Генераторы озона используются на бумажных фабриках для отбеливания и обесцвечивания целлюлозы.
2025-12-16
Озон используется на бумажных фабриках для отбеливания и обесцвечивания целлюлозы. Озон обладает обесцвечивающими свойствами для всех красильных сточных вод. Озон способен разрушать хромофоры и ауксохромы этих красителей, тем самым обеспечивая обесцвечивание. Однако воздействие озона на различные органические красители различается. Для основных красителей 90% обесцвечивания требует 2 минут реакции, тогда как для прямых красителей — 5 минут. В отличие от них, азокрасители окисляются легче. Реакция обесцвечивания пигментов озоном может быть объяснена окислительным разложением сопряженной π-электронной системы озоном. Распространенными основными компонентами красителей являются о-гидроксиазопигменты. При взаимодействии этих соединений с озоном озон сначала осуществляет электрофильную атаку на гидразиновую подложку (которая почти всегда присутствует в растворе). Например, фенолфталеин, пигмент гидроксифенилметана, вызывает окрашивание и обесцвечивание за счет обратимого раскрытия и закрытия лактонного кольца, таким образом, служа индикатором. Основной фенолфталеин легко реагирует с озоном. Озон вступает в реакцию 1,3-присоединения в богатом электронами месте связи C=C, разрывая скелет пигмента и тем самым обесцвечивая его. Когда озон реагирует с малахитовым зеленым, типичным пигментом трифенилметиламина, он одновременно атакует азотный и углеродный скелет (связь C=C) в диметиламинном положении, аналогично реакции с фенолфталеином. Когда метилиминовые пигменты со связями C=N реагируют с озоном, озон вступает в электрофильную реакцию на атоме азота связи C=N. Озон одновременно атакует как связь C=N, так и диметиламинную группу, образуя оксазолидиновое кольцо, разрывая сопряжение и приводя к обесцвечиванию.
Во-вторых, в связи с растущим вниманием к экологическим аспектам источников водопроводной воды и повторному использованию вторично очищенных сточных вод, обесцвечивание вторично очищенной воды стало ключевым направлением работы. Что касается цвета и запаха, вызванных гуминовыми веществами, средний уровень цветности воды составляет 10 градусов, а максимальный — 20 градусов. Такой цвет невозможно адекватно удалить с помощью традиционных процессов коагуляции, осаждения и песчаной фильтрации; фактически, он может даже превышать наихудший сценарий. После обработки озоном цветность может быть снижена до уровня ниже 1 градуса. Как правило, обесцвечивание водопроводной воды вызвано избыточным содержанием железа и марганца. Если эти металлы находятся в свободном состоянии, их можно эффективно удалить с помощью традиционных методов. Однако, если исходная вода содержит гуминовые вещества, могут образовываться соли хрома, что значительно затрудняет традиционную обработку. Поэтому обесцвечивание также является важным фактором внедрения обработки озоном.
III. Механизм обесцвечивания озоном: Благодаря быстрому развитию молекулярной биологии микроэкология расширила сферу применения экологии до молекулярного уровня. В действительности, как белки, так и молекулы нуклеиновых кислот являются органическими соединениями, состоящими из углерода, водорода, кислорода, азота и фосфора или серы (C, N, O, N, P или S). Кроме того, капсид вируса состоит из множества белковых субъединиц, а именно капсидных частиц. Каждая капсидная частица связана нековалентными связями и симметрично переплетена. Белки состоят из множества цепей, а нуклеиновые кислоты — из связанных нуклеотидных цепей. Группа ОН, рассматриваемая в целом, электрически нейтральна (R-OH). Однако, если рассматривать внутреннюю структуру группы, одна часть несет больше отрицательных зарядов (например, атомы кислорода), поскольку эта часть (R-OH) имеет «дополнительные» связывающие электроны, таким образом, неся отрицательный заряд. Другая часть несет больше положительных зарядов (например, атомы водорода), поскольку в ней отсутствуют связывающие электроны, поэтому она несет положительный заряд. Если приближается другая подобная группа, положительные и отрицательные заряды притягиваются друг к другу, образуя слабую связь, называемую водородной связью. Водородные связи легко образуются между группами в полипептидах, между основаниями в нуклеотидах и между парами оснований в молекулах ДНК или РНК. Хотя одна водородная связь очень слаба, множество водородных связей вместе образуют прочные клеточные стенки растительных клеток. Теперь рассмотрим озон, сильный окислитель с высоким окислительным потенциалом (2,07 эВ). Элементы с высокой электроотрицательностью сильно притягивают электроны, окисляя другой элемент и восстанавливаясь сами. Окисление приводит к разложению нуклеиновых кислот, распаду белков, денатурации антигенов, отрицательным результатам анализов и полному обесцвечиванию.
4. Озон обладает сильной способностью обесцвечивать, дезодорировать и удалять запахи, а также устраняет необходимость в хлоре для производства хлорной кислоты и других неприятных запахов. Согласно отчетам, при концентрации озона 1-3 мг/мгC (общего органического углерода) практически полностью удаляется цвет воды. Как правило, неочищенная вода имеет низкий уровень цветности, запаха и вкуса, поэтому дозировка озона составляет всего 1-3 мг/л при времени контакта 10-15 минут. Исследования, проведенные в моей стране, показали, что при концентрации цветности неочищенной воды в 1800-2500 раз и ХПК 1100-1800 мг/т, при определенных условиях степень обесцвечивания достигает 99% в течение 15 минут, а степень удаления ХПК приближается к 90%. Ключевым фактором, влияющим на обесцвечивание озоном, является значение pH. Исследования показывают, что при снижении pH сточных вод дозировка озона также снижается; Следовательно, обесцвечивание озоном следует проводить при низких значениях pH. На практике озон можно использовать для очистки грунтовых вод. При полном окислении железа и марганца соотношение озона к железу составляет 0,48 мг озона/мг Fe и 0,88 мг озона/мг Mn соответственно. В воде с высокой концентрацией Mn+2 (1,10 мг/л) скорость окисления составляет 95% при молярном соотношении 1:1, тогда как в воде с низкой концентрацией Mn+2 (<0,5 мг/л) соотношения 0,5 достаточно для удаления более 90% марганца.
