Ozon - Eine Übersicht über die Substanz ... · Ozon - Eine Übersicht über die Substanz, Anwendungsmöglichkeiten, und was man dabei berücksichtigen muss Dr. Jan M. Reimers CEBE

Ozon - Eine Übersicht über die Substanz, Anwendungsmöglichkeiten, und was man dabei

berücksichtigen muss

Dr. Jan M. Reimers

CEBE Reinigungschemie GmbH Ruhrstraße 47

22761 Hamburg Bundesrepublik Deutschland

Neuauflage, März 2009 CEBE Reinigungschemie Press, Hamburg, Germany

©2009 CEBE Reinigungschemie GmbH

Inhaltsverzeichnis

©2009 CEBE Reinigungschemie GmbH Seite i

Einleitung Seite 1 1. Ozon Seite 2

1.1 Geschichte Seite 2

1.2 Ozon in der Natur Seite 3

1.3 Ozon-Chemie Seite 4 2. Ozon-Generation Seite 6

2.1 Ozon in der Stratosphäre Seite 6

2.2 Ozongeneratoren Seite 6

2.3 Ionisiergeräte Seite 9

2.4 Kalkulation von Ozonkonzentrationen Seite 10

2.5 Die Sonozaire Ozongeneratoren Seite 13 3. Sicherheitsmaßnahmen Seite 17

3.1 Ozon-Standards Seite 17

3.1.1 Luftqualität Seite 17

3.1.2 Arbeitsschutz Seite 17

3.2 Wirkungen auf die Gesundheit Seite 18

3.2.1 Akute Effekte Seite 18

3.2.2 Chronische Effekte Seite 18

3.3 Sicherheit beim Arbeiten mit Ozon Seite 18 4. Prinzipien der Ozonmessung Seite 20 5. Fragen & Antworten über Ozon Seite 22 6. Sonozaire Anwendungsgebiete Seite 31 Literaturverzeichnis Seite 32

Inhaltsverzeichnis

©2009 CEBE Reinigungschemie GmbH Seite ii

Anhang I: Reaktionen von Ozon mit häufig vorkommenden chemischen Substanzen Seite I-1 Anhang II: Kalkulation eines Umrechnungsfaktors von g/m3 in ppm Seite II-1 Anhang III: Berechnung der maximalen Ozonkonzentration bei simultaner Generation und Verfall Seite III-1 Anhang IV: Maximale Ozonkonzentrationen für die Sonozaire-Geräte Seite IV-1

©2009 CEBE Reinigungschemie GmbH Seite 1

Einleitung Ozon ist eine der heute am meisten missverstandenen Chemikalien, die es in unserer Umwelt gibt. Es wird oft als ein Umweltverschmutzer angesehen, wird als toxisch und explosiv eingestuft, mit Smog gleichgesetzt und mit dem berüchtigten Ozonloch in der Stratosphäre assoziiert, welches schädliche, ultraviolette Strahlung zur Erdoberfläche durchlässt. Ozon hat aber das unangezapfte Potential als eine der stärksten reinigenden Substanzen zu gelten, die vorhanden sind. Allein in den Vereinigten Staaten gibt es mehr als 80 Hersteller von Ozongeräten für industrielle und gewerbliche Anwendungen. Obwohl diese Generatoren für die Wasserpurifizierung und die Luftreinigung verwendet werden, sind die Vorteile von Ozon als Reiniger nicht sehr weit verbreitet und bieten somit einen großen potentiellen Markt für diese Technologie. Die Technologie ist einfach, hat viele Vorteile und kann von geschultem Personal ohne Probleme eingesetzt werden. Gefahren am Arbeitsplatz können durch standardisierte Vorsichtsmaßnahmen verhindert werden. CEBE Reinigungschemie GmbH vertreibt schon seit über 10 Jahren Ozongeräte erfolgreich an Brand- und Wasserschadensanierer, Gebäudereiniger und andere Dienstleister in Deutschland. Die vielen Erfahrungswerte durch über ein Jahrzehnt der Anwendung und die erhöhte Anzahl an wissenschaftlichen Veröffentlichungen in den letzten Jahren haben nun diesen Bericht veranlasst, der die Vorteile von Ozon, wie Ozon generiert wird, Sicherheitsmaßnahmen und die Prinzipien der Ozonmessung darstellen soll. Zu einem gewissen Teil stecken mathematische Rechnungen hinter den graphisch und tabellarisch dargestellten Zahlen. Diese werden im Anhang für den interessierten Leser nachvollziehbar dargestellt. 1. Ozon 1.1 Geschichte Die Entdeckung von Ozon im Jahre 1840 wird dem deutschen Wissenschaftler Schönbein zugeschrieben. Damals galt Ozon als Gas mit einem starken Eigengeruch, welches in Oxidationsreaktionen eine wichtige Rolle spielte. Der Name Ozon stammt vom griechischen „ozein“= zu riechen. Die chemische Zusammensetzung wurde von Andrews im Jahre 1856 charakterisiert, der demonstrierte, dass Ozon eine enge Verbindung zu Sauerstoff hat, und dass letztendlich nur Sauerstoff in Ozon umgewandelt werden kann. Erst im Jahre 1872 wurde die triatomische Struktur von Ozon festgestellt. Die Eigenschaft von Ozon, verschmutztes Wasser zu desinfizieren, wurde 1886 entdeckt, und seine Effektivität gegen Bakterien wurde 1891 bewiesen. Ozon wurde schon 1893 in Holland als Desinfektionsmittel für Wasser verwendet. Es wird seit 1906 in Nizza für die Behandlung von Trinkwasser verwendet. Die erste Wasserbehandlungsanlage in den Vereinigten Staaten, die Ozon kontinuierlich verwendete, war in der Nähe Chicagos im Jahre 1940. Chemisch ist Ozon die triatomische Form von Sauerstoff und ist ein sehr starker Oxidationsagent, ungefähr 1,5mal stärker oder reaktiver als Chlor. Es sind diese starken Oxidationseigenschaften, die Ozon so

Abschnitt 1: Ozon


wertvoll für die Industrie machen. Ozongeräte für die gewerbliche Anwendung, speziell die Luftreinigung, gibt es schon seit den 60er Jahren. Fast vierzig Jahre später werden diese zwar in großem Maße eingesetzt, aber das Potential für diese Technologie ist noch lange nicht erreicht. Anwendungsbeispiele sind:

Brandschäden Wasserschäden Pkw und Lkw Schönheitssalons Chemische Reinigungen Fitness Center, Turnhallen Fischlaichen Lebensmittellagerung Bestattungsinstitute Müllräume Wohnungen Hotels Institutionen Tierheime Sanitärräume Bürogebäude Tierhandlungen Restaurants, Bars Schulen Schwimmbäder uvm.

Im letzten Jahrzehnt wurde das Αkranke Gebäude Syndrom≅ ein immer vorrangigeres Thema für die Bewohner und Eigentümer. Engere Räumlichkeiten mit abgedichteten Fenstern verhindern das Eindringen frischer Luft. Schlecht ausgeglichene Klimatisierungs-/Ventilationsanlagen haben zu einer immer schlechteren Luftqualität in den Gebäuden geführt. Die meisten Menschen verbringen 90% ihrer Zeit drinnen. Dr. Sexton, Direktor der Abteilung Gesundheitsforschung der amerikanischen Umweltbehörde, hat gesagt, dass „Studien in Gebäuden und Transportmitteln gezeigt haben, dass die Konzentrationen von Umwelt belastenden Substanzen höher in den Räumlichkeiten sind als in der freien Luft“ [EPA, 1993]. In den Vereinigten Staaten hat es eine Vielzahl von Studien im öffentlichen sowie im privaten Sektor gegeben. Viele dieser Studien haben Ozon als eine Lösungsmöglichkeit nicht in Betracht gezogen [WS, 1990, Godish, 1995, Kay 1991]. Aber eine der führenden Persönlichkeiten in dem Bereich der Innenraumluftqualität, Dr. Berry, hat in seinem Buch „Protecting the Built Environment: Cleaning for Health“ übersetzt „Schutz der konstruierten Umwelt: Reinigen für die Gesundheit“, Ozon als Alternative ausführlich besprochen [Berry, 1994]. Das Potential für die Verbesserung der Innenraumluftqualität durch Ozon ist groß und wird auch heute nicht ausgenutzt. Gebäudereinigungen verwenden eher selten Ozon in ihren Arbeitsabläufen, obwohl es diese Ozongeräte gibt und sie sich schnell amortisieren.

Abschnitt 1: Ozon


1.2 Ozon in der Natur Kennen Sie auch das Gefühl, den tiefen Luftzug, den Ihre Lungen aufnehmen, wenn Sie nach einem Gewitter an die frische Luft gehen? Dieser frische, süße, saubere Luftgeruch ist das Ergebnis, das von der Natur erreicht wird, indem sie Ozon als Reiniger und Purifizierer verwendet. Die elektrische Entladung, die bei einem Gewitter stattfindet, transformiert den Sauerstoff in Ozon. Das Ozon zerstört die Geruchs verursachenden Substanzen in der Luft, der Regen wäscht bzw. spült die Partikel und die zurückbleibenden Moleküle weg, und wir können, wenigstens für eine kurze Zeit, diesen frischen Geruch einer sauberen Atmosphäre genießen, der durch eine geringe Menge übrig gebliebenem Ozon verursacht wird. Warum aber verschwindet dieser frische Geruch so schnell, nachdem das Gewitter vorüber ist? Es gibt einige Gründe hierfür, inklusive der allgegenwärtigen Emissionen von neuen Verschmutzungen aus den unendlichen und vielfältigen Quellen, die in einem industriellen Umfeld präsent sind. Aber auch, weil Ozon eine hochreaktive und unstabile Substanz ist. Gibt es keine Substanzen, die das Ozon zerstören kann, so wandelt es sich sehr schnell wieder in normalen Sauerstoff um, also wieder in das, was es vorher schon einmal war. Dies ist einer der vielen Vorteile bei der Anwendung von Ozon als Reiniger: es vollbringt seine Aufgabe, ohne dass hinterher irgendwelche toxischen oder ungewollten Nebenprodukte entstehen und zurückbleiben. Die menschliche Nase kann Ozon schon bei Konzentrationen von 0,01 bis 0,02 Teilen in einer Million (parts per million - ppm) wahrnehmen. Dies ist eine extrem niedrige Konzentration. Solche Konzentrationen sind nur Spurenmengen in dem riesigen Meer der Luft, welche aus 21% (210.000 ppm) Sauerstoff und 78% (780.000 ppm) Stickstoff besteht. 1.3 Ozon-Chemie Ozon ist eine Form des Sauerstoffs. Das Sauerstoffatom (O) hat die Atomnummer 8 im Periodensystem der Elemente, was bedeutet, dass es 8 Protonen und 8 Neutronen hat und deshalb auch 8 Elektronen, die sich in Umlaufbahn um den Nukleus befinden. Sein atomares Gewicht beträgt 15,9994. Ein Sauerstoffmolekül (O2) besteht aus zwei Sauerstoffatomen (O) mit einer sehr starken Verbindung zwischen ihnen. Sein Molekulargewicht beträgt 31,9988. Es ist farblos, geruchlos und geschmacklos. Verschwindet es aber aus unserer Umwelt, so würden wir dies schmerzlich bemerken. Ein Ozonmolekül (O3) besteht aus drei Sauerstoffatomen (O), aber hier, im Vergleich zu dem Sauerstoffmolekül, ist die Verbindung sehr schwach. Diese schwache Verbindung heißt, dass das Ozonmolekül von Natur aus unstabil ist. Die Natur versucht immer, von einem unstabilen Zustand zu einem stabilen Zustand zu gelangen. Aus diesem Grunde werden die Ozonmoleküle mit dem erstmöglichen Molekül reagieren, welches sie treffen. Es ist diese physische Eigenschaft von Ozon, die die Arbeit leistet, die wir erbracht haben wollen: das Zerstören von Gerüchen und anderer Verunreinigungen in der Luft.

