Ozonowanie a węgiel aktywny: Kompleksowe podejście do oczyszczania

Szczegóły: Opublikowano: 04. December 2025

Oczyszczanie powietrza jest istotnym elementem dbania o zdrowie i komfort życia. Chociaż ozonowanie jest jedną z metod dezynfekcji, istnieje wiele alternatywnych rozwiązań, które mogą być równie skuteczne, a jednocześnie bezpieczniejsze dla ludzi, zwierząt i roślin.

Ozonowanie: Skuteczna metoda dezynfekcji

Ozon jest wysoce reaktywną odmianą tlenu, składającą się z trójatomowych cząsteczek, znaną jako jeden z najskuteczniejszych środków dezynfekcyjnych. W naturze powstaje pod wpływem promieni ultrafioletowych i wyładowań atmosferycznych. Silnie utlenia ściany komórkowe mikroorganizmów, doprowadzając do ich unicestwienia. Wykazuje 50 razy silniejsze działanie bakteriobójcze od chloru, przejawiające się już w stężeniu ok. 13 μg/dm³. Usuwa zapachy pochodzenia organicznego i nieorganicznego, wirusy, zarodniki pleśni i grzybów oraz zabija insekty, takie jak komary, muszki, pająki czy pchły.

Ozon produkowany jest przez generator ozonu, przy użyciu specjalnych elektrod, wykorzystaniem tlenu z powietrza, które zaciągane jest bezpośrednio z pomieszczenia. Polega ona na utlenianiu odorów w silnym strumieniu ozonu, utleniające ozonu. zmieszanie się odorów z wygenerowanym ozonem i utlenianie substancji złowonnych prowadzi do całkowitej neutralizacji wszystkich odorów.

Alternatywy dla ozonowania

Ozonowanie to jedna z metod oczyszczania powietrza, jednak czy jest konieczne? Istnieją alternatywne sposoby, które mogą być równie skuteczne, a jednocześnie bezpieczniejsze dla zdrowia i środowiska.

Filtry HEPA skutecznie zatrzymują cząsteczki kurzu, alergeny oraz pyły zawieszone w powietrzu.
Zamgławianie to metoda dezynfekcji, która polega na rozpylaniu środka dezynfekcyjnego w powietrzu.
Promieniowanie UV-C skutecznie eliminuje mikroorganizmy, w tym wirusy i bakterie.
Jonizatory powietrza uwalniają jony, które przyciągają i neutralizują zanieczyszczenia.
Technologie takie jak Plasmacluster czy Plasmawave pozwalają na redukcję wirusów, bakterii i nieprzyjemnych zapachów.
Niektóre rośliny doniczkowe, takie jak skrzydłokwiaty, paprocie czy sansewieria, mogą poprawiać jakość powietrza poprzez absorpcję szkodliwych substancji.
Filtry elektrostatyczne wykorzystują zjawisko elektrostatyki do usuwania drobnych cząsteczek z powietrza.
Filtry węglowe zawierają aktywny węgiel, który pochłania zanieczyszczenia gazowe oraz nieprzyjemne zapachy.

Węgiel aktywny: Adsorpcja zanieczyszczeń

Filtry węglowe zawierają aktywny węgiel, który pochłania zanieczyszczenia gazowe oraz nieprzyjemne zapachy. Węgiel aktywny (łac. Carbo activatus, syn. carbo medicinalis, activativus) to substancja składająca się głównie z węgla pierwiastkowego w postaci bezpostaciowej. Gęstość 2,144g/dm3 w temp. Jest on poddawany specjalnej obróbce termicznej, impregnacji a następnie sproszkowany do średnicy ok 4mm. Filtry węglowe zawierają aktywny węgiel, który pochłania zanieczyszczenia gazowe oraz nieprzyjemne zapachy.

Przeczytaj także: Działanie ozonowania soli fizjologicznej

Adsorpcja na węglu aktywnym to skuteczna metoda usuwania substancji chemicznych z wody. Mimo swojej prostoty, jest bardzo skuteczna.

Zastosowanie w centralach wentylacyjnych

Filtry węglowe są wyłapywane na filtrach węglowych, co zapewnia czystość powietrza wyrzucanego do atmosfery. Filtry węglowe stosowane są jako powłoką czy też maty, włókniny filtracyjne np. w centralach wentylacyjnych. Regeneracja filtrów z węglem aktywowanym jest możliwa w zależności od rodzaju budowy filtra np.

