โอโซน เครื่องผลิตโอโซน และการกำจัดสิ่งไม่พึงประสงค์

บทนำ

โอโซน (Ozone) เป็นก๊าซที่ประกอบด้วยอะตอมของออกซิเจนสามตัว (O₃) โอโซนมีสมบัติเด่นในการทำลายจุลชีพ เชื้อแบคทีเรีย เชื้อรา ไวรัส และการทำลายสารเคมีที่เป็นพิษ โอโซนถูกนำมาใช้ในหลายแวดวงเพื่อการฆ่าเชื้อ การบำบัดอากาศ การบำบัดน้ำ และการกำจัดกลิ่นไม่พึงประสงค์ โดยมีการผลิตโอโซนผ่านเครื่องผลิตโอโซน (Ozone Generator) เพื่อใช้ประโยชน์จากสมบัติการออกซิไดซ์อันทรงพลังของมัน ในบทความนี้จะกล่าวถึงโอโซน เครื่องผลิตโอโซน และวิธีการใช้โอโซนในการกำจัดสิ่งไม่พึงประสงค์ รวมถึงข้อดีและข้อควรระวังในการใช้งาน

โอโซนคืออะไร

โอโซนพบได้ในชั้นบรรยากาศของโลก แบ่งเป็นโอโซนที่อยู่ในชั้นสตราโตสเฟียร์ (Stratosphere) และโอโซนในชั้นโทรโพสเฟียร์ (Troposphere) โอโซนในชั้นสตราโตสเฟียร์มีหน้าที่สำคัญในการป้องกันโลกจากรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต ขณะที่โอโซนในชั้นโทรโพสเฟียร์หรือ "โอโซนพื้นดิน" เป็นผลผลิตจากมลพิษทางอากาศจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงและสารเคมีต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นใกล้พื้นดิน ซึ่งมีผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์ (Environmental Protection Agency [EPA], 2020)

โอโซนมีสมบัติเป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงมาก ซึ่งทำให้มันสามารถทำลายสารอินทรีย์และอนินทรีย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โอโซนสามารถใช้ในการฆ่าเชื้อแบคทีเรีย เชื้อรา และไวรัสต่าง ๆ รวมถึงสามารถทำลายกลิ่นและสารเคมีที่เป็นอันตรายในอากาศและน้ำได้ (Langlais, Reckhow & Brink, 2019)

เครื่องผลิตโอโซน (Ozone Generator)

เครื่องผลิตโอโซนเป็นอุปกรณ์ที่ถูกออกแบบมาเพื่อสร้างก๊าซโอโซนออกมาใช้ในกระบวนการต่าง ๆ หลักการทำงานของเครื่องผลิตโอโซนคือการใช้การแตกตัวของโมเลกุลของออกซิเจน (O₂) ให้กลายเป็นอะตอมของออกซิเจน (O₂) ซึ่งจะรวมตัวกับโมเลกุลออกซิเจนอื่น ๆ เพื่อสร้างเป็นโอโซน (O₃) มีสองเทคโนโลยีหลักที่ใช้ในการผลิตโอโซน ได้แก่:

Corona Discharge: เป็นวิธีการที่ใช้ในการสร้างโอโซนโดยการปล่อยไฟฟ้าผ่านอากาศหรือออกซิเจน ทำให้โมเลกุลออกซิเจนแตกตัวและเกิดเป็นโอโซน วิธีนี้มีประสิทธิภาพสูงและเป็นวิธีที่ใช้ในเครื่องผลิตโอโซนที่มีขนาดใหญ่

Ultraviolet (UV) Light: ใช้แสงอัลตราไวโอเลตเพื่อทำให้โมเลกุลของออกซิเจนแตกตัว วิธีนี้เหมาะสำหรับการผลิตโอโซนในระดับต่ำ โดยมักใช้ในเครื่องผลิตโอโซนขนาดเล็กหรือใช้ในพื้นที่ที่มีข้อจำกัดในการใช้โอโซนในปริมาณมาก (Munter, 2001)

การกำหนดปริมาณโอโซนที่ใช้ในการกำจัดสิ่งไม่พึงประสงค์

การใช้โอโซนในการกำจัดสิ่งไม่พึงประสงค์ เช่น การฆ่าเชื้อแบคทีเรีย การกำจัดไวรัส การบำบัดอากาศ หรือน้ำ มีความจำเป็นต้องกำหนดปริมาณโอโซนให้เหมาะสมเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุด และในขณะเดียวกันก็ต้องมั่นใจว่าปริมาณโอโซนนั้นไม่เกินระดับที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพของผู้ใช้งานหรือสิ่งแวดล้อม