Abschnitt 1: Ozon


Das Molekulargewicht von Ozon beträgt 47,9982. In konzentrierter Form hat es eine schwachblaue Farbe. In Spurenkonzentrationen (< 0,1 ppm) hat es diesen bekannten frischen, süßen Geruch. Bei etwas höheren Konzentrationen verändert sich dieser Geruch und wird scharf und stechend, wie er oft in der Nähe von Hochspannungsgeräten bemerkt wird. Während die Konzentration größer wird, wird der Geruch immer stärker und irritierender, bis es die Menschen dazu zwingt, sich aus dieser Umgebung fortzubewegen. Die Formation von Ozon ist also relativ einfach:

3O2 2O3 (1) Natürlich gibt es andere Aspekte, die dieser Reaktion zugrunde liegen, wie zum Beispiel die Gegenwart einer Energiequelle, entweder ultraviolette Strahlung oder elektrische Energie, Sauerstoffatome, die in der Zwischenphase existieren, und die überschüssige Energie, die auch irgendwo hin muss. Das einfache Thema Ozonformation und Ozonzerstörung beschäftigt einige Bücher [Whitten, 1985, NRC, 1991]. Die Reaktion, welche in (1) beschrieben wurde, besteht also aus zwei Schritten:

O2 + e O + O (2)

2O + 2O2 2O3 (3) Im ersten Schritt, (2), wird Energie, entweder in Form von ultravioletter Strahlung oder Hochspannungselektrizität, genutzt, um das Sauerstoffmolekül in seine Bestandteile, also zwei Sauerstoffatome, zu spalten. Diese Sauerstoffatome (auch freie Sauerstoffradikale genannt) sind hochreaktiv. Da während ihrer Formation auch große Mengen Sauerstoffmoleküle gegenwärtig sind, die nicht aufgespalten wurden, reagieren diese Sauerstoffatome mit den Sauerstoffmolekülen, um Ozon zu bilden (3). Dieser Vorgang ist bildlich in Abbildung 0 zu sehen: Abbildung 0 – bildliche Darstellung der Ozongeneration

Abschnitt 1: Ozon


Die so gebildeten Ozonmoleküle sind unstabil und hochreaktiv, aus welchem Grunde sie auch das tun, wofür wir sie schaffen, nämlich mit Gerüchen zu reagieren und sie so zu zerstören. Anhang I führt eine ganze Anzahl chemischer Reaktionen auf, die darstellen, wie Ozon mit Geruchs verursachenden Substanzen reagiert und sie so zerstört. Ein Beispiel soll hier erklärt werden:

C6H6 + 11O3 6CO2 + 3H2O + 11O2 (4) In Deutsch gesagt, reagiert hier ein Benzol Molekül (C6H6) mit 11 Ozonmolekülen (O 3) und bildet so 6 Kohlendioxidmoleküle (CO2), 3 Wassermoleküle (H2O) und 11 Sauerstoffmoleküle (O2). Dies verdeutlicht, dass von dem Benzol nichts übrig bleibt. Stattdessen bilden sich drei Substanzen, die für den Menschen und die Pflanzen lebensnotwendig sind. Dies ist ein großer Vorteil von Ozon: toxische Substanzen werden in lebensnotwendige Substanzen umgewandelt !

Sobald die Verunreinigungen zerstört wurden, und unter der Annahme, dass kein weiteres Ozon generiert wird, wandelt sich das Ozon wieder in Sauerstoffmoleküle um. Hierzu wird (1) einfach umgekehrt:

2O3 3O2 (5) Das Ganze hat etwas sehr Einfaches und Elegantes an sich.


2. Ozon-Generation 2.1 Ozon in der Stratosphäre Während die Chemie, die oben beschrieben wurde, die Generation von Ozon als sehr einfach darstellt, ist sie dies in Wirklichkeit nicht. Es werden große Mengen Energie benötigt, um diesen Prozess zu bewerkstelligen. In der Natur kommt diese Energie von dem Blitz in einem Gewitter oder von ultravioletter Strahlung, die die Stratosphäre von der Sonne dauerhaft erreicht. In den letzten Jahren hat sich die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler, der Medien und der Öffentlichkeit zunehmend auf das sogenannte „Ozonloch“ gerichtet. Die Erdatmosphäre besteht aus vier Schichten: der Troposphäre, der Stratosphäre, der Mesosphäre und der Thermosphäre. Die Troposphäre breitet sich von der Erdoberfläche bis 10 - 15 km darüber aus und enthält etwa 80% der gesamten atmosphärischen Masse [Warneck, 1988]. Die Stratosphäre wird als Region definiert, wo die Temperatur mit zunehmender Höhe steigt, und die sich bis zu einer Höhe von 50 km ausbreitet. Ozon bildet sich kontinuierlich in der Stratosphäre, verursacht durch die ultraviolette Strahlung der Sonne. Der Sauerstoff und das Ozon absorbieren genügend dieser ultravioletten Strahlen, dass wir von einem Effekt dieser Strahlung geschützt werden: Hautkrebs. Das Ozonloch wurde in den Jahren 1956-1957 das erste Mal gemessen [Dobson, 1968]. Nach Konvention wird ein Ozonloch von Atmosphärwissenschaftlern definiert als eine Zone, wo sich die Konzentration von Ozon um 50% oder mehr verringert hat. Eine Ursache für die Ausweitung dieses Phänomens wird der Gegenwart von Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoff-Verbindungen (FCKW=s) zugeteilt. Aus diesem Grund haben sich die meisten entwickelten Industriestaaten dieser Welt dazu verpflichtet, diese Substanzen nicht mehr zu verwenden. Beispiele für Anwendungen sind Kühlschränke, Styroporschaumbildung und Klimaanlagen in Pkw. Die Konzentration von Ozon in der Atmosphäre ist von dem Grad an Sonnenstrahlen abhängig. Während Spitzenzeiten der Solaraktivität wird Ozon stärker generiert. Nehmen die Strahlen ab, so verringert sich auch die Generationsrate. In der Nacht, auf der dunklen Seite der Erde, verschwindet die Ozonschicht innerhalb weniger Stunden. Sie bildet sich neu, sobald die Sonne wieder scheint. Die Ozonschicht ist über den Polen (Nordpol in unserem Winter, Südpol in unserem Sommer) am kleinsten, weil dort die Sonne zu der Zeit kaum scheint. 2.2 Ozongeneratoren Für den kommerziellen Anwendungsbereich gibt es elektrisch angetriebene Generatoren. Hier wird Hochspannungselektrizität angewendet (in etwa wie ein künstliches Gewitter), um Ozon zu generieren. Diese Methode wird auch als Corona-Entladungs-Methode bezeichnet. Diese Generatoren variieren von kleinen, tragbaren Maschinen bis zu sehr großen Anlagen, die fest eingebaut sind. Die kleinen Maschinen generieren < 1 Gramm pro Stunde (g/Std.) bis 10 Gramm pro Stunde. Diese können tragbar sein, aber auch fest installiert werden. Große Einheiten fangen bei 20 g/Std. an, und können Generationsraten von bis zu 66 kg/Std. erreichen.

Abschnitt 2: Ozon-Generation


Dieser Bericht bezieht sich nur auf die tragbaren Einheiten, speziell die Sonozaire-Geräte, die von der CEBE Reinigungschemie seit vielen Jahren mit viel Erfolg vertrieben werden. Die Größe des Generators der verwendet wird, und die Anwendungszeit hängt von vielen Faktoren ab. Zwei der Hauptfaktoren sind das Volumen des Raumes und die Intensität der

Kontamination. Abbildung 1 zeigt eine Graphik, die als Richtlinie gilt für die Größe des Generators im Verhältnis zu der Größe des Raumes und der Geruchsintensität. Eine typische Anwendungssituation wäre zum Beispiel ein Raum 12 x 15 mit 3 Meter Deckenhöhe oder einem Volumen von 540 m3. Aus Abbildung 1 lässt sich ersehen, dass für leichte Gerüche ein Generator mit 0,2 g/Std. in Frage kommt. Für stärkere Gerüche brächte man schon 0,5 g/Std. Für größere Räume und auch in der Brandschadensanierung wird man auch

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

5000

10000

15000

20000

25000Sc

hwach

e Gerü

che

Starke Gerüche

Rau

mgr

öße

[m3 ]

Generatorgröße [gramm/Stunde]

Abbildung 1



Generatoren mit Größen bis zu 10 g/Std. benötigen. Eine häufig angewendete Richtformel, die für starke Geruchsbelastungen in der Brandschadensanierung einen Hinweis auf die benötigte Ozonmenge gibt, lautet:

Ozonmenge (g/Std.) = Raumvolumen (m3) x 0,00706 (1)

Für die meisten Anwendungen reicht ein Generator mit 2 - 5 g/Std. aus. Die Ausnahme bilden, wie schon erwähnt, große Räume oder Brandschäden, wo die Geruchsintensität extrem stark sein kann. Hier werden Generatoren bis 10 g/Std. verwendet. Reicht dies nicht aus, so wird empfohlen, mehrere Geräte zu verwenden. Für die Behandlung von Luft werden Ozongeräte

0 5 10 15 20 250.1

1

10

100

1000

Schwache Gerüche

Starke Gerüche

Zeit

[Stu

nden

]

Raumgröße [ x 1000m3]