Chemiczne metody filtracji wody

Chemiczne metody filtracji wody stanowią kluczową formę technologii uzdatniania. Jak sama nazwa wskazuje, koncentrują się na usuwaniu zanieczyszczeń za pomocą substancji chemicznych. W ostatnich latach nastąpił znaczący rozwój i innowacje w tej dziedzinie, co przyczyniło się do zwiększenia efektywności i bezpieczeństwa tych metod.

Koagulacja to proces dodawania substancji chemicznych, zwanych koagulantami, do wody. Koagulanty powodują, że zawiesiny cząstek drobnych zanieczyszczeń zaczynają się łączyć w większe agregaty. Z kolei flokulacja to etap, który następuje po koagulacji. Podczas jego trwania woda jest delikatnie mieszana, co powoduje, że powstałe już cząstki zaczynają się łączyć w większe struktury.

Chemiczne metody filtracji wody (w tym np. chemia basenowa) są nieodłącznym elementem procesów uzdatniania oraz dezynfekcji. Wybór odpowiedniej z nich zależy od specyfiki zanieczyszczeń w danej wodzie i wymagać może zastosowania kombinacji różnych procesów.

Przeczytaj także: Opinie o ozonowaniu w Mysiadle

Oczyszczacze powietrza: Jonizacja a ozonowanie

Czytając o oczyszczaczach powietrza, możemy natknąć się na artykuły i wpisy, w których pojęcia jonizacji i ozonowania powietrza stosowane są prawie zamiennie. I tu tkwi błąd - wynikający z niezrozumienia zjawisk chemicznych i fizycznych, przebiegających w procesie oczyszczania. Na początek drobne przypomnienie z chemii.

Jonami nazywamy grupę atomów, połączonych wiązaniami chemicznymi, charakteryzującą się niedomiarem lub nadmiarem elektronów w stosunku do protonów. Dzielimy je na jony dodatnie, nazywane kationami i ujemne - aniony. Na poziomie chemicznym, powstają poprzez przeniesienie jednego (lub kilku) elektronów z jednego atomu na drugi.

Oczyszczacze powietrza wyposażone w funkcję jonizacji, generują głównie jony ujemne. Aniony posiadają bowiem właściwość skutecznego neutralizowania i usuwania z powietrza m.in. bakterii, wirusów, alergenów, roztoczy i zarodników pleśni. W środowisku naturalnym, z powietrzem bogatym w jony ujemne spotykamy się np. w górach, lasach nad morzem lub po burzy. Powietrze naładowane anionami korzystnie wpływa na nasze samopoczucie, sprzyja leczeniu astmy i chorób układu oddechowego oraz minimalizuje objawy alergii.

Duża ilość jonów naładowanych dodatnio w powietrzu, czyli tych, w których występuje nadmiar protonów w stosunku do elektronów, jest zaś zjawiskiem niepożądanym. W środowisku miejskim głównym źródłem kationów są urządzenia elektryczne, spaliny, asfalt, beton, urządzenia grzewcze i sieci wysokich napięć. Ekspozycja na powietrze silnie naładowane jonami dodatnimi skutkuje m.in. bólami głowy, obniżeniem nastroju i sennością, problemami z układem krążenia i koncentracją.

Jak działają ozonatory i jonizatory?

Ogólna zasada działania ozonatorów opiera się na dostarczeniu energii do cząsteczek tlenu (O2), co powoduje zerwanie wiązań atomowych między nimi i rozszczepienie ich na pojedyncze atomy. Atomy te łączą się później z normalnym tlenem, tworząc ozon (O3). Metoda pozyskiwania ozonu przez wyładowania koronowe polega na przyłożeniu elektrod, zasilanych wysokim napięciem, rzędu 3kV, do siatki umieszczonej pomiędzy dielektrykami. Ozonatory, które wytwarzają ozon poprzez promienie UV, wykorzystują zaś do rozbijania tlenu fale ultrafioletowe o długości do 243 nm, emitowane przez specjalne lampy.

Przeczytaj także: Oczyszczanie powietrza: Ozonowanie czy adsorpcja?

Na rynku istnieje dziś wiele oczyszczaczy, wyposażonych w jonizatory powietrza. Dawniej, urządzenia te do produkowania jonów ujemnych wykorzystywały jonizację ostrzową. Podobnie jak w przypadku ozonatorów koronowych, tak i w tym wypadku zasada działania opiera się na przepływie prądu o bardzo wysokim napięciu, które - poprzez rozbicie drobinek wody - powoduje powstawanie jonów ujemnych. Zjawisko to w fizyce nazywamy efektem Lenarda. Co więcej, przy tej metodzie dochodzi też do wytwarzania produktów ubocznych w postaci niewielkich ilości ozonu i tlenków azotu.

