Chương 1 – Tổng quan: Trình bày tổng quan về tình hình nghiên cứu hiện nay để nêu lí do tại sao chọn đề tài, tính cấp thiết của đề tài, mục tiêu nghiên cứu, nhiệm vụ nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu như thế nào. Chương 2 – Lý thuyết về công nghệ ozone và ổn áp xung: Trình bày tổng quan về công nghệ ozon, tính chất lí học và hóa học của ozon và các mạch ổn áp xung. Chương 3 – Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy ozone: Trình bày sơ đồ khối, nguyên lí làm việc và chức năng của từng khối trong máy tạo ozone. Chương 4 – Thiết kế mô hình hồ nuôi tôm kết hợp sục khí ozone: Trình bày sơ đồ khối, nguyên lí làm việc và chức năng của từng khối trong mô hình hồ nuôi tôm kết hợp sục khí ozone.
Chương 5 – Kết quả và nhận xét: Trình bày kết quả đạt được và nhận xét kết quả đạt được. Chương 6 – Kết luận và hướng phát triển: Trình bày ưu điểm và nhược điểm của đề tài từ đó đề ra biện pháp khắc phục các nhược điểm của đề tài và hướng phát triển của đề tài. 3 do an Chƣơng 2 LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ OZONE VÀ CÁC MẠCH CÓ LIÊN QUAN 2.1 Tổng quan về khí ozone Có một chất khí chỉ tồn tại trong môi trường với hàm lượng vô cùng nhỏ, chỉ tính bằng phần triệu đến phần tỷ trong một đơn vị thể tích, nhưng lại đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với sự sống - đó là ozone. Lớp ozone ở tầng bình lưu được ví như tấm lá chắn ngăn ngừa các tia tử ngoại sóng ngắn không cho đi vào Trái đất gây nguy hiểm cho sinh vật Ozone - một thể giàu năng lượng của oxy, công thức hoá học là O3.
Đây là chất khí không màu, ở nồng độ cao có màu xanh, có mùi từ nồng độ 0,05 mg/m3. Trong khí quyển, ozone chủ yếu tập trung ở phần dưới của tầng bình lưu, ở độ cao 25-40 km so với bề mặt trái Đất với nồng độ trong khoảng 3,5 10 ppm (phần triệu). Tuy chỉ tồn tại ở hàm lượng thấp như vậy, nhưng lớp ozone này có khả năng hấp thụ các tia tử ngoại sóng ngắn (240 320 nm). Sự hấp thụ các tia tử ngoại này toả nhiệt góp phần duy trì sự tuần hoàn giữa tầng đối lưu, tầng bình lưu và tầng trung gian.
Cũng nhờ có sự hấp thụ này mà lớp ozone ở tầng bình lưu có tác dụng như một màng bảo vệ bức xạ tia cực tím đối với các sinh vật trên Trái đất. Sự phát triển mạnh mẽ trên nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp trong những thập niên gần đây đã phát sinh ngày càng nhiều lượng chất thải độc hại vào môi trường, trong đó có những chất có khả năng làm thay đổi các tính chất lý - hoá học của tầng ozon như monoxit các bon, dioxit các bon, mê tan, một số hợp chất của clo, brôm v.Gần đây, các nhà khoa học trên thế giới đã phát hiện thấy hàm lượng ozone ở một số nơi trong khí quyển có biểu hiện suy giảm, nhất là ở phần dưới của tầng bình lưu. Với tầng đối lưu tương đối mỏng ở Nam cực, việc suy giảm lượng ozon đã gây ra những lỗ thủng và ở Bắc cực, mức độ giảm ozone lên đến 1,2 - 2%. Theo tính toán, lượng ozon giảm 1% sẽ dẫn đến tăng 4 do an 2% bức xạ tử ngoại.