Abbildung 2

Mittelstarke Gerüche



meist mit Luftbewegern angewendet, um das Ozon so gut wie möglich im Raum zu verteilen. Es wird empfohlen, dass der Generator eine variable Ozoneinstellung hat, und eine Zeitschaltuhr, die es erlaubt, dass der Generator bis zu 24 Stunden an ist, bevor er sich automatisch abschaltet. So kann verhindert werden, dass Personal in den Raum muss, der behandelt wird, um den Generator abzustellen. Stattdessen kann man abwarten, bis das Ozon sich von selbst wieder in Sauerstoff umgewandelt hat und der Zugang so ohne Gefahr ist. Ein weiterer Faktor ist die Dauer der Ozonbehandlung. Abbildung 2 (auf der vorherigen Seite) stellt dar, wie die Behandlungszeit mit Raumgröße und Geruchsintensität variiert. In den 10 Jahren haben sich Erfahrungswerte gebildet, die aussagen, dass für Fälle der Luftreinigung, mit Ausnahme von Brandschäden, eine Behandlungszeit von 8 Stunden meist ausreichend ist. Ist das Problem hiernach nicht beseitigt, so ist es ratsamer eine wiederholte Behandlung anzusetzen, als die Risiken von zu hohen Ozonkonzentrationen einzugehen. Es wird natürlich jedes Unternehmen, das sich mit Ozon tagein tagaus beschäftigt, seine eigenen Vorgehensweisen entwickeln, besonders da die Anwendungsbereiche sehr vielseitig sind. 2.3 Ionisiergeräte Wie in Abschnitt 2.2 erwähnt, gibt es eine Vielzahl an verschiedenen Geräten, die auf Ozonbasis die Luft reinigen. In den U.S.A. und auch seit einiger Zeit hier in Europa sind Ozongeräte auf dem Markt, die sich nicht als Ozongeräte bezeichnen, sondern Ionisiergeräte nennen. Ionisiergerät, weil sie Partikel (größtenteils Staub), die im Raum schweben, aufladen, um sie so aus der Luft zu fällen. Diese Partikel werden dann mit entgegengesetzt aufgeladenen Filtern entfernt, oder sie setzen sich auf Wand, Decke und Fußboden ab und müssen dann mechanisch oder chemisch entfernt werden. Diese Ionisiergeräte entfernen zwar Partikel (wie z.B. jene, die in Tabakrauch enthalten sind) durch ihre Aufladung, sie entfernen aber nicht Gerüche oder Gase und sind bei der Entfernung von größeren Partikeln (wie z.B. Pollen oder Hausstauballergene) weniger effektiv [EPA, 1998]. Zu der Partikelentfernung ist weiter zu bemerken, dass ein Großteil dieser aufgeladenen Partikel für das menschliche Auge nicht sichtbar ist, da diese typischerweise in der Größenordnung zwischen 0,1 und 1 Mikron liegen (1 Mikron = 0,000001 m). Um ein besseres Verständnis zu geben: der typische Durchmesser eines menschlichen Haares liegt bei 100 Mikronen. Dies verdeutlicht ein Risiko der Ionisierung: der Prozess fällt die Partikel zwar aus der Luft, sie müssen aber auch entfernt werden, um eine 100%ige Reinigung zu gewährleisten. Da diese Partikel aber nicht sichtbar sind, ist eine Vernachlässigung dieses wichtigen Schrittes durchaus möglich. Tatsache ist auch, dass diese Ionisiergeräte Ozon produzieren. Der Grund hierfür ist, dass die Ionisiergeräte Ionen durch die Corona-Entladungsmethode generieren (siehe Abschnitt 2.2). Der einzige Unterschied: die Hochspannung ist in den Ionisiergeräten meist niedriger, wodurch die Ozongeneration auch etwas niedriger ausfällt. Hierbei muss angemerkt werden, dass auch diese Geräte über 20 ppm Ozon als Ausgangskonzentration haben können [CEBE, 1998], was weit



über dem Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) und dem Wert, der als lebensgefährlich angesehen wird (siehe Abschnitt 3.1.2), liegt. Die Gefahr für den Anwender: ist ihm nicht bewusst, dass es sich um ein Ozongerät handelt, so wendet er es möglicherweise fälschlich in der Gegenwart von Mitmenschen an und gefährdet diese so! Hierzu muss gesagt werden, dass diese Geräte so wie die Sonozaire-Geräte auch (siehe Anhang IV) in ihrer Ausgangsmenge regelbar sind und so einzustellen sind, dass sie auch in der Gegenwart von Personen angewendet werden können. Da die Ionisiergeräte die gleiche Methode zur Generation von Ionen anwenden, wie sie z. B. Sonozaire-Geräte zur Ozongeneration anwenden, ist es eine logische Schlussfolgerung, dass Ozongeneratoren auch Ionisiergeräte sind. Dies ist tatsächlich der Fall. Hierzu muss gesagt werden, dass die Ionengeneration mit steigender Ozongeneration abnimmt und umgekehrt mit fallender Ozongeneration die Ionengeneration zunimmt. Tatsache ist, dass Ozon in der Zerstörung von Gerüchen am effektivsten ist und die Ionisation eine Nebenerscheinung ist, die als Hauptwirkstoff angepriesen wird, um von dem Begriff Ozon abzulenken, aber in der Wirkung eher unwichtig ist. 2.4 Kalkulation von Ozonkonzentrationen Mit erfahrener Unterstützung der Hersteller und ausführlichem Training werden die Benutzer der Ozongeräte diese ohne Probleme einsetzen können, ohne daß die wirkliche Konzentration eine Rolle spielt. Aber für die Sicherheit am Arbeitsplatz sollten die Anwender dieser Geräte ausreichend Information parat haben, um eine Bandbreite der Konzentration für einen Anwendungsbereich kalkulieren zu können. Die zugrunde liegenden Faktoren/Größen für eine Berechnung der Ozonkonzentrationen sind:

G = Generatorgröße in Gramm pro Stunde (g/Std.)

Omax = Gesamtmenge produziertes Ozon in Gramm

V = Volumen des Raums der behandelt werden soll in Kubikmeter (m3)

C = Ozonkonzentration in Teile pro Million (ppm)

t = Zeit in Stunden Ferner wird noch ein Faktor benötigt, der die Umrechnung von g/m3 in ppm erlaubt. Dieser wird U genannt, und wie er berechnet wurde, kann in Anhang II ersehen werden.

U = 0,00199632 g/m3 = 1 ppm Dieser Wert findet für eine Temperatur von 20°C Anwendung. Bei 25°C würde er



0.00196295g/m3 betragen, oder eine Veränderung von 1,7%, also nicht sehr gravierend. Wie schon oben erwähnt, zersetzt Ozon sich wieder in seine Bestandteile, wenn es nicht mit anderen Substanzen reagiert (5). Das heißt, nach einer gewissen Zeit, wenn kein Ozon mehr generiert wird, hat das Ozon sich wieder vollständig in Sauerstoff umgewandelt. Gleichzeitig hat es aber auch folgende Konsequenz: wird in einem Raum Ozon mit einer konstanten Rate generiert, so muss auch hier, wenn das Ozon nichts mehr hat, womit es reagieren kann, ein Teil des Ozons sich wieder in Sauerstoff zurückverwandeln. Der Zeitraum, in dem das Ozon existiert bevor es sich zurückwandelt, wird als Halbwertzeit bezeichnet. Halbwertzeit darum, weil innerhalb dieser Zeit von der ursprünglichen Konzentration Ozon nur noch die Hälfte zurückbleibt. Das heißt, dass obwohl Ozon generiert wird, verfällt auch ein Teil. Diese beiden Prozesse, Generation und Verfall, konkurrieren miteinander, und man kann mathematisch nachweisen, dass beide Prozesse ab einer gewissen Zeit im Gleichgewicht sind, das heißt die Rate der Generation ist gleich der Rate des Verfalls. Ab diesem Zeitpunkt kann sich die Ozonkonzentration nicht mehr verändern, ceteris paribus (solange alle andern Größen gleich bleiben). Im Klartext bedeutet dies, dass es für jede Situation eine theoretische Ozonkonzentration gibt, die nicht überschritten werden kann. Kennt man diesen Wert, so weiß man, dass dieser Wert das Maximum an Ozon für diese Situation ist. In der Realität gibt es viel Einflussgrößen, die diesen Wert verkleinern, so z.B. Luftfeuchtigkeit und Generatoreffizienz. Die genaue Halbwertzeit für Ozon wurde noch nicht genau festgelegt. In der Literatur findet man Werte zwischen 2 und 13 Minuten. Der am meisten akzeptierte Wert liegt bei 6 Minuten [Allen 1978]. Um den Effekt des Verfalls zu verdeutlichen, folgendes Beispiel:

Man stelle sich vor, zum Zeitpunkt t=0 sind 100 Ozonmoleküle präsent. Nach 6 Minuten sind nur noch die Hälfte da, also 50. Nach 12 Minuten nur noch die Hälfte hiervon, also 25. Nach 18 Minuten sind es nur noch 50% von 25, also 12,5 (rein theoretisch). Nach 24 Minuten sind es nur noch 6,25 und nach einer halben Stunde 3,125. Nach 42 Minuten bedeutet dies, dass weniger als 1% des ursprünglich anwesenden Ozons noch existieren! Aus diesem Grund ist eine Daumenregel, dass 45 - 60 Minuten nach dem der Ozongenerator sich abgestellt hat, der behandelte Raum wieder betretbar ist.

In Anhang III wird mathematisch dargestellt, wie eine Gleichung erhalten wird, die unter idealen Voraussetzungen die maximale Menge an Ozon, die ein Generator unter Berücksichtigung des Verfalls produzieren kann. Hier wird sie einfach aufgeführt, und zwar:

0 < k für kG - = Omax



wobei G die Generationsrate in g/Std. ist, und k die Halbwertkonstante für Ozon ist. Diese Konstante hat einen Wert von:

k = - 6,93147 /Std. (7) Das heißt, unter Anwendung der oben genannten Größen, lässt sich folgende Gleichung erstellen, womit die maximal mögliche Ozonkonzentration sich errechnen lässt:

Cmax (ppm) = G / 6,93147 /V /0,00199632 (8)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.00

250

500

750

1000

Rau

mgr

öße

[m3 ]

Maximale Ozonkonzentration [ppm]

Abbildung 3

Sonozaire 115-ASonozaire 330-ASonozaire 630-A



oder, noch einfacher

Cmax (ppm) = G/V/0,013837 (9) Zum Beispiel, für einen Generator wie das Sonozaire 115-A, mit G= 2g/Std., in einem 200 m3 Raum, erreicht die Ozonkonzentration höchstens einen Wert von:

Cmax = 2/200/0,013837 = 0,7227 ppm Abbildung 3 stellt die maximalen Ozonkonzentrationen graphisch dar, die mit den Sonozairegeräten 115-A, 330-A und 630-A bei höchster Stufe erreicht werden für Raumvolumen bis zu 10.000 m3. Eine weitere Konzentration, die von Interesse ist, ist die der Luft, die direkt aus dem Generator kommt. Zum Beispiel beim Sonozaire 115-A kann man, nimmt man an, dass die Eingangsluft kein Ozon enthält, berechnen, dass die Ausgangskonzentration auf höchster Stufe etwa 12,5 ppm sein wird. Hierzu wird einfach folgende Gleichung angewendet:

Caus = G/F/0,00199632 (10) wo F die Luftumwälzung pro Stunde ist. Abbildung 4 stellt eine Reihe von Kombinationen aus Ozonkonzentration und Luftumwälzung dar, was illustrieren soll, wie die Ausgangskonzentration von der Luftumwälzung abhängig ist. Bei den Sonozairegeräten muss dieser Faktor nicht mit einkalkuliert werden, da alle drei Geräte nur eine fixe Luftumwälzung haben. Die Positionen der drei Geräte sind in Abbildung 4 markiert. Wie schon erwähnt, wird sich der erfahrene Anwender seine eigene Prozedure für die richtigen Einstellungen der einzelnen Parameter entwickeln, welche die Raumgröße, die Geruchsintensität und die Generationsrate und Luftumwälzung des Generators in Betracht ziehen. 2.5 Die Sonozaire Ozongeneratoren Wie bereits erwähnt, vertreibt die CEBE Reinigungschemie GmbH seit 10 Jahren Sonozaire Ozon Generatoren. Diese Geräte gibt es in drei Varianten, den Modellen 115-A, 330-A und 630-A. Tabelle 1 fasst die technischen Daten für diese drei Geräte zusammen. Bei den Raumgrößen für die diese Geräte Anwendung finden, müssen die Faktoren, die in den obigen Abschnitten besprochen wurden, berücksichtigt werden. Besonders bei Brandschadensanierung ist die Geruchsintensität ausschlaggebend für die Größe von Generator, die notwendig ist, und auch die Dauer der Behandlung.



