산소와 오존의 물리적 특성 ( Physical Properties of Oxygen and Ozone )

- 오존은 삼원자 형태의 산소이지만 물리적 특성의 차이는 엄청납니다. 산소는 사람의 코로 감지할 수 없지만 오존은 냄새 역치가 매우 낮습니다. 

   인간은 많은 측정 장치보다 먼저 오존을 감지할 수 있습니다. 또한 높은 수준(0.1ppm 이상)의 공기 중 오존은 인체 건강에 해롭습니다.

- 오존의 용해도는 산소보다 13배 크며 오존은 여전히 물에 용해되는 기계적 혼합 장치가 필요하지만 

   물에 용해되는 능력은 산소보다 훨씬 크므로  많은 수처리 응용 분야에 유용합니다.

- 오존의 전기화학적 잠재력  (Electrochemical Potential )  은 산소보다 훨씬 높아 지구상에서 가장 강력한 산화제 중 하나가 됩니다. 

   이 산화 가능성으로 인해 오존은 대부분의 모든 화학적 대안보다 더 빠르게 오염 물질을 분해하고 박테리아를 죽일 수 있습니다.

<출처 : https://scied.ucar.edu>

오존의 화학 구조

3개의 산소 분자가 재결합하여 2개의 오존 분자를 형성합니다. 

오존 분자의 3개 원자 중 2개는 산소와 같이 강하게 결합되어 있습니다. 

세 번째 원자는 느슨하게 결합되어 있어 오존 가스가 산소보다 물에 10배 더 잘 녹습니다. 

오존은 양성자 24개, 중성자 24개, 전자 24개, 원자량 48개로 이루어져 있습니다. 오존 분자는 전기적으로 더 활성화됩니다.

오존 속성의 결과

불안정

     - 짧은 반감기; 오존 발생 장비로 현장에서 오존을 발생시켜야 합니다. 

     - 오존은 생성된 직후에 사용해야 합니다. 따라서 오존 장비는 최대 오존 수요에 맞게 크기를 조정해야 합니다. 

       짧은 시간 동안 높은 수준의 오존이 필요한 시스템에서 오존 장비는 버퍼가 없거나 오존 저장이 가능하기 때문에 피크 수요에 맞게 크기를 조정해야 합니다.

부분적으로 용해되는 가스

     - 기계적 가스/액체 접촉이 필요합니다. 오존은 산소보다 액체에 더 잘 녹지만 오존을 물에 혼합하려면 여전히 접촉조, 벤츄리 또는 기타 장치가 필요합니다. 

     -오존은 안전 문제를 일으키는 액체에서 가스를 배출하는 경향이 있습니다.

강력한 산화제

     - 재료 호환성으로 인해 문제가 발생할 수 있음 - 허용되는 재료 목록이 짧음

     - 모니터링하기 어려움

     - 센서 셀에 접촉하면 오존이 분해

     - 누수를 찾기 어려울 수 있습니다.

     - 안전 : 주변 오존으로 인한 단기 건강 위험

오존의 이점

     -가장 강력한 소독제 사용 가능

     -가장 강한 산화제 사용 가능

     -환경 친화적이다

     -화학 물질을 추가하지 않음(화학 물질 저장 없음)

     -불안정 - 잔여물이 남지 않음(산소만 남음)

     -오존 고급 산화 허용 OH-

     -전체 운영 비용을 낮출 수 있음

오존의 단점

     -불안정 – 필요에 따라 생산해야 함 (현장제조)

     - 기액 접촉 장비 필요 (ex:인젝터)

     - 생성/접촉이 복잡하고 제어하기 어려울 수 있음

     - 불순물은 원하지 않는 부산물을 형성할 수 있음

     - 시스템은 사람의 안전을 염두하여 설계해야 함