Was ist ein Ozonzerstörer?
Ein Ozonzerstörer ist ein Gerät zum Zersetzen von Ozon.
Ozon ist eine äußerst wirksame Substanz zur Desodorierung und Sterilisierung, aber es ist auch schädlich für den menschlichen Körper, weshalb bei der Verwendung von Ozon Vorsicht geboten ist. Wenn Ozon in den Körper gelangt, oxidiert es die Schleimhäute der Nasengänge, des Rachens, der Luftröhre und der Lunge, was zu Symptomen wie Geruch, Reizung, Husten, Kopfschmerzen, Schläfrigkeit und Druck auf der Brust führt.
Eine anhaltende Exposition (Inhalation) bei Konzentrationen über einem bestimmten Wert (5-10 ppm) kann zu einem Lungenödem führen, das lebensbedrohlich ist. Ozonzerstörer werden eingesetzt, um Gesundheitsgefahren durch Ozon zu vermeiden.
Anwendungen von Ozonzerstörern
Ozonzerstörer werden vor allem an Orten eingesetzt, an denen Ozon entstehen kann oder stark konzentriert ist, um schädliche Auswirkungen auf den menschlichen Körper und die Umwelt zu verhindern, die durch die Exposition gegenüber hohen Ozonkonzentrationen entstehen.
Ozon wird nicht nur in Ozongeneratoren erzeugt, sondern auch durch ultraviolette Strahlen und elektrische Entladungen in der Luft. Ozonzerstörer werden daher in Kombination mit Ozongeneratoren eingesetzt, um eine übermäßige Ozonerzeugung zu verhindern, sowie in verschiedenen Produktions- und Forschungsbereichen, in denen Ozon erzeugt werden kann, wie z. B. in Ultraviolettbestrahlungsanlagen, Plasmaoberflächenmodifizierungssystemen und industriellen Hochleistungselektronenbeschleunigern.
Funktionsweise der Ozonzerstörer
Zu den Ozonzerstörungsmethoden gehören die thermische Zersetzung, die Aktivkohlezersetzung, die katalytische und die nasse Methode, und die meisten Ozonzerstörer verwenden zwei Arten: die Aktivkohlezersetzung und die katalytische Methode. Im Allgemeinen wird Aktivkohle für niedrige Konzentrationen verwendet, während Katalysatoren für hohe Konzentrationen eingesetzt werden.
1. Aktivkohle-Zersetzungsmethode
Bei der Aktivkohle-Zersetzungsmethode wird Ozon durch Reaktion mit Aktivkohle zersetzt. Bei der Reaktion von Ozon mit Aktivkohle entstehen unter Wärmeeinwirkung Kohlendioxid und eine geringe Menge Kohlenmonoxid. Die exotherme Reaktion erzeugt die aktive Energie für die Ozonabbaureaktion, bei der das Ozon in Sauerstoffmoleküle zerlegt wird.
Da es sich um eine exotherme Reaktion handelt, kann es zu einer Verbrennung oder Explosion kommen, wenn sich Ozon auf der Aktivkohleoberfläche in Gegenwart von organischen Stoffen oder anderen Substanzen auf der Oberfläche ansammelt. Diese Methode kann sowohl in der Gas- als auch in der Flüssigphase angewandt werden, eignet sich jedoch nicht für hohe Konzentrationen von Ozongas in der Gasphase.
2. Katalytische Methode
Bei dieser Methode wird ein Katalysator verwendet, um Ozonabbaureaktionen unter relativ niedrigen Temperaturbedingungen auszulösen.
Weit verbreitet sind Katalysatoren auf Mangandioxidbasis. Wenn diese auf 50 °C bis 150 °C erhitzt werden und Ozongas durch sie geleitet wird, kommt es innerhalb einer Kontaktzeit von 0,5-5 Sekunden zu einer Zersetzungsreaktion. Diese Methode ist kostengünstiger als die Pyrolysemethode und weit verbreitet.