0 5 10 15 20 250

10

20

30

40

50

Luftu

mw

älzu

ng [m

3 /Min

ute]

Ausgangsozonkonzentration [ppm]

Abbildung 4

2 gramm/Stunde5 gramm/Stunde10 gramm/Stunde



Tabelle 1

Modell

115-A

330-A

630-A

Maße (cm)

56,5 x 61,0 x 23,5

61,0 x 61,0 x 35,6

91,4 x 61,0 x 35,6

Gewicht (Kg)

16,8

34,0

45,4

Luftumwälzung (m3/Std.)

80

80

110

Maximale Ozongenration (g/Std.)

2,0

5,0

10,0

Raumvolumen (variiert mit Geruchsintensität) in m3

70 - 425

170 bis 4250

425 - 21240

Brandschaden Raumvolumen (m3)

48

212

1062

Stromverbrauch/Std. (Watt)

70

125

260

Elektroanschluß

220 V/50 Hz

220 V/50 Hz

220 v/50 Hz

Wie schon erwähnt, haben alle drei Geräte einen Schalter, mit dem die Ozongeneration variiert werden kann. Die Zahlen, die auf dem Schalter stehen sind aber irreführend, da der Anstieg an Ozongeneration keineswegs linear erfolgt. Um diesem vorzubeugen, führt Tabelle 2 die ungefähren Ozongenerationsraten auf, die man bei den einzelnen Einstellungen erwarten kann. Wie schon erwähnt, sind diese Zahlen nur ungefähr, da sie von der Temperatur und Luftfeuchtigkeit abhängig sind. In Anhang IV sind Tabellen enthalten, die die maximalen Ozonkonzentrationen für die einzelnen Geräte in ihrem vom Hersteller empfohlenen Raumvolumenbereichen aufführt, und zwar für jede der einstellbaren Stufen.


Tabelle 2

Einstellung\Modell

115-A (g/Std.)

330-A (g/Std.)

630-A (g/Std.)

0

0,0

0,0

0,0

10

0,01

0,03

0,06

20

0,10

0,25

0,50

30

0,24

0,60

1,20

40

0,56

1,40

2,80

50

0,86

2,15

4,30

60

1,32

3,30

6,60

70

1,56

3,90

7,80

80

1,72

4,30

8,60

90

1,88

4,70

9,40

100

2,00

5,00

10,00


3. Sicherheitsmaßnahmen 3.1 Ozon-Standards 3.1.1 Luftqualität In den meisten Industrieländern gibt es Ozon-Standards, die festgelegt werden, um die Öffentlichkeit zu schützen. Dies ist hier in Deutschland genauso der Fall wie in den Vereinigten Staaten. Die Standards in den U.S.A. sind typischerweise strenger als hier, da Erfahrungen mit dem Phänomen Smog öfter und extremer gemacht wurden. Ein gutes Beispiel für die Strenge sind die Autoemissionsgesetze im Staate Kalifornien, die als die strengsten der Welt gelten. In den U.S.A. haben die drei zuständigen Behörden folgenden Standard festgelegt: 0,12 ppm. Dieser Standard wird nur eingehalten, wenn die Zahl der Tage, an denen die durchschnittliche Konzentration, die innerhalb einer Stunde gemessen wird, kleiner gleich 1 ist. Viele Großstädte erreichen diesen Standard nicht. In der Geschichte der höchsten Konzentrationen liegen Werte von 0,1 bis 0,4 ppm [NRC 1991]. Ein typischer Smog-Tag wird Ozonkonzentrationen um die 0,2 ppm haben. Das Resultat ist, dass die meisten Städte einen Katalog an Notmaßnahmen erstellt haben, um diese Konzentrationen kurzfristig zu verringern. Die Öffentlichkeit leidet an einer Fehlinterpretation: sie glaubt zumeist, dass Ozon eine Form der Umweltverschmutzung ist, welche in den Großstädten angetroffen wird. Ozon ist aber eher eine Folge von Smog als eine Ursache. Die Hauptursachen für Smog sind Kohlenmonoxid, Stickstoff und Kohlenwasserstoffe. Wenn diese Substanzen durch einen Mangel an Luftbewegung stagnieren und durch das Sonnenlicht Radiation ausgesetzt werden, resultiert Smog. Ozon wird zur gleichen Zeit durch die erwähnten drei Substanzen und der ultravioletten Strahlung, die im Sonnenlicht enthalten ist, gebildet. Falls überhaupt etwas, könnte das Ozon dabei helfen, die Verschmutzungen zu beseitigen, es ist aber auf keinen Fall die Ursache des Smog. Zusätzlich gibt es eine Studie der amerikanischen Umweltbehörde (EPA), die besagt, dass noch keine negativen Effekte von Ozon, welches in erhöhten Mengen bei Smog gegenwärtig ist, auf die Gesundheit dokumentiert oder demonstriert worden sind [EPA, 1989]. 3.1.2 Arbeitsschutz Hier in Deutschland werden für chemische Substanzen heute sogenannte AGWs (Arbeitsplatzgrenzwerte) festgelegt. Diese ersetzen den vorher üblichen MAK-Wert sowie die Technische Richtkonzentration (TRK). MAK bedeutet schlicht die Maximale Arbeitsplatz Konzentration. Sie ist folgendermaßen definiert: die höchstzulässige Konzentration eines Arbeitsstoffes als Gas, Dampf oder Schwebstoff in der Luft am Arbeitsplatz, die nach dem gegenwärtigen Stand der Kenntnis auch bei wiederholter u[nd] langfristiger, in der Regel tägl[icher] 8stündiger Einwirkung, jedoch bei Einhaltung einer durchschnittl[ichen] Wochenarbeitszeit bis zu 40 Stunden im allgemeinen die Gesundheit der Beschäftigten nicht beeinträchtigt u[nd] diese nicht unangemessen belästigt [VCI, 1996]. Der Arbeitsplatzgrenzwert bezieht sich bei der Exposition auf die Lebensarbeitszeit.Wie der MAK-Wert vorher, ist der AGW aus der Technischen Regel Gefahrstoffe 900 (TRGS 900) erhältlich. Bis die MAK-Werte überarbeitet wurden und als AGWs hier veröffentlicht wurden, können die bisherigen MAK-


Werte weiter verwendet, bzw. angegeben werden. Dieser Wert beträgt für Ozon 0,1 ppm, sowohl hier in Deutschland als auch in den U.S.A. Zusätzlich gibt es in den U.S.A. den Wert, der sofort für das Leben und die Gesundheit gefährlich ist (IDLH), welcher bei 5 ppm liegt [NIOSH, 1994]. Die Schwelle, an der jeder individuell Ozon riechen kann, ist von Mensch zu Mensch unterschiedlich. Die meisten Menschen können Ozon schon bei Konzentrationen von 0,01 bis 0,02 ppm riechen, also 5 - 10 mal unter dem MAK-Wert. Die Geruchsempfindung ist hierbei auch subjektiv. Allgemein wir gesagt, dass unter einer Konzentration von 0,1 ppm Ozon als nelkenähnlicher Geruch wahrgenommen wird. Um den Wert von 0,1 ppm ist der Geruch eher heu ähnlich. Bei höheren Konzenatrtionen hat Ozon einen stechend chlor ähnlichen Geruch. Aber die Nase wird schnell unempfindlich, wie bei allen Gerüchen, und benötigt dann höhere und höhere Konzentrationen, bevor sie es riechen kann. Auf jeden Fall ist es der menschlichen Nase möglich, Ozon unter 0,10 ppm zu riechen, und weit unter dem Wert von 5 ppm. Sie sollten aber auf jeden Fall so angewiesen werden, dass sie bei Riechen von Ozon an die frische Luft gehen und tief durchatmen, um die Lungen von dem Ozon zu reinigen. 3.2 Wirkungen auf die Gesundheit 3.2.1 Akute Effekte Akute Effekte sind solche, die sofort nach Aussetzung gegenüber einer toxischen Substanz eintreten. Für Ozon sind Auswirkungen auf die Gesundheit nach Aussetzung einer exzessiven Konzentration die Irritation der Nase, des Halses und der Lungen, exzessive Flüssigkeit in körperlichem Gewebe (Ödem) und in schwerwiegenden Fällen Blutungen. Eine Aussetzung zu hohen Konzentrationen würde schnell zu Husten, Schmerz beim tiefen Einatmen und schwerfälligem Atmen führen. Glücklicherweise ist die menschliche Nase sehr sensibel gegenüber Ozon und warnt, weit bevor die Ozonkonzentration gefährliche Höhen überschreitet. Der Geruch von Ozon wandelt sich von einem frischen, süßen Geruch zu einem stechenden, unangenehmen und irritierenden Geruch zwischen dem MAK-Wert von 0,1 ppm und dem lebensgefährdenden Wert von 5 ppm. Aus diesem Grund sind diejenigen, die mit Ozon arbeiten, durch ihren eigenen Körper fast gänzlich selbst geschützt, und es werden keine ausführlichen Überwachungs- oder Warnsysteme benötigt, wenn die Sonozairegeräte korrekt angewendet werden. 3.2.2 Chronische Effekte Obwohl es nicht realistisch ist, dass sich eine Person einer gefährlichen Konzentration von Ozon aussetzten würde, führt eine verlängerte Aussetzung zu negativen Effekten auf die Gesundheit, wie zum Beispiel Emphysem oder Bronchitis. Eine Recherche der Literatur fand aber keine dokumentierten Fälle zu diesem Thema. Im Gegensatz dazu kann Ozon zu einer Verbesserung der Gesundheit führen, zum Beispiel durch die Verbesserung der Innenraumluftqualität, wenn es unter Konzentrationen von 0,1 ppm angewandt wird.