Sự gia tăng bức xạ tử ngoại này rất nguy hiểm đối với các tế bào mặt ngoài của động vật và thực vật bậc cao cũng như đối với các sinh vật đơn bào (tảo, vi khuẩn.), chúng cũng phá huỷ gien tế bào và gây bệnh sạm da. Người ta còn thấy có liên quan đến bệnh ung thư da khi cường độ các tia tử ngoại sóng ngắn đi xuống trái đất tăng lên do không được ozone hấp thụ, đồng thời nhiệt độ trái đất sẽ tăng lên kéo theo nhiều biến đổi nguy hại cho trái đất. Trong các chất gây phá huỷ tầng ozone, đáng chú ý nhất là CFC (Chloro fluoro cacbon) hay còn có tên gọi freon. CFC là hợp chất của 3 nguyên tố Clo, Flo, Cácbon được phát minh vào năm 1930 để làm chất làm lạnh được coi là an toàn, hiệu quả cao, giá thành thấp.
CFC có nhiều ưu điểm cho việc sử dụng như không bắt lửa, độ độc hại thấp, gần như trơ về mặt hoá học ở tầng khí quyển, dễ hoá lỏng hoặc bay hơi, do đó máy nén khí dùng trong máy lạnh không cần nén sâu. Ngoài việc được sử dụng làm chất làm lạnh trong các hệ thống thiết bị lạnh, CFC còn được sử dụng trong nhiên liệu động cơ phản lực, chất tạo bọt, chất tẩy rửa các chi tiết kim loại hoặc linh kiện điện tử. Khi mới phát minh ra CFC, người ta cho rằng chúng bền vững, hầu như không có ảnh hưởng gì đến hệ sinh thái trên trái đất. Tuy nhiên từ năm 1972, có các nghiên cứu về những ảnh hưởng của CFC đến môi trường và các hệ sinh thái trên trái đất được tiến hành ở Mỹ, Nhật, một số nước cộng đồng châu Âu.
Các nhà khoa học đã xác định được rằng ở tầng khí quyển dưới, CFC tồn tại ở dạng bền vững song do quá trình khuếch tán trong khí quyển, CFC có thể gia nhập tầng bình lưu. Ở tầng bình lưu, dưới tác dụng của bức xạ tử ngoại, CFC bị phân huỷ và các nguyên tử Clo được giải phóng. Các nguyên tử Clo này sẽ đóng vai trò chất xúc tác, nhanh chóng kết hợp với các phân tử ozone ở tầng bình lưu dẫn đến việc tầng ozone bị phá huỷ. Do nhận thức được tính chất nghiêm trọng của việc tầng ozon bị phá huỷ, tháng 3/1985, Công ước Vienne (Áo) về bảo vệ tầng ozone đã được 21 quốc gia và cộng đồng châu Âu thông qua.
Một trong những nghĩa vụ của các bên tham gia công ước là áp dụng những biện pháp thích hợp, phù hợp với các điều khoản của Công ước này và 5 do an của các nghị định thư có hiệu lực để bảo vệ sức khoẻ con người và môi trường, chống lại những ảnh hưởng có hại phát sinh hoặc dễ phát sinh từ những hoạt động của con người làm thay đổi hoặc dễ làm thay đổi tầng ozone. Công ước Vienne về bảo vệ tầng ozone có hiệu lực từ tháng 9/1988. Ozone có thế năng oxy hoá mạnh hơn bất kỳ một hoá chất nào khác (mạnh hơn Clo 10 1000 lần) nên một lợi thế của ozone là khử trùng, khử độc, khử mùi trong không khí và nước. Công nghệ ozone mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi để xử lý ô nhiễm môi trường, từ quy mô nhỏ phạm vi từng gia đình cho đến quy mô công nghiệp.
