Vanddesinfektion med ozon

Selvom klor og ultraviolet lys er standardmidlerne til desinfektion af vand, ozon er lige så effektivt til at dræbe bakterier. Til dato, ozon har kun været brugt som oxidationsmiddel til behandling af vand i store planter. Nu, imidlertid, et projektkonsortium fra Slesvig-Holsten udvikler en miniaturiseret ozongenerator til brug i mindre applikationer som f.eks. vanddispensere eller små husholdningsapparater. Fraunhofer Institute for Silicon Technology ISIT har leveret sensorchippen og elektrodesubstraterne til elektrolysecellen.

Sammenlignet med konventionelle desinfektionsmidler, såsom chlor eller ultraviolet, ozon opløst i vand har en række fordele:det er miljøvenligt, forbliver aktiv ud over sit umiddelbare oprindelsessted, har kun en kort opbevaringstid i vand og er efterfølgende smagløs. På grund af dets høje oxidationspotentiale, ozon er meget effektiv til bekæmpelse af bakterier. Det nedbryder cellemembranen af ​​almindelige patogener. I Tyskland, ozon bruges hovedsageligt til at desinficere svømmebassiner og drikkevand og til at rense spildevand. Alligevel bruges det sjældent til at desinficere vand i husholdningsapparater såsom ismaskiner og drikkevaredispensere eller i andre inventar som f.eks. Brusetoiletter. MIKROOZON, et projekt finansieret af staten Slesvig-Holsten og EU, sigter mod at ændre dette. Forskere fra Fraunhofer ISIT er gået sammen med det Itzehoe-baserede firma CONDIAS GmbH, som blev grundlagt i 2001 som en spin-off fra Fraunhofer Institute for Surface Engineering and Thin Films IST, og CONDIAS partner Go Systemelektronik GmbH, fra Kiel. De tre partnere udvikler en miniaturiseret ozongenerator med integreret sensorteknologi og mikroprocessorstyringssystem.

Direkte produktion af ozon via vandelektrolyse

"Ozongeneratoren er meget kompakt og kan integreres i systemer og apparater, der kræver regelmæssig desinfektion, "siger Norman Laske, forsker ved Fraunhofer ISIT. "Du forbinder det simpelthen med vandlinjen, og det vil producere den rigtige mængde ozoniseret vand, når det er påkrævet. "Ozongeneratoren er kun et par kubikcentimeter i størrelse og omfatter en elektrolysecelle, en sensorchip, styreelektronik til at regulere strøm og spænding, og elektronik til at aflæse sensorsignalerne. "De to elektroder er adskilt af en ionledende separatormembran, "Laske forklarer." Når der påføres en spænding på tværs af elektroderne, vandet splittes ved en elektrolyseproces. På grund af diamantlaget belægning af elektroderne, denne proces danner først hydroxylradikaler, som derefter reagerer for at danne primært ozon (O3) samt ilt (O2). "

Diamantbelagte siliciumelektroder

Hvordan elektroderne med deres bor-dopede diamantlag er fremstillet, er den knowhow, der har givet CONDIAS GmbH sit navn. Virksomheden anvender allerede en kemisk dampaflejringsproces til at belægge store elektroder, der er nødvendige for at desinficere ballastvand fra marine fartøjer. Imidlertid, de elektroder, der kræves til MIKROOZON -generatoren, er meget mindre. De er lavet af silicium og har fint ætsede skyttegrave, der løber gennem elektroderne for at danne smalle slidser på bagsiden. For at kunne etse disse skyttegrave med den krævede præcision, forskerne fra Fraunhofer ISIT måtte have skivemateriale fremstillet efter deres egne specifikationer.

For at bygge en ozongenerator, par af disse elektroder er monteret bag på ryg, med en separatormembran imellem dem. Gasserne frigives ved grænsefladen til separatormembranen og undslipper derefter gennem den rende struktur til den anden side af elektroden, hvor vandstrømmen turbulens sikrer, at de effektivt opløses og spredes.

Sensorchippen fra Fraunhofer ISIT er udstyret med tre sensorer til måling af ledningsevne, massestrøm og temperatur. Disse parametre skal overvåges for at kontrollere den elektrolytiske proces. Sensorchippen leverer de data, der er nødvendige for at kontrollere ozonproduktionen i overensstemmelse med kvaliteten og mængden af ​​vand, der bruges. "For at sikre, at der er nok ozon tilgængeligt i den nødvendige periode, temperaturen skal overvåges, "Laske forklarer." Dette skyldes, at ozon nedbrydes hurtigere ved højere temperaturer. "Konduktivitet korrelerer med graden af ​​vandhårdhed:jo hårdere vandet, jo højere ledningsevne - hvilket betyder, at der skal strømme mere strøm for at opnå den ønskede effekt. Når udstyret med et system til overvågning af disse parametre, ozongeneratoren skal være i stand til at behandle op til 6 liter vand i minuttet - uden sensorchippen, den er i øjeblikket specificeret til 0,5 til 1,5 liter.

CONDIAS markedsfører minegeneratoren under mærket MIKROZON. "Hver partner har bidraget med mange års erfaring fra deres eget specialiseringsområde, "siger Volker Hollinder, CEO for CONDIAS GmbH. "Dette har skabt et produkt, der nu kan fremstilles i industriel skala. Spredningen af ​​coronavirus har understreget vigtigheden af ​​desinfektion. Brugen af ​​kemiske desinfektionsmidler er ofte problematisk, fordi de efterlader skadelige rester. Vores system bruger elektrolytisk genereret ozon til at fjerne bakterier. Det producerer derfor ingen rester fra desinfektionsmidler. "