Saturação e decomposição do ozônio na água em sistema de microbolhas | Saturation and decomposition of ozone in water in a microbubble system

A pandemia de COVID-19 impulsionou o uso de tecnologias baseadas no gás ozônio (O3) para sanitização, devido ao seu alto potencial oxidativo e eficácia na inativação de microrganismos. Quando dissolvido em água, o ozônio se decompõe rapidamente, sendo influenciado por variáveis, como pH e temperatura. O uso do sistema de microbolhas aumenta a eficiência da incorporação do ozônio na água, ao ampliar a área de contato entre o gás e o líquido. Nesse contexto, objetivou-se com esse trabalho caracterizar o processo de saturação e decomposição do gás ozônio dissolvido em água destilada e em água da rede de distribuição, em diferentes temperaturas, utilizando um sistema de microbolhas. Foram realizadas análises de cloro residual livre, pH, condutividade elétrica e potencial redox das amostras de água, antes e após a ozonização. A concentração de entrada do O3 foi de 10 mg L-1, para os dois tipos de água. No que se refere às variáveis físico-químicas, não se verificou diferença significativa quando se compararam os valores obtidos antes e depois do processo de saturação, para os valores de pH e condutividade elétrica. Os valores médios de pH permaneceram na faixa de 5,27 a 5,66 para água destilada e entre 6,86 e 7,60 para água da rede de distribuição. A água destilada, como esperado, apresentou baixa condutividade elétrica, variando de 2,17 μS cm-1 a 3,14 μS cm-1, enquanto a água da rede de distribuição apresentou elevada condutividade elétrica, refletindo a presença de íons dissolvidos, variando de 100,69 μS cm-1 e 133,22 μS cm-1. Após a saturação, o potencial redox ultrapassou a 1999,0 mV para ambos os tipos de água, e o cloro residual livre aumentou significativamente. Para as temperaturas de 5, 15 e 25°C, a concentração de saturação do ozônio para água destilada foi de 4,60 mg L-1, 2,95 mg L-1 e 2,52 mg L-1, com tempos de saturação de 16,50 min, 12,91 min e 14,00 min, respectivamente. Para a água da rede de distribuição, a concentração de saturação do ozônio foi de 3,35 mg L-1, 2,70 mg L-1 e 1,72 mg L-1 e os tempos de saturação foram de 14,04 min, 10,04 min e 11,06 min, respectivamente. No processo de decomposição, nas temperaturas de 5, 15, e 25°C, para água destilada as meias-vidas do ozônio foram de 168,53 min, 96,55 min e 56,35 min, respectivamente. Para a água da rede de distribuição, as meias-vidas foram de 3,04 min, 2,67 min e 1,72 min, respectivamente. Concluiu-se que a concentração de saturação do ozônio é inversamente proporcional à temperatura, sendo maior em temperaturas mais baixas. As características físico-químicas da água influenciam o processo de ozonização, com a água destilada apresentando melhor desempenho em termos de saturação e estabilidade do ozônio, especialmente em temperaturas mais baixas. Palavras-chave: Água Ozonizada. Tempo de Saturação. Concentração de Saturação. Meia-Vida

The COVID-19 pandemic has boosted the use of technologies based on ozone gas (O3) for sanitization, due to its high oxidative potential and effectiveness in inactivating microorganisms. Dissolved in water, ozone decomposes rapidly, being influenced by variables such as pH and temperature. The use of the microbubble system increases the efficiency with which ozone is incorporated into the water by increasing the contact area between the gas and the liquid. In this context, the aim of this work was to characterize the process of saturation and decomposition of ozone gas in distilled water and water from the distribution network, at different temperatures, using a microbubble system. Analyses of free residual chlorine, pH, electrical conductivity and redox potential were carried out on the water samples before and after ozonation. The O3 input concentration was 10 mg L-1 for both types of water. With regard to the physicochemical variables, there was no significant differences were observed when comparing the values obtained before and after the saturation process for pH and electrical conductivity. The average pH values remained between 5.27 and 5.66 for distilled water and between 6.86 and 7.60 for water from the distribution network. The distilled water, as expected, showed low electrical conductivity, ranging from 2.17 μS cm-1 to 3.14 μS cm-1, while the water from the distribution network showed high electrical conductivity, reflecting the presence of dissolved ions, ranging from 100.69 μS cm-1 to 133.22 μS cm-1. After saturation, the redox potential exceeded 1999.0 mV for both types of water, and the free residual chlorine increased significantly. For temperatures of 5°C, 15°C and 25°C, the saturation concentration of ozone for distilled water was 4.60 mg L -1, 2.95 mg L-1 and 2.52 mg L-1, with saturation times of 16.50 min, 12.91 min and 14.00 min, respectively. For water from the distribution network, the saturation concentration of ozone was 3.35 mg L-1, 2.70 mg L-1 and 1.72 mg L-1 and the saturation times were 14.04 min, 10.04 min and 11.06 min, respectively. In the decomposition process, at temperatures of 5, 15 and 25°C, for distilled water the ozone half-lives were 168.53 min, 96.55 min and 56.35 min, respectively. For water from the distribution network, the half-lives were 3.04 min, 2.67 min and 1.72 min, respectively. It was concluded that the saturation concentration of ozone is inversely proportional to temperature, being higher at lower temperatures. The physicochemical characteristics of the water influence the ozonation process, with distilled water performing better in terms of ozone saturation and stability, especially at lower temperatures. Keywords: Ozonated Water. Saturation Time. Saturation Concentration. Half-Life.