Abschnitt 3: Sicherheitsmaßnahmen


3.3 Sicherheit beim Arbeiten mit Ozon Mit einer Grundausbildung im Arbeitsschutz werden die Besitzer und Anwender von Ozongeräten ohne Problem diese anwenden können. Diese Ausbildung ist die Basis für die Sicherheit am Arbeitsplatz und sollte solche Themen wie die Zeitschaltuhren an den Geräten, Isolierung der zu behandelnden Räume, korrekte Wartezeit zwischen der Anwendung und dem Wiederbetreten der Räume, die Lüftung mit Frischluft und die Zutrittskontrolle der zu behandelnden Räume beinhalten. Ozonbehandlung bei extrem hohen Konzentrationen für längere Zeit kann zerstörende Effekte auf Pflanzen, einige Gummiprodukte und Metalle haben. Der vernünftige Anwender wird genügend Ozon verwenden, um die Verschmutzungen zu zerstören, aber es nicht übertreiben, um so ungewünschte Nebeneffekte vermeiden.


4. Prinzipien der Ozonmessung Ozonmessgeräte werden entweder als Überwachungsgeräte oder als Analytikgeräte eingestuft. Die Analytikgeräte sind hochpräzise Instrumente, die entworfen wurden, um Konzentrationen von 1 ppm bis hinunter zu Teilen pro Milliarde zu messen. Preise für solche Instrumente fangen bei 1.500 bis 2.000 € an und steigen. Diese Art von Instrument wird für die Forschung und die Überwachung der Luftqualität, wie in Abschnitt 3.1.1 erwähnt, verwendet. Sie sind aber nicht für die Anwendung von Sonozairegeräten geeignet. Für die Anwendung von Ozongeräten werden eher die Geräte, die als Überwachungsgeräte bezeichnet werden, verwendet. Bei Anwendung von kleinen Geräten wie dem 115-A, wenn die korrekten Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, ist eine Überwachung aber kaum notwendig. Die richtige Verzögerung, Frischluftzufuhr und abgeriegelte Arbeitszonen schließen das unbefugte Betreten dieser Räume und somit eine Aussetzung zu hoher Ozonkonzentrationen fast aus. Die Besitzer dieser Geräte sollten sich aber der möglichen Optionen bezüglich der möglichen Konzentrationsüberwachung bewusst sein. Dieses Wissen schützt das Unternehmen vor Haftungsrisiken. Die Überwachung von Ozon lässt sich in zwei Kategorien aufteilen: Greifproben und Echt-Zeit- Messung. Greifproben werden durch „badges“ (Abzeichen) oder Röhrchen erhalten. Diese Proben werden an die in den Bereichen Tätigen verteilt und an ihrer Kleidung befestigt. Alternativ können sie in den Bereichen aufgehängt werden, wo Ozon angewendet wird, um die Konzentrationen zu überwachen. Das Siegel auf dem Abzeichen oder Röhrchen wird entfernt, und diese werden dann zwischen 30 Minuten und 8 Stunden der Luft ausgesetzt. Sie haben eine ablesbare Skala, wo durch Farbveränderungen die verschiedenen Konzentrationen abgelesen werden können. Diese Methode hat das Problem von schlechter Genauigkeit und Präzision. Die chemischen Reaktionen, durch die Konzentrationen bestimmt werden, sind von der Temperatur stark abhängig. Niedrige Temperaturen verlangsamen die Reaktion und somit die Zeit, bevor ein Ergebnis erzielt wird. Zu hohe Temperaturen beschleunigen die Reaktion und können zu Verfärbungen führen, auch wenn kein Ozon gegenwärtig ist. Dies kann sogar in ungeöffneten Proben geschehen. Die Interpretation der Probenergebnisse ist oft schwierig. Da die Länge der Farbveränderung die Konzentration bestimmt, muss der Anwender das Ende der Verfärbung erkennen können. Manche Verfärbungen sind aber sehr diffus, mit keinem klar erkennbaren Ende, manche haben auch einen ungleichmäßigen Endpunkt. Bestehen Zweifel, sollte immer der höhere Wert genommen werden. Die zweite Gruppe, Echt-Zeit-Geräte, werden für präzisere Messungen von Ozonkonzentrationen angewendet. Diese Instrumente geben kontinuierlich Werte an, und zwar auf einer Echt-Zeit Basis. Sie können Ozonkonzentrationen von 0,01 ppm bis 15 ppm messen. Der Vorteil der erhöhten Präzision und kontinuierlichen Messungen geht mit einem hohen Preis einher. Auch hier sind erst ab 500 € Geräte zu erhalten.

Abschnitt 4: Prinzipien der Ozonmessung


Es muss aber noch einmal erwähnt werden, dass bei Anwendung kleiner Geräte, wenn Sicherheitsmaßnahmen berücksichtigt und getroffen werden, eine Überwachung kaum notwendig ist.

Abschnitt 5: Fragen & Antworten über Ozon


Fragen & Antworten über OZON

1. Frage: „Was ist Ozon?“ Antwort: Ozon ist eine Form von Sauerstoff, die statt der normalen zwei Sauerstoffatome (O2) wie der Sauerstoff in der Atmosphäre, drei Sauerstoffatome enthält (O3). Es ist ein stark reinigendes, purifizierendes Oxidationsgas. Es reagiert mit organischen Substanzen, um lästige Gerüche und Bakterien zu oxidieren (zerstören). 2. Frage: „Warum zerstört Ozon Gerüche? “ Antwort: Das dritte Sauerstoffatom ist nur schwach an die anderen beiden gebunden. Es trennt sich deshalb leicht von diesen, um sich mit anderen Substanzen zu kombinieren. Diese Kombination verursacht die Oxidation (Zerstörung) von geruchsverursachenden Substanzen. 3. Frage: „Was meinen Sie mit Oxidation? Nennen Sie bitte ein Beispiel. “ Antwort: Oxidation ist eine chemische Reaktion, wobei eine Substanz in eine oder mehrere andere Substanz(en) umgewandelt wird. Im menschlichen Körper reagieren Nahrungsmoleküle mit Sauerstoff (O2) und erzeugen so Kohlendioxid (CO 2), Wasser (H 2O) und Energie/Hitze. Ein weiteres Beispiel ist Rost, welcher durch die Oxidation von Eisen mit Wasser entsteht. 4. Frage: „Wie lange ist Ozon schon bekannt? “ Antwort: Ozon wurde 1839 vom deutschen Chemiker Schönbein entdeckt. Es wird seit vielen Jahren als Wasserpurifizierer verwendet. Industrielle Anwendungen sind zum Beispiel Geruchskontrolle, Wasserdesinfizierung, Umweltverschmutzungskontrolle, Sterilisation u.v.m. 5. Frage: „Wie stellt man Ozon her? “ Antwort: Ozon wird kommerziell durch einen elektrischen Prozess hergestellt. In diesem werden zwei Elektroden, durch Luft getrennt, parallel zueinander aufgestellt und mit einem elektrischen Potential durch einen Generator aufgeladen. Die Elektronen, die dieses Potential verursachen, wandern mit hoher Geschwindigkeit von einer Elektrode zur anderen. Durch Kollisionen der Sauerstoffatome mit diesen Elektronen während ihrer Wanderung, die durch ihre hohe Geschwindigkeit viel Energie haben, werden die Sauerstoffatome getrennt. Die einzelnen (O)



verbinden sich dann mit den Diatomen (O2) und bilden so Ozon (O3). Diese Methode wird auch als Arkusentladungsmethode bezeichnet. Ein anderer Weg ist durch ultraviolette Strahlung - wie es in der Natur geschieht. 6. Frage: „Ist Ozon gefährlich? “ Antwort: Ozon ist ein starker, aggressiver Oxidierer, der organische Substanzen angreift. Unsere Körper sind organisch und Ozon kann zwischen schlechten und guten organischen Substanzen nicht differenzieren. Obwohl es keine durch Ozon verursacht dokumentierten Todesfälle gibt, sollte man Ozon mit Vorsicht und Vernunft anwenden. Chlor ist auch ein Oxidierer, und wir haben es gelernt, damit vorsichtig umzugehen und es richtig anzuwenden. Ozon ist in diesem Fall Chlor gleichzusetzen. 7. Frage: „Was sind typische Ozonkonzentrationen, denen man begegnet? “ Antwort:

0,005 - 0,01 ppm: Starke Waldluft 0,03 - 0,12 ppm Innenstadt 0,003 - 0,015 ppm Menschliche Geruchsempfindung 0,1 ppm MAK-Wert 1,0 ppm Menschliche Toleranzgrenze

8. Frage: „Warum nennen Städte Ozonkonzentrationen, wenn sie von Umweltverschmutzung reden ? “ Antwort: Wenn Ozonkonzentrationen in diesem Zusammenhang veröffentlicht werden, wird der Eindruck erweckt, dass Ozon etwas Negatives ist. Tatsache ist, Ozon ist nicht Smog. Ultraviolette Strahlung der Sonne erzeugt Ozon, indem diese Sauerstoffatome (O)von Stickstoffdioxid (NO2), welches durch Autoabgase erzeugt wird, abtrennt und diese sich mit Sauerstoff verbinden. Viele Wissenschaftler argumentieren, dass Ozon Positives bewirkt, da es umweltverschmutzende Substanzen oxidiert. Andere argumentieren, dass es ein direkter Indikator für Autoabgaskonzentrationen ist. Beide haben Recht. Ozon kann in hohen Konzentrationen Pflanzen töten und die menschliche Lunge, die Augen und Nase irritieren. Der Unterschied zwischen Αgutem≅ und Αschlechtem≅ Ozon hängt völlig davon ab, wo es gegenwärtig ist und wie es verwendet wird. Wenn es richtig, in einer genau kontrollierten Umgebung, angewendet wird, ist es sicher. 9. Frage: „Ist Ozon wie Strahlung? “ Antwort: Nein, Ozon emittiert keine penetrierenden Strahlen.