Đây là một công nghệ hiện đại, được nhiều quốc gia quan tâm nghiên cứu phát triển. Ở nước ta, công nghệ ozone đã được một số cơ quan khoa học triển khai và bước đầu đã có những kết quả khả quan, ví dụ như Sở Công nghệ môi trường Tp Hồ chí Minh với các nhãn hiệu ozi 60, ozi 300, ozi 350, 800, 3000 hay của công ty Nhật Linh hiệu DACOZON®. Do có tính oxy hoá rất mạnh và khả năng diệt khuẩn, ozone có thể nhanh chóng khử hết các mùi khó chịu như khói thuốc lá, mùi tanh, khai, hôi, mùi vật nuôi, rác thải, mùi ẩm mốc, mùi xăng dầu, sơn, vôi, các mùi hoá chất khác. Ozone diệt được hầu hết các loại vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn kỵ khí, các loại nấm và cầu khuẩn, làm sạch không khí, ngăn ngừa các bệnh đường hô hấp.
Ozone diệt được nhiều loại vi khuẩn, trực khuẩn, E Coli, Coliform, liên cầu khuẩn, tụ cầu khuẩn samonela và các loại vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm qua đường tiêu hoá như tả, lỵ, thương hàn v. trong nước, sát trùng, khử khuẩn nguồn nước sinh hoạt, bảo đảm an toàn thực phẩm, phòng chống lây lan các bệnh đường tiêu hoá. Ozone nhanh chóng khử độc, khử mùi, khử màu và oxy hoá các ion kim loại và hoá chất tự do trong nước như sắt, mangan, cyanit, asenic, nitrit, kim loại nặng., khử các chất hữu cơ gây vàng nước, xử lý triệt để nguồn nước, cải thiện độ trong, giữ nước sạch, vệ sinh, phòng chống ngộ độc. Ngoài ra, nước ngậm ozone có tính sát trùng rất cao, có thể dùng như một dung dịch thay thế cho alcol hay các thuốc sát trùng khác.
6 do an Đối với việc làm sạch không khí, chỉ cần đặt máy vào nơi cần xử lý rồi cắm nối điện, bật công tắc cho máy hoạt động, kết hợp với quạt thông gió để khuấy đảo không khí. Trong vài phút, ozone trong máy phát ra sẽ phân huỷ thành các nguyên tử oxy. Quá trình phân huỷ sẽ nhanh chóng oxy hoá những vật mà ozon tiếp xúc, làm mất mùi lạ, khử độc, tiệt trùng và nấm mốc.Nếu muốn làm sạch nước, chúng ta cắm ống dẫn khí bằng nhựa vào đầu ra của máy, sau đó nhúng đầu phun khí ozone vào bình nước cần xử lý, sục khí khoảng 20 - 30 phút thì tắt máy. Nước xử lý xong đạt tiêu chuẩn nước tinh khiết, có thể uống trực tiếp được.
Trong sinh hoạt hàng ngày, các gia đình còn có thể sử dụng máy tạo ozone để khử màu, khử mùi cho những đồ vật bị vấy bẩn, làm sạch đồ gia dụng hoặc vệ sinh cá nhân.Một ích lợi khác của máy sinh khí ozone đang rất được người tiêu dùng quan tâm, đó là khả năng dùng ozone xử lý được tới 80% dư lượng thuốc trừ sâu, diệt cỏ, chất bảo quản, nông dược tồn đọng trên bề mặt rau quả. Sử dụng máy sinh khí ozone, chúng ta cần chú ý do ozone là hoá chất có tính oxy hoá cao, nên bên cạnh tác dụng khử độc, khử khuẩn, làm sạch môi trường, khí ozone cũng có thể gây nên những tác hại do khả năng dễ tham gia vào các phản ứng đối với các cơ quan trong cơ thể người và vật. Ví dụ: trong khí quyển: + Hàm lượng ozone > 0,3 phần triệu sẽ kích thích cơ quan hô hấp, gây sưng tấy và rát bỏng + Hàm lượng ozone 1 3 phần triệu sẽ gây mệt mỏi, đau đầu sau 2 giờ tiếp xúc. + Hàm lượng ozone > 8 phần triệu sẽ gây rối loạn chức năng phổi, oxy hoá các enzym, protein, lipid, gây nguy hiểm cho sức khoẻ.
Bởi vậy, trong lúc máy đang hoạt động, không nên đứng ở khu vực gần với máy, để tránh hít phải khí ozone 7 do an 2.2 TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA OZONE 2.