Es ist zu beachten, dass diese Methode eine Kontrolle erfordert, um sicherzustellen, dass die Aktivität des Katalysators nicht verringert wird. Diese Methode kann nicht in der Flüssigphase angewendet werden, da der Katalysator nicht aktiviert wird.
Weitere Informationen über Ozonzerstörer
1. Katalysatoren für die Ozonzersetzung
Ozonolysekatalysatoren sind im Allgemeinen Oxide wie Manganoxid, Kupferoxid oder Titandioxid, die Ozon in zwei Schritten in harmlosen Sauerstoff zerlegen: 1) M (Katalysator) +O3 → M-O+O2 und 2) M-O+O3 → M+2O2. Je öfter das Ozon mit dem Katalysator in Berührung kommt, desto besser. Deshalb wird er auf einer keramischen Wabe mit einer großen Oberfläche und einer Wabenstruktur getragen.
Die Vorteile der Verwendung von Oxidkatalysatoren, bei denen es sich um anorganische Stoffe handelt, bestehen darin, dass keine Explosionsgefahr besteht und der Katalysator selbst nicht direkt zur chemischen Reaktion beiträgt, so dass keine Verbrennungsasche entsteht.
Darüber hinaus ist das Gerät selbst relativ kostengünstig und vielseitig einsetzbar, von kleinen bis hin zu großen Einheiten, da es sich im Grunde um eine einfache Struktur handelt, die Ozon durch eine mit Katalysator beladene Keramikwabe leitet. Da er nur wenig temperaturabhängig ist und sich seine Leistung nicht so leicht verändert, kann er in einem breiten Temperaturbereich eingesetzt werden, der von 20 °C bis 50 °C bei Raumtemperatur reicht.
2. Lebensdauer des Katalysators für die Ozonzersetzung
Ozonabbaukatalysatoren spielen eine wichtige Rolle beim Abbau von giftigem Ozon und werden außerdem in der Nähe von Menschen eingesetzt, wie z. B. in Fotokopierern, weshalb sie eine lange Lebensdauer haben müssen.
Die Katalysatoren für den Ozonabbau reagieren selbst nicht chemisch mit Ozon, aber verschiedene äußere Faktoren können ihre Leistung und Lebensdauer verringern. Diese externen Faktoren lassen sich in zwei Kategorien einteilen: primäre Vergiftungen, die entfernt werden können und die Leistung wieder normalisieren, und permanente Vergiftungen, bei denen es zu einer direkten chemischen Reaktion mit dem Katalysator kommt und die Leistung nicht wiederhergestellt werden kann.
Primäre Vergiftung
Faktoren, die physikalisch an den Ozonabbaukatalysator adsorbieren und die Adsorptions- und Abbaureaktion des Ozons stören, wie Wasserdampf, Halogengase und NOX. Die Kontrolle der Atmosphäre ist wichtig, da die Leistung in Abhängigkeit vom Partialdruck der vergifteten Gase, die gleichzeitig mit dem Ozon eingeatmet werden, verringert wird.
Permanente Vergiftungen
Dauerhafte Vergiftungen werden durch Faktoren verursacht, die sich chemisch mit dem Ozonzersetzungskatalysator verbinden und ihn verändern oder an ihm haften und nicht entfernt werden können, wie Metalldämpfe, Chemikalien auf Salpetersäure- und Schwefelbasis. Eine Vielzahl von Faktoren, wie z. B. ätzende Gase und organische Stoffe wie Silizium, werden als dauerhafte Vergiftung eingestuft, wenn ihre Leistung nicht durch einfache Entfernung wiederhergestellt werden kann.
Relativ große Faktoren wie Staub können eine Verringerung der Lebensdauer verhindern, wenn sie vollständig entfernt werden können, doch ist dies bei feinen, komplexen Wabenstrukturen nicht möglich, so dass sie als dauerhafte Vergiftung eingestuft werden, da sie die Lebensdauer verringern.