10. Frage: „Was passiert mit Ozon, nachdem es seinen Zweck erfüllt hat? “ Antwort: Das zusätzliche Sauerstoffatom in Ozon reagiert mit anderen Substanzen und erfährt so eine chemische Reaktion. Die übrigbleibenden zwei Sauerstoffatome stellen normalen atmosphärischen Sauerstoff (O2) dar. 11. Frage: „Wie riecht Ozon? “ Antwort: Der mit Ozon verbundene charakteristische Geruch kann gleich nach einem Gewitter oder in der Nähe von Fotokopierern, Druckern oder elektrischen Motoren gerochen werden, da alle Ozon generieren. Er wird auch mit dem Geruch frisch gewaschener Bettwäsche verbunden. 12. Frage: „Ist es O.K., Ozon einzuatmen? “ Antwort: Wir alle atmen Ozon ein, welcher durch die Natur gebildet wird. Wir sollten es aber vermeiden, uns zu hohen Ozonkonzentrationen auszusetzen. 13. Frage: „Wie bildet sich Ozon in der Natur? “ Antwort: Bäume emittieren Kohlenwasserstoffe als Nebenprodukte der Photosynthese, welche zusammen mit Sonnenlicht Ozon bilden. Die elektrische Entladung in einem Gewitter verursacht auch Ozon. Deshalb riecht die Luft immer so frisch nach einem Gewitter. 14. Frage: „Ich habe gehört, dass Ozon verwendet wird, z.B. in Büroräumen, Zuhause und in Krankenhäusern, während Menschen sich dort aufhalten! “ Antwort: Das Anwenden von Ozon, während Menschen sich in diesen Räumlichkeiten aufhalten, ist nicht ratsam. Wenn die Ozonkonzentration auf die Menschen nicht wirkt, dann wird sie auch nicht das Geruchsproblem lösen. Es ist einfach nicht gesund, Ozon absichtlich und auf Dauer einzuatmen. Die normale Vorgehensweise ist es, den leeren Raum mit Ozon zu sterilisieren, das Ozon dann zu evakuieren und erst dann wieder Zutritt zu gewähren. Hierdurch werden die Gerüche zerstört, gleichzeitig kommt aber niemand zu Schaden. 15. Frage: „Wie lange hält Ozon? “ Antwort: Die Haltbarkeit von Ozon ist direkt von der Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Wetterlage und den reaktiven Substanzen, die gegenwärtig sind, abhängig. Ozon beginnt sich sofort nach seiner



Bildung zu zersetzen, hat aber eine Halbwertzeit von 2 bis 20 Minuten in trockener Luft; nach dieser Zeit bildet es sich in das diatomare Sauerstoff (O2) zurück, sofern es nicht schon mit anderen Substanzen reagiert hat. 16. Frage: „Was sind die ersten Symptome, die mit einer erhöhten Exposition von Ozon verbunden sind? “ Antwort: Einige physische Symptome von erhöhter Ozonexposition sind: wässrige Augen, Atemschwierigkeit, besonders während körperlicher Anstrengung, oder Nasenirritationen. 17. Frage: „Schadet Ozon Hauspflanzen? “ Antwort: Es zerstört Gummibäume und empfindliche Hauspflanzen, wenn sehr hohe Dosierungen angewendet werden. 18. Frage: „Ab welcher Konzentration kann der Mensch Ozon riechen? “ Antwort: Die Konzentration hängt von der Sensibilität der jeweiligen Person ab. Durchschnittlich aber kann man es ab 0,003 - 0,015 ppm riechen. Ozongeruch wird bei 1,0 ppm unerträglich, weit eher als eine toxische Höhe erreicht wird. 19. Frage: „Beschädigt Ozon meine Möbel oder Textilien in meinem Haus, Boot oder Auto? “ Antwort: In hunderten von Anwendungssituationen hatten wir bisher kein Problem. 20. Frage: „Kann ich meine Haustiere im Haus lassen, während ein Sonozaire Gerät verwendet wird? “ Antwort: Nein. Da das durchschnittliche Haustier kleiner als der Mensch ist, ist seine Toleranz auch entsprechend geringer. 21. Frage: „Wie vergleicht sich Ozon mit Chlor? “ Antwort: Chlor wird als Oxidierer z.B. in Trinkwasser verwendet. Es hinterlässt aber einen chemischen Geschmack und Geruchsrückstände, wogegen Ozon sich in normalen Sauerstoff zurückverwandelt, also rückstandsfrei bleibt. Ozon ist außerdem um ein Vielfaches stärker als



Chlor. 22. Frage: „Hätte Ozon die berühmte ΑLegionärskrankheit von 1976", welche 29 Messebesucher durch Bakterien, die durch das Hausluftsystem verbreitet wurden, tötete, verhindern können? “ Antwort: Die Legionärskrankheit bildete den Ursprung für die Bezeichnung ΑSick Building Syndrom≅ oder ΑKrankes Gebäude Syndrom≅. Ja, Ozon hätte die Luftkanäle sterilisieren können und so die Legionärskrankheit verhindern können. 23. Frage: „Kann Ozon ein krankes Gebäude heilen? “ Antwort: Ja, ein krankes Gebäude wird durch abgedichtete Gebäude, wo zu wenig Luft zirkuliert, verursacht. Gerüche, Bakterien, Formaldehyd, Pestizide, Rauch und Kohlenmonoxid bauen sich auf und verursachen eine Gesundheitsgefährdung. Ozon oxidiert die Gründe für ein krankes Gebäude. 24. Frage: „Gibt es Todesfälle, die durch Ozon verursacht wurden? “ Antwort: Es gibt bis heute keine Dokumentation, die dies belegt. 25. Frage: „Verwendet die Industrie Ozon, um Umweltverschmutzungen zu verhindern? “ Antwort: Einige Industrieanlagen behandeln ihre Emissionen mit Ozon. Fiberglasfabriken, Farbfabriken, Lebensmittelverarbeitungsanlagen und die Petroleumindustrie verwenden alle in gewissem Maße Ozon. Es wird auch für die Kontrolle des Alterns von Käse und für das Verhindern von Lebensmittelverderb verwendet. 26. Frage: „Könnten wir ein Sonozairegerät in ein schimmeliges, rauchiges Zimmer stellen und es sterilisieren? “ Antwort: Ja. Die Gerüche werden permanent entfernt und der Schimmel abgetötet, vorausgesetzt, die Gerüche werden nicht wieder erneut in dem Zimmer produziert.



27. Frage: „Welche Substanzen tötet Ozon? “ Antwort: Ozon tötet folgende Substanzen: Luftgetragene Bakterien oder Hefen, Rauch - Rauchgerüche, Sporen, Viren, Pilze, Pollen, Kohlenwasserstoffe, flüchtige organische Verbindungen, Farbdämpfe, Müllgerüche, Fischgerüche, Sanitärgerüche, Haustiergerüche, Abgase von Kraftfahrzeugen, Toxine und in der Luft getragene Ketone von Isolierungen, Teppichen und Möbeln. 28. Frage: „Wird Ozon für die Lagerung und Konservierung von Lebensmitteln verwendet? “ Antwort: Ozon ist sehr effektiv in der Verlängerung der Haltbarkeit von Lebensmitteln bei niedrigen Temperaturen. Ozon wurde in dieser Anwendung das erste Mal in Cologne, Frankreich, im Jahre 1900 angewendet. Eine beträchtliche Verringerung der Bazillenzahlen auf der Fleischoberfläche wurde festgestellt. Ozon kann die Haltbarkeit von Fleisch um bis zu 40% verlängern. Ozon wird auch für die Alterungskontrolle von Käse verwendet. Es hinterlässt keine chemischen Rückstände, keinen zusätzlichen Geruch oder Geschmack. 29. Frage: „Halten Lebensmittel länger, wenn sie Ozon ausgesetzt werden? “ Antwort: Ja. Ozon tötet Bakterien in der Luft und auf Oberflächen, Pilze und Schimmelsporen. Hierdurch werden die häufigsten Gründe für den Verderb von Lebensmitteln eliminiert. 30. Frage: „Ich habe gehört, dass Ozon in der Eierindustrie verwendet wird. Wie? “ Antwort: Bis Ende der 30er Jahre verwendeten mehr als 80% von Läden in den U.S.A., die Eier verkauften, Ozon, um die Luft zu sterilisieren und so die Haltbarkeit der Eier zu verlängern. 31. Frage: „Wie wird Rindfleisch mit Ozon behandelt? “ Antwort: Das Rindfleisch selbst wird nicht behandelt, sondern die Luft oder die Kühlschrankatmosphäre. 32. Frage: „Um ein Auto, Zimmer oder Boot zu behandeln, sollten wir nicht das Sonozairegerät in die Räumlichkeit stellen und die Luft recyceln? “ Antwort: Ja, um die Dosierung zu maximieren und die Behandlungszeit zu minimieren, sollte die Luft



recyceld werden, da das Ozon aus dem Generator austritt, mit den Gerüchen reagiert und als Sauerstoff wieder in den Generator eintritt, wo es dann wieder in Ozon umgewandelt wird. 33. Frage: „Kann Ozon die miefigen Gerüche aus meinem Boot entfernen? “ Antwort: Ja. Ozon funktioniert besonders gut bei luftgetragenem Schimmel in Booten. Ein Boot mit viel Schimmel wird aussehen, als ob es weiß eingepudert wurde, nachdem es mit Ozon behandelt wurde. Dies lässt sich leicht aufsaugen. Das Puder ist oxidierter Schimmel. 34. Frage: „Warum verwenden Gewächshäuser Ozon? “ Antwort: Ozon kann ohne Problem in Gewächshäusern angewendet werden, um luftgetragene Pilze, Schimmel und Bakterien zu vernichten. 35. Frage: „Können wir Zigarettengeruch aus Autos entfernen? “ Antwort: Ja. Ozon vernichtet den Geruch auf Dauer. 36. Frage: „Wie sieht das mit einem Hotelzimmer aus, welches stark nach Zigarettenrauch und Schimmel riecht? “ Antwort: Angenommen das Zimmer ist 4 m Η 5 m Η 2,50 m, oder 50 m3, dann brauchen Sie etwa 15 bis 30 Minuten mit einem Sonozairegerät in diesem Raum, um die Gerüche zu zerstören. 37. Frage: „Kann Ozon von einer Wäscherei verwendet werden, um Rauch und Schimmel aus Textilien zu entfernen?“ Antwort: Ja, dies ist ein ausgezeichneter Anwendungsbereich. Eine Plastiktüte sollte über diese gestülpt werden, wo Ozon am oberen Ende zugeführt wird und am unteren Ende austritt. 38. Frage: „Was ist der zurückbleibende Geruch, nachdem ein Zimmer mit Ozon behandelt wurde und gelüftet wurde? “ Antwort: Der zurückbleibende Geruch besteht aus einer Reihe harmloser Verbindungen, die durch die Reaktion von ungesättigten organischen Substanzen mit Ozon verursacht wurden, und mit Ozon, welches noch im Teppich oder in Möbeln steckt.