Ich zasadę działania wytłumaczymy zaś na przykładzie technologii Plasmacluster, wykorzystywanej w oczyszczaczach powietrza Sharp . W jonizatorach plazmowych podstawę stanowią dwie elektrody, dodania i ujemna, przez które przepływa prąd o dużym natężeniu. Docierające do elektrody dodatniej cząsteczki wody rozbijane są na jony dodatnie, zaś cząsteczki tlenu, trafiające na elektrodę ujemną - na jony ujemne. Powstałe w ten sposób jony są niestabilne, przez co przyciągają do siebie cząsteczki wody. Po połączeniu z nią nabierają masy, co sprawia, że są w stanie utrzymać się w powietrzu o wiele dłużej i pokonywać większe odległości.

Doceniając zalety jonizacji plazmowej, coraz większa liczba producentów rozwija swoje własne technologie, oparte na podobnej zasadzie działania.

Zalety i wady ozonatorów i jonizatorów

Główne zadanie zarówno ozonatorów, jak i jonizatorów pozostaje takie samo. Oba rozwiązania skutecznie usuwają z powietrza wirusy, bakterie, zarodniki grzybów i alergeny, a w przypadku ozonatorów - także nieprzyjemne zapachy. Jak wykazaliśmy powyżej, elementarną różnicę pomiędzy nimi stanowi rodzaj produkowanych cząsteczek.

Ze względu na krótki okres połowicznego rozpadu ozonu, wynoszący ok. 30-40 minut w powietrzu zanieczyszczonym, ozonator będzie stanowił dobre rozwiązanie w przypadku pomieszczeń o mniejszej powierzchni lub w samochodach. Największą wadę ozonu stanowi jego szkodliwy wpływ na zdrowie - zwłaszcza dla astmatyków i pacjentów cierpiących na choroby układu oddechowego. Z tego też powodu, w pomieszczeniu, w którym pracuje ozonator, nie mogą przebywać ludzie i zwierzęta, co znacząco wpływa na komfort korzystania z urządzenia.

Ten problem nie występuje w przypadku jonizatorów, których pracą możemy cieszyć się, znajdując się w pomieszczeniu podczas ich pracy. Co więcej, spędzanie czasu w pomieszczeniu, którym pracuje oczyszczacz wyposażony w funkcję jonizacji, nie tylko daje nam gwarancję czystego powietrza (jak w przypadku ozonatorów), ale też wpływa korzystnie na samopoczucie.

Mając na uwadze powyższe cechy, oczyszczacze powietrza z funkcją jonizacji mają dziś zdecydowaną przewagę nad ozonatorami.

Oczyszczanie wody: Ozonowanie jako etap przygotowania wody pitnej

Ze względu na swoje doskonałe właściwości dezynfekujące i utleniające, ozon jest szeroko stosowany w procesie przygotowywania wody pitnej. Ozon może być dodany w różnych miejscach w systemie oczyszczania, np. podczas utleniania wstępnego, utleniania pośredniego lub przy końcowej dezynfekcji. Zwykle, zaleca się użycie ozonu przy utlenianiu wstępnym, przed filtracją przez filtr piaskowy lub z węgla aktywnego (GAC). Po zastosowaniu ozonowania filtry te mogą usunąć pozostałą materię organiczną (ważne dla końcowej dezynfekcji).

Kombinacja ta ma szereg zalet:

Usunięcie materii organicznej i nieorganicznej
Usunięcie mikro- zanieczyszczeń, takich jak pestycydy
Wzmocnienie efektu koagulacji/flokulacji - proces dekantacji
Wzmocnienie efektu dezynfekcji oraz redukcja produktów ubocznych dezynfekcji
Eliminacja nieprzyjemnej woni i smaku

Usuwanie materii organicznej i nieorganicznej

Wszystkie źródła wody zawierają materię organiczną pochodzenia naturalnego (NOM). Stężenia (zwykle mierzone jako Rozpuszczony Węgiel Organiczny, DOC) osiągają wartość w zakresie od 0,2 do ponad 10 mg/l [6]. NOM powoduje bezpośrednie problemy, takie jak nieprzyjemny zapach i smak wody, ale także niebezpośrednie, takie jak powstawanie organicznych produktów ubocznych dezynfekcji, ponowny rozwój bakterii w systemie dystrybucji wody etc.