ปริมาณโอโซนที่เหมาะสมในแต่ละสถานการณ์

การกำจัดกลิ่นไม่พึงประสงค์ในอากาศ

การใช้โอโซนในการกำจัดกลิ่นในอากาศมักใช้โอโซนในความเข้มข้นที่ต่ำ การกำจัดกลิ่นในพื้นที่ทั่วไป เช่น ห้องพักหรือรถยนต์ ความเข้มข้นของโอโซนควรอยู่ระหว่าง 0.05 ถึง 0.15 ppm (parts per million) ซึ่งเพียงพอสำหรับการทำลายโมเลกุลที่เป็นสาเหตุของกลิ่น โดยไม่ก่อให้เกิดผลกระทบต่อสุขภาพของผู้ที่เข้ามาใช้งานหลังจากนั้น (Langlais et al., 2019)

การฆ่าเชื้อแบคทีเรียและไวรัส

การฆ่าเชื้อในอากาศหรือพื้นผิวมักต้องใช้ความเข้มข้นของโอโซนที่สูงขึ้น ในกระบวนการฆ่าเชื้อแบคทีเรียและไวรัสในอากาศหรือบนพื้นผิว ความเข้มข้นของโอโซนที่แนะนำจะอยู่ที่ประมาณ 0.1 ถึง 0.5 ppm ขึ้นอยู่กับประเภทของเชื้อโรคที่ต้องการกำจัด โดยอาจต้องใช้โอโซนในปริมาณสูงเป็นเวลา 30 นาทีถึง 1 ชั่วโมง ทั้งนี้ควรทำในพื้นที่ที่ไม่มีผู้คนและต้องทำการระบายอากาศหลังการใช้งาน (Wojtowicz, 2018)

การบำบัดน้ำ

การใช้โอโซนในการบำบัดน้ำเพื่อกำจัดสารอินทรีย์หรือสารเคมีที่เป็นพิษ เช่น สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) หรือโลหะหนัก ความเข้มข้นของโอโซนจะขึ้นอยู่กับปริมาณสารปนเปื้อนในน้ำ โดยปกติความเข้มข้นของโอโซนในการบำบัดน้ำจะอยู่ระหว่าง 0.1 ถึง 2.0 ppm และต้องมีการควบคุมกระบวนการอย่างละเอียดเพื่อให้โอโซนสลายตัวก่อนน้ำจะถูกนำไปใช้บริโภค (Munter, 2001)

การกำจัดเชื้อโรคในอาหาร

ในอุตสาหกรรมอาหาร เช่น การฆ่าเชื้อบนผิวผลไม้หรือผัก ความเข้มข้นของโอโซนที่ใช้จะอยู่ที่ประมาณ 0.3 ถึง 1.0 ppm ในระยะเวลาไม่กี่นาทีเพียงพอที่จะฆ่าเชื้อโรคและลดความเสี่ยงการปนเปื้อนของเชื้อโรคในอาหาร (Langlais et al., 2019)

ปริมาณโอโซนที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพ

ตามคำแนะนำขององค์กรคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (EPA) ค่าความเข้มข้นของโอโซนที่เกิน 0.1 ppm ในอากาศสามารถก่อให้เกิดผลกระทบต่อสุขภาพได้ หากมีการสัมผัสกับโอโซนในปริมาณสูงหรือเป็นเวลานาน อาจทำให้เกิดอาการระคายเคืองในระบบทางเดินหายใจ หายใจติดขัด หรือเกิดการระคายเคืองที่ตา ดังนั้นการใช้งานโอโซนในกระบวนการต่าง ๆ จึงควรควบคุมความเข้มข้นให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม และมีการระบายอากาศที่ดีหลังการใช้งาน (EPA, 2020)

การควบคุมปริมาณโอโซนในการใช้งาน

การใช้งานโอโซนจำเป็นต้องใช้เครื่องผลิตโอโซนที่สามารถควบคุมความเข้มข้นได้อย่างแม่นยำ ในกรณีที่ใช้งานในพื้นที่ขนาดใหญ่ เช่น โรงงานหรือสถานพยาบาล ควรมีการตรวจวัดค่าความเข้มข้นของโอโซนอย่างสม่ำเสมอ เพื่อให้มั่นใจว่าค่าโอโซนในอากาศไม่เกินมาตรฐานที่กำหนดและไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพของผู้ใช้งาน

ข้อดีและข้อเสียของการใช้เครื่องผลิตโอโซน

แม้ว่าโอโซนจะมีประโยชน์มากมายในการกำจัดสิ่งไม่พึงประสงค์ แต่การใช้เครื่องผลิตโอโซนก็มีข้อดีและข้อเสียที่ต้องพิจารณา