39. Frage: „Was beeinflusst den Zeitaufwand, der nötig ist, um einen bestimmten Gegenstand oder eine bestimmte Räumlichkeit zu sterilisieren? “ Antwort: Der notwendige Zeitaufwand, um eine Räumlichkeit oder einen Gegenstand zu sterilisieren, hängt von der Temperatur, Luftfeuchtigkeit und der Konzentration reaktiver Substanzen ab, die dort gegenwärtig/enthalten sind. 40. Frage: „Wieviel Zeit muss ich abwarten, nachdem mein Boot, meine Wohnung oder mein Auto mit Ozon behandelt wurde, bis ich sie wieder betreten darf?“ Antwort: Es wird empfohlen, dass die Räumlichkeit gründlich gelüftet wurde, nachdem Ozon angewendet wurde. Ungefähre Lüftungszeiten sind:

Auto - 5 Minuten Bootskabine - 20 Minuten Haus - 30 Minuten

41. Frage: „Wenn ich eine Räumlichkeit betreten muss, die eine hohe Ozonkonzentration hat, was für Vorsichtsmaßnahmen muss ich berücksichtigen? “ Antwort: Sie sollten den genauen Ablauf Ihres Aufenthaltes einplanen, um Ihre Expositionszeit zu minimieren. Zusätzlich sollten Sie einen geeigneten Atemschutz tragen. 42. Frage: „Wie kann ich selbst feststellen, ob Ozon wirklich funktioniert? “ Antwort: Nehmen Sie ein nasses Handtuch, lassen sie es Schimmel ansammeln, tun Sie es in eine Plastiktüte, und blasen Sie Ozon in die Tüte für ca. 20 Minuten. Sie werden sehen, wie gut es funktioniert. Ein noch besserer Vorschlag: versuchen Sie es mit den Fußballschuhen, an die sich niemand heranwagt. 43. Frage: „Ich bin daran interessiert, Ozon zu meinem Geschäft zu machen. Was muss ich tun? “ Antwort: Lassen Sie sich von uns beraten. Wir werden Ihnen genau sagen, was Sie dazu benötigen. Wenn Sie in einer verwandten Branche wie



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Literaturverzeichnis Allen, R.J., „Characterization of Potential Indoor Sources of Ozone“, American Industrial Hygiene Association Journal, Vol. 39, 1978. Berry, Michael A., „Protecting the Built Environment: Cleaning for Health“, Tricomm 21st Press, Chapel Hill, North Carolina, 1994. CEBE Reinigungschemie GmbH, Interne Meßergebnisse für ein Ionisiergerät, März 1998. Dobson, G.M.B., „Ozone in the Atmosphere“, 1968. EPA Study: „Battling Smog: A Plan for Action“, Nr. 93, Center for the Study of American Business at Washington University, St. Louis, Missouri, 1989. EPA, „EPA Assessment of Ionizers and other Ozone Generating Air Cleansers“, 1998. Godish, Thad, „Sick Buildings“, Lewis Publishers, Chelsea, Michigan, 1991. Kay, Jack, et al., „Indoor Air Pollution“, Lewis Publishers, Chelsea, Michigan, 1995. National Research Council (NRC), „Rethinking the Ozone Problem in Urban and Regional Air Pollution“, 1991. National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH), „Guide to Chemical Hazards“, June 1994. Sexton, Ken, „An Inside Look at Air Pollution“, EPA Journal, October-December 1993, Seite 9-13. Verband der Chemischen Industrie (VCI), „Umwelt und Chemie von A-Z“, 10. Auflage, Verlag Herder, Freiburg, 1996. Warneck, P., „Chemistry of the Natural Atmosphere“, 1988. Washington State Interagency Task Force on Indoor Air Quality, „Indoor Air Quality Report“, Olympia, Washington, June 1990. Whitten, Robert C., and Sheo S. Prasad, „Ozone in the Free Atmosphere“, Van Nostrand Reinhold Publishers, New York, 1985.

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Anhang I: Reaktionen von Ozon mit häufig vorkommenden chemischen Substanzen Die meisten Chemikalien, denen man im Reinigungssektor begegnet, sind organischer Natur. Organisch bezieht sich hier nicht auf Pflanzen und Tiere, sondern darauf, daß diese Chemikalien Kohlenstoff beinhalten. Ozon reagiert mit diesen Substanzen ähnlich wie bei der normalen Verbrennung. Beide Prozesse geben Wasser und Kohlendioxid ab. Ozon reagiert auch mit den anderen Elementen in diesen Verbindungen und produziert durch seine Reaktion das Oxid mit der höchsten Oxidationsnummer. Die höchste, weil Ozon so stark oxidierend ist. Ozon reagiert auch mit einigen anorganischen Substanzen (enthalten keinen Kohlenstoff), es gibt aber auch viele, die nicht mit Ozon reagieren. Auf den folgenden Seiten finden Sie Reaktionen, die nach gewissen funktionellen Gruppen gruppiert sind. Die Reaktion für diese eine Substanz kann auf andere Substanzen der funktionellen Gruppe analog angewendet werden, wie z.B. Essigsäure und Ameisensäure. A. Säuren, Alkohole, Aldehyde und Ketone 1. Essigsäure, CH3COOH

CH3COOH + 4O3 2CO2 +2H2O +4O2 2. Aceton, CH3COCH3

CH3COCH3 + 8O3 3CO2 +3H2O +8O2 3. n-Butylacetat, C6H12O2

C6H12O2 + 16O3 6CO2 +6H2O +16O2 4. Butylglykol, C6H14O2

C6H14O2 + 17O3 6CO2 +7H2O +4O2 5. Cetylalkohol, C3(CH2)15OH

C3(CH2)15OH + 48O3 16CO2 +17H2O +48O2 6. Formaldehyd, HCHO

HCHO + 2O3 CO2 +H2O +2O2

Anhang I: Reaktionen von Ozon mit häufig vorkommenden chemischen Substanzen


7. Isopropylalkohol, CH3CHOHCH3

CH3CHOHCH3 + 9O3 3CO2 +4H2O +9O2

8. Glycerol, CH2OHCHOHCH2OH

CH2OHCHOHCH2OH + 7O3 3CO2 +4H2O +7O2 9. Methacrylsäure, CH2C(CH3)COOH

CH2C(CH3)COOH + 9O3 4CO2 +3H2O +9O2 10. Methyl-Ethyl Keton (MEK), CH3COC2H5

CH3COC2H5 + 11O3 4CO2 +4H2O +11O2 11. Propylenglyol, C3H8O2

C3H8O2 + 8O3 3CO2 +4H2O +8O2

B. Aromatische Verbindungen 1. Benzol, C6H6

C6H6 + 11O3 6CO2 +3H2O +11O2 2. Benzylalkohol, C6H5CH2OH

C6H5CH2OH + 17O3 7CO2 +4H2O +17O2 3. n-Butylphthalat, C12H14O4

C12H14O4 + 27O3 12CO2 +7H2O +27O2 4. Camphor, C10H16O4

C10H16O4 + 27O3 10CO2 +8H2O +27O2 5. p-Phenylendiamin, C6H8N2

C6H8N2 + 16O3 6CO2 +4H2O+ N2 +16O2



6. Resorcinol, C6H6O2

C6H6O2 + 13O3 6CO2 +3H2O +13O2 7. Styrol, C6H5CHCH2

C6H5CHCH2 + 20O3 8CO2 +4H2O +20O2 8. Tricresylphosphat, C21H21PO4

C21H21PO4 + 102O3 42CO2 +21H2O + P2O5 +102O2 9. Toluol, C6H5CH3

C6H5CH3 + 18O3 7CO2 +4H2O +18O2 10. Xylol, C6H4(CH3)2

C6H4(CH3)2 + 21O3 8CO2 +5H2O +21O2 C. Aliphatische Verbindungen 1. Isobutan, C4H10

C4H10 + 13O3 4CO2 +5H2O +13O2 2. Flüssiges Petroleum, CnH2n+2

CnH2n+2 + (3n+1)O3 nCO2 +(n+1)H2O +(3n+1)O2 3. Propan, C3H8

C3H8 + 10O3 3CO2 +4H2O +10O2 D. Chloride 1. Dichlormethan, CH2Cl2

CH2Cl2 + 4O3 CO2 +H2O + Cl2O +4O2 2. Chloroform, CHCl3

CHCl3 + 14O3 4CO2 +3H2O + 3Cl2O +14O2 3. Perchloroethylen, CCl2CCl2



CCl2CCl2 + 6O3 2CO2 + 2Cl2O +6O2

4. Trichloroethylen, CHClCCl2

CHClCCl2 + 12O3 4CO2 +H2O + 3Cl2O +12O2 E. Stickstoffverbindungen 1. Wasserstoffcyanid, HCN

HCN + 5O3 2CO2 +2H2O+ N2 +5O2 2. Aminophenol, CH3C6H4NH2

CH3C6H4NH2 + 37O3 14CO2 +9H2O+ N2 +37O2 3. Amoniak, NH3

NH3 + 3O3 3H2O+ N2 +3O2 4. Ammonium persulfat, (NH4)2S2O8

(NH4)2S2O8 + 3O3 H2S2O8 +3H2O+ N2 +13O2 ACHTUNG: Perschwefelsäure (H2S2O8)ist eine sehr unstabile Substanz, die Sauerstoff unter Hitzeeinwirkung abgibt und sich in Schwefelsäure umbildet (H2SO4). 5. EDTA, C10H16N2O8

C10H16N2O8 + 20O3 10CO2 +8H2O+ N2 +20O2 6. Ethanolamin, NH2CH2CH2OH

NH2CH2CH2OH + 13O3 4CO2 +7H2O+ N2 +13O2 F. Schwefelverbindungen 1. Natrium bisulfit, NaHSO3

NaHSO3 + O3 NaHSO4 + O2 2. Thioglykolsäure, HSCH2COOH



HSCH2COOH + 7O3 2CO2 +2H2O+ SO3 +7O2 G. Andere 1. Nichtionische Tenside, CxHy

CxHy + O3 CO2 +H2O+ O2 H. Verbindungen, die nicht mit Ozon reagieren 1. Calcium Oxid, CaO 2. Wasserstoffperoxid, H2O2 3. Phosphorsäure, H3PO4 4. Kalium persulfat, KS2O8 5. Silika, SiO2 6. Natrium bromat, NaBrO3 7. Natrium persulfat, Na2S2O8 8. Tetranatrium pyrophosphat, Na4P2O7 9. Titan dioxid, TiO2

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Anhang II: Kalkulation eines Umrechnungsfaktors von g/m3 in ppm Um einen Umrechnungsfaktor berechnen zu können, muß erst einmal festgestellt werden, wieviel Ozon bei einem Druck von einer Atmosphäre und einer Temperatur von 20°C (293,15 K) in einem Kubikmeter enthalten wären, wenn kein anderes Gas gegenwärtig ist. Hierzu verwenden wir das Gesetz für ideale Gase. Dies wird folgendermaßen geschrieben:

pV = nRT (II-1) wobei p der Druck in Atmosphären ist (atm), V das Volumen in Kubikmeter (m3), n die Anzahl Mole Gas (mol), R die Universalgaskonstante (atm m3/mol K) und T die Temperatur in Kelvin (°C+273,15) ist. Die Universalgaskonstante hat in den oben erwähnten Einheiten einen Wert von:

R = 8,2057 x 10-5 atm m3/mol K (II-2) Nehmen wir die uns bekannten Werte, und setzen sie in (I-1) ein, so erhalten wir für n:

n = 41,59 mol/m3 (II-3) Um das Gewicht kalkulieren zu können, brauchen wir das Molekulargewicht von Ozon, welches einen Wert von

M = 47,9982 g/mol (II-4) Das Gewicht Ozon, welches bei einer Atmosphäre Druck und einer Temperatur von 20°C in einem Kubikmeter enthalten ist, ist also

m = nM = 1.996,32 g/m3 (II-5) Dieses Gewicht repräsentiert 1.000.000 ppm. Also ist 1 ppm genau:

1 ppm = 0,00199632 g/m3 (II-6)

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Anhang III: Berechnung der maximalen Ozonkonzentration bei simultaner Generation und Verfall Die Generation des Ozons in den Sonozaire-Geräten kann als lineare Gleichung dargestellt werden:

wobei c die Ozonmenge zur Zeit t darstellt, und a die Generationsrate ist. Bei Verfall des Ozons ohne weitere Generation kann die Menge nach folgender Gleichung berechnet werden:

wobei c0 die Ausgangsmenge ist und k die Verfallkonstante ist. Findet Ozongeneration und -verfall simultan, das heißt gleichzeitig, statt, so kommt man zu folgender Schlussfolgerung:

Nur einen unendlich kurzen Moment nach t=0 ist die Generation von Ozon mit Verfall gleich der Generation von Ozon ohne Verfall, da ein Verfall mit der Gegenwart von Ozon schon beginnt.