W celu produkcji czystej wody pitnej, usuwanie NOM to cel priorytetowy w nowoczesnych systemach oczyszczania wody. Ozon, jak i inne utleniacze, rzadko doprowadzają do całkowitej mineralizacji NOM. Materia organiczna jest częściowo utleniana i staje się łatwiej biodegradowalna. Rezultatem tego jest większa ilość BDOC (biodegradowalnego DOC). W wyniku tego ozon wspomaga proces usuwania NOM na następującym po nim filtrze poprzez utlenianie wstępne [33,39,40].

Optymalne stężenie dla usuwania materii organicznej przez ozon wynosiło: O3/DOC = 1 mg/mg.

Większość materii nieorganicznej może być usunięta za pomocą ozonowania dosyć szybko [15,39]. Po procesie ozonowania, bio-filtracja jest wymagana w celu usuwania materii nieorganicznej. Oznacza to, formy utlenione nierozpuszczalnych elementów, które muszą być usunięte podczas kolejnego etapu oczyszczania wody.

Usuwanie pestycydów

Mikro-zanieczyszczenia takie jak pestycydy mogą pojawiać się w wodzie powierzchniowej, ale głównie w wodzie gruntowej. Standardy dla wody pitnej pod względem pestycydów narzucone przez UE są surowe: 0,1 μg/l dla każdego związku [38]. Badania wykazały, że ozon może być bardzo skuteczny w utlenianiu wielu pestycydów.

Z 23 testowanych pestycydów, 50 % zostało zdegradowanych w wystarczającym stopniu (80 % zniszczenia). Dla wysoce odpornych pestycydów, zalecana jest wyższa dawka ozonu, lub połączenie ozonu z nadtlenkiem wodoru [38].

Rozpad pestycydów łatwo degradowanych za pomocą ozonowania (%)
Pestycyd	pH 7,2; 5 °C; O3/DOC = 1,0	pH 7,2; 20 °C; O3/DOC = 1,0	PH 8,3; 20 °C; O3/DOC = 1,0
diazinon	86	92	92
dimetoat	97	97	97
paration-metyl	85	91	91
diuron	91	95	98
linuron	67	81	89
metabenztiazuron	78	90	94
metobromuron	83	91	94
MCPA	83	87	90
MCPP	91	93	93
chlortoluron; izoproturon; metoksuron; vinklozolin	> 99	> 99	> 99

Redukcja produktów ubocznych dezynfekcji (DBP) i wzmocniony efekt dezynfekcji

Produkty uboczne dezynfekcji (DBP) powstają głównie podczas reakcji materiałów organicznych ze środkiem dezynfekującym. Reakcja chloru z materią organiczną może prowadzić do tworzenia się chlorowych związków organicznych DBP, takich jak trihalometany (THM). Ozon może również reagować z materią organiczną a w rezultacie mogą powstawać DBP. Są to zwykle organiczne produkty uboczne dezynfekcji, takie jak aldehydy i ketony, które łatwo rozkładane są w biofiltrze (90-100%).

Ozon jest bardziej skutecznym środkiem dezynfekującym od chloru, chloramin, i nawet dwutlenku chloru. Dawka ozonu wynosząca 0,4 mg/l przez 4 minuty jest zwykle skuteczna dla wody już wstępnie oczyszczonej (niskie stężenie NOM) [39].

Eliminacja nieprzyjemnej woni i smaku wody

Powstawanie nieprzyjemnej woni i smaku w wodzie może mieć kilka przyczyn. Związki tworzące nieprzyjemny zapach i smak mogą znajdować się w wodzie surowej, ale mogą one również tworzyć się podczas procesu oczyszczania wody. Związki te mogą pochodzić z rozkładu materii roślinnej, ale zwykle są one wynikiem aktywności organizmów żywch obecnych w wodzie [5]. Elementy nieorganiczne, takie jak żelazo, miedz i cynk mogą również tworzyć pewien smak.

Ozon może utleniać związki w zakresie 20-90% (w zależności od rodzaju związku) [6]. Ozon jest bardziej skuteczny w utlenianiu związków nienasyconych. W przypadku utleniania pestycydów, ozon w połączeniu z nadtlenkiem wodoru (proces AOP) jest bardziej skuteczny niż sam ozon.

Podsumowując, najbardziej skuteczną metodą usunięcia nieprzyjemnego zapachu i smaku wody jest kombinacja utleniania wstępnego i filtracji [5]. Ozon w połączeniu z filtracją przez filtr piaskowy oraz filtr węgla aktywnego (GAC) to najbardziej wydajna kombinacja (82% redukcji związków).

tags: #ozonowanie #a #węgiel #aktywny