ข้อดี

• มีประสิทธิภาพสูง: โอโซนสามารถทำลายจุลชีพและสารเคมีที่เป็นพิษได้อย่างมีประสิทธิภาพ และไม่มีสารตกค้างที่เป็นอันตรายหลังการใช้งาน
• ไม่ต้องใช้สารเคมีเพิ่มเติม: การใช้โอโซนสามารถลดการใช้สารเคมีอันตรายในการฆ่าเชื้อและบำบัดน้ำ ทำให้เป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่า
• ประหยัดค่าใช้จ่ายในระยะยาว: แม้ว่าเครื่องผลิตโอโซนจะมีค่าใช้จ่ายในการติดตั้ง แต่ค่าใช้จ่ายในการดำเนินการต่ำกว่าการใช้สารเคมีในการฆ่าเชื้อในระยะยาว

ข้อเสีย

• ความเสี่ยงต่อสุขภาพ: การใช้โอโซนในปริมาณสูงเกินไปหรือในพื้นที่ที่มีการระบายอากาศไม่เพียงพออาจก่อให้เกิดปัญหาต่อสุขภาพ เช่น ทำให้เกิดการระคายเคืองในระบบทางเดินหายใจ หายใจติดขัด หรือเกิดการระคายเคืองที่ตา (EPA, 2020)
• ต้องการการควบคุมการใช้งาน: การใช้เครื่องผลิตโอโซนต้องการการควบคุมระดับการผลิตโอโซนอย่างเคร่งครัด เพื่อป้องกันการสัมผัสกับโอโซนในปริมาณที่เป็นอันตรายต่อผู้ใช้และสิ่งแวดล้อม

การใช้งานโอโซนในปัจจุบัน

ในปัจจุบัน การใช้โอโซนมีการขยายตัวมากขึ้นในหลายอุตสาหกรรม ไม่ว่าจะเป็นการใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมอาหาร การบำบัดน้ำในระบบชลประทาน และการใช้ในบ้านเรือนทั่วไปสำหรับการกำจัดกลิ่นหรือฆ่าเชื้อในอากาศ การใช้โอโซนยังมีบทบาทสำคัญในการลดการใช้สารเคมีที่อาจก่อให้เกิดมลพิษ ซึ่งเป็นประโยชน์ทั้งต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์


สรุป

ปริมาณโอโซนที่เหมาะสมในการกำจัดสิ่งไม่พึงประสงค์นั้นแตกต่างกันไปตามลักษณะของการใช้งานและประเภทของสิ่งที่ต้องการกำจัด โดยทั่วไป ความเข้มข้นของโอโซนจะอยู่ระหว่าง 0.05 ถึง 2.0 ppm ขึ้นอยู่กับประเภทของกระบวนการ เช่น การกำจัดกลิ่น การฆ่าเชื้อ หรือการบำบัดน้ำ อย่างไรก็ตาม ควรปฏิบัติตามมาตรการความปลอดภัยเพื่อป้องกันการสัมผัสโอโซนในปริมาณที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพ

โอโซนและเครื่องผลิตโอโซนมีบทบาทสำคัญในการกำจัดสิ่งไม่พึงประสงค์ เช่น กลิ่นไม่พึงประสงค์ เชื้อโรค และสารเคมีที่เป็นอันตราย ด้วยความสามารถในการออกซิไดซ์ที่ทรงพลัง โอโซนถูกนำมาใช้ในหลายอุตสาหกรรมและในชีวิตประจำวัน อย่างไรก็ตาม การใช้โอโซนต้องดำเนินการด้วยความระมัดระวัง เนื่องจากการสัมผัสกับโอโซนในปริมาณสูงอาจก่อให้เกิดผลกระทบต่อสุขภาพ ดังนั้นการควบคุมการใช้งานอย่างเหมาะสมเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้เกิดประโยชน์สูงสุดจากการใช้โอโซนในการกำจัดสิ่งไม่พึงประสงค์


เอกสารอ้างอิงเพิ่มเติม

• Environmental Protection Agency (EPA). (2020). Ground-level Ozone Pollution. Retrieved from https://www.epa.gov/
• Langlais, B., Reckhow, D. A., & Brink, D. R. (2019). Ozone in Water Treatment: Application and Engineering. CRC Press.
• Munter, R. (2001). UV and Ozone Applications in Water Treatment. Water Science and Technology, 43(10), 203-209.
• Wojtowicz, J. A. (2018). Ozone: Science & Engineering. Ozone: The Water Treatment Journal.