Diese Schlussfolgerung führt zu folgender mathematischer Repräsentation:

das heisst, die Konzentration zu jeder Zeit t ist gleich die Summe (das Integral) aller Konzentrationen von t=0 bis t=t. Nur hierdurch wird berücksichtigt, dass obwohl Ozon zwar verfällt, auch gleichzeitig Ozon generiert wird. Das Integral läßt sich berechnen:

Prüfe: bei t=0 muss auch c=0 sein:

ta = c

e c = c t k0

dt e a = | c t kt

0t = t ∫

( )1 - e ka =

ka - e k

a = e ka = | c t kt k

t

0

t kt = t |

0 = ka -

ka = | c 0 = t

Anhang IV: Maximale Ozonkonzentrationen für die Sonozaire-Geräte

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Bei simultaner Generation und Verfall muss die Konzentration irgendwann ein Maximum erreichen, wo die Raten der Generation und des Verfalls gleich sind (der Verfall ist ja von der Menge Ozon und ihrer Rate abhängig). Dieses Maximum kann man berechnen, indem man die Summe (das Integral) von t=0 bis t= unendlich berechnet:

Diese Gleichung wird:

Also bei Verfall, das heißt in dem Bereich, wo k<0, wird der erste Teil der rechten Seite von (III-7) gleich Null, wenn t=unendlich. Man kann also schreiben:

dt e a = c t k

0∫∞

max

ka - e k

a = c )( k ∞max

0 < k für ka - = cmax


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Maximale Ozonkonzentration in ppm für das Sonozaire 115-A;

abhängig von der Einstellung und der Raumgröße

Stufe Raum (Kubikmeter)

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

10 0,072 0,723 1,734 4,047 6,215 9,539 11,274 12,430 13,586 14,454

25 0,029 0,289 0,694 1,619 2,486 3,816 4,510 4,972 5,435 5,781

50 0,014 0,145 0,347 0,809 1,243 1,908 2,255 2,486 2,717 2,891

75 0,010 0,096 0,231 0,540 0,829 1,272 1,503 1,657 1,812 1,927

100 0,007 0,072 0,173 0,405 0,622 0,954 1,127 1,243 1,359 1,445

150 0,005 0,048 0,116 0,270 0,414 0,636 0,752 0,829 0,906 0,964

200 0,004 0,036 0,087 0,202 0,311 0,477 0,564 0,622 0,679 0,723

250 0,003 0,029 0,069 0,162 0,249 0,382 0,451 0,497 0,543 0,578

300 0,002 0,024 0,058 0,135 0,207 0,318 0,376 0,414 0,453 0,482

350 0,002 0,021 0,050 0,116 0,178 0,273 0,322 0,355 0,388 0,413

400 0,002 0,018 0,043 0,101 0,155 0,238 0,282 0,311 0,340 0,361

450 0,002 0,016 0,039 0,090 0,138 0,212 0,251 0,276 0,302 0,321

500 0,001 0,014 0,035 0,081 0,124 0,191 0,225 0,249 0,272 0,289

550 0,001 0,013 0,032 0,074 0,113 0,173 0,205 0,226 0,247 0,263

600 0,001 0,012 0,029 0,067 0,104 0,159 0,188 0,207 0,226 0,241

650 0,001 0,011 0,027 0,062 0,096 0,147 0,173 0,191 0,209 0,222

700 0,001 0,010 0,025 0,058 0,089 0,136 0,161 0,178 0,194 0,206

750 0,001 0,010 0,023 0,054 0,083 0,127 0,150 0,166 0,181 0,193

800 0,001 0,009 0,022 0,051 0,078 0,119 0,141 0,155 0,170 0,181

850 0,001 0,009 0,020 0,048 0,073 0,112 0,133 0,146 0,160 0,170

900 0,001 0,008 0,019 0,045 0,069 0,106 0,125 0,138 0,151 0,161

950 0,001 0,008 0,018 0,043 0,065 0,100 0,119 0,131 0,143 0,152

1000 0,001 0,007 0,017 0,040 0,062 0,095 0,113 0,124 0,136 0,145

1250 0,001 0,006 0,014 0,032 0,050 0,076 0,090 0,099 0,109 0,116

1500 0,000 0,005 0,012 0,027 0,041 0,064 0,075 0,083 0,091 0,096

1750 0,000 0,004 0,010 0,023 0,036 0,055 0,064 0,071 0,078 0,083

2000 0,000 0,004 0,009 0,020 0,031 0,048 0,056 0,062 0,068 0,072




abhängig von der Einstellung und der Raumgröße Stufe Raum (Kubikmeter)

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

10 0,217 1,807 4,336 10,117 15,538 23,848 28,184 31,075 33,966 36,134

25 0,087 0,723 1,734 4,047 6,215 9,539 11,274 12,430 13,586 14,454

50 0,043 0,361 0,867 2,023 3,108 4,770 5,637 6,215 6,793 7,227

75 0,029 0,241 0,578 1,349 2,072 3,180 3,758 4,143 4,529 4,818

100 0,022 0,181 0,434 1,012 1,554 2,385 2,818 3,108 3,397 3,613

150 0,014 0,120 0,289 0,674 1,036 1,590 1,879 2,072 2,264 2,409

200 0,011 0,090 0,217 0,506 0,777 1,192 1,409 1,554 1,698 1,807

250 0,009 0,072 0,173 0,405 0,622 0,954 1,127 1,243 1,359 1,445

300 0,007 0,060 0,145 0,337 0,518 0,795 0,939 1,036 1,132 1,204

350 0,006 0,052 0,124 0,289 0,444 0,681 0,805 0,888 0,970 1,032

400 0,005 0,045 0,108 0,253 0,388 0,596 0,705 0,777 0,849 0,903

450 0,005 0,040 0,096 0,225 0,345 0,530 0,626 0,691 0,755 0,803

500 0,004 0,036 0,087 0,202 0,311 0,477 0,564 0,622 0,679 0,723

550 0,004 0,033 0,079 0,184 0,283 0,434 0,512 0,565 0,618 0,657

600 0,004 0,030 0,072 0,169 0,259 0,397 0,470 0,518 0,566 0,602

650 0,003 0,028 0,067 0,156 0,239 0,367 0,434 0,478 0,523 0,556

700 0,003 0,026 0,062 0,145 0,222 0,341 0,403 0,444 0,485 0,516

750 0,003 0,024 0,058 0,135 0,207 0,318 0,376 0,414 0,453 0,482

800 0,003 0,023 0,054 0,126 0,194 0,298 0,352 0,388 0,425 0,452

850 0,003 0,021 0,051 0,119 0,183 0,281 0,332 0,366 0,400 0,425

900 0,002 0,020 0,048 0,112 0,173 0,265 0,313 0,345 0,377 0,401

950 0,002 0,019 0,046 0,106 0,164 0,251 0,297 0,327 0,358 0,380

1000 0,002 0,018 0,043 0,101 0,155 0,238 0,282 0,311 0,340 0,361

1250 0,002 0,014 0,035 0,081 0,124 0,191 0,225 0,249 0,272 0,289

1500 0,001 0,012 0,029 0,067 0,104 0,159 0,188 0,207 0,226 0,241

1750 0,001 0,010 0,025 0,058 0,089 0,136 0,161 0,178 0,194 0,206

2000 0,001 0,009 0,022 0,051 0,078 0,119 0,141 0,155 0,170 0,181




abhängig von der Einstellung und der Raumgröße Stufe Raum (Kubikmeter)

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

10 0,434 3,613 8,672 20,235 31,075 47,697 56,369 62,150 67,932 72,268

25 0,173 1,445 3,469 8,094 12,430 19,079 22,548 24,860 27,173 28,907

50 0,087 0,723 1,734 4,047 6,215 9,539 11,274 12,430 13,586 14,454

75 0,058 0,482 1,156 2,698 4,143 6,360 7,516 8,287 9,058 9,636

100 0,043 0,361 0,867 2,023 3,108 4,770 5,637 6,215 6,793 7,227

150 0,029 0,241 0,578 1,349 2,072 3,180 3,758 4,143 4,529 4,818

200 0,022 0,181 0,434 1,012 1,554 2,385 2,818 3,108 3,397 3,613

250 0,017 0,145 0,347 0,809 1,243 1,908 2,255 2,486 2,717 2,891

300 0,014 0,120 0,289 0,674 1,036 1,590 1,879 2,072 2,264 2,409

350 0,012 0,103 0,248 0,578 0,888 1,363 1,611 1,776 1,941 2,065

400 0,011 0,090 0,217 0,506 0,777 1,192 1,409 1,554 1,698 1,807

450 0,010 0,080 0,193 0,450 0,691 1,060 1,253 1,381 1,510 1,606

500 0,009 0,072 0,173 0,405 0,622 0,954 1,127 1,243 1,359 1,445

550 0,008 0,066 0,158 0,368 0,565 0,867 1,025 1,130 1,235 1,314

600 0,007 0,060 0,145 0,337 0,518 0,795 0,939 1,036 1,132 1,204

650 0,007 0,056 0,133 0,311 0,478 0,734 0,867 0,956 1,045 1,112

700 0,006 0,052 0,124 0,289 0,444 0,681 0,805 0,888 0,970 1,032

750 0,006 0,048 0,116 0,270 0,414 0,636 0,752 0,829 0,906 0,964

800 0,005 0,045 0,108 0,253 0,388 0,596 0,705 0,777 0,849 0,903

850 0,005 0,043 0,102 0,238 0,366 0,561 0,663 0,731 0,799 0,850

900 0,005 0,040 0,096 0,225 0,345 0,530 0,626 0,691 0,755 0,803

950 0,005 0,038 0,091 0,213 0,327 0,502 0,593 0,654 0,715 0,761

1000 0,004 0,036 0,087 0,202 0,311 0,477 0,564 0,622 0,679 0,723

1250 0,003 0,029 0,069 0,162 0,249 0,382 0,451 0,497 0,543 0,578

1500 0,003 0,024 0,058 0,135 0,207 0,318 0,376 0,414 0,453 0,482

1750 0,002 0,021 0,050 0,116 0,178 0,273 0,322 0,355 0,388 0,413

2000 0,002 0,018 0,043 0,101 0,155 0,238 0,282 0,311 0,340 0,361

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