externes peuvent réduire leurs performances et leur durée de vie. Ces facteurs externes peuvent être divisés en deux catégories : En premier, l’empoisonnement primaire, qui peut être éliminé et dont les performances reviennent à la normale. En seconde, l’empoisonnement permanent, où il y a une réaction chimique directe avec le catalyseur et dont les performances ne sont pas rétablies.
- L’empoisonnement primaire
Ce sont des facteurs qui s’adsorbent physiquement sur le catalyseur de décomposition de l’ozone et interfèrent avec la réaction d’adsorption et de décomposition de l’ozone. Par exemple, la vapeur d’eau, les gaz halogènes et les NOX. Le contrôle de l’atmosphère est important car les performances sont réduites en fonction de la pression partielle des gaz empoisonnés. Ces derniers sont inhalés en même temps que l’ozone. - L’empoisonnement permanent
Il est causé par des facteurs qui se combinent chimiquement avec le catalyseur de décomposition de l’ozone et le modifient, ou qui y adhèrent et ne peuvent être éliminé. Par exemple, les vapeurs métalliques, les produits chimiques à base d’acide nitrique et de soufre. Un large éventail de facteurs, tels que les gaz corrosifs et les substances organiques comme le silicium, sont classés comme empoisonnement permanent. Notamment si leur performance ne peut être rétablie par une simple élimination.
Les facteurs de taille relativement importante, tels que la poussière, peuvent éviter une réduction de la durée de vie s’ils peuvent être complètement éliminés. Toutefois, cela n’est pas possible avec les structures alvéolaires fines et complexes. Ils sont donc classés comme empoisonnement permanent parce qu’ils réduisent la durée de vie.