Vandchlorering - Water chlorination

For swimmingpools klorering, se Swimmingpool sanitet .
Kontrol af klorniveauet i den lokale vandkilde i La Paz, Honduras .

Vandchlorering er processen med at tilsætte chlor- eller chlorforbindelser, såsom natriumhypochlorit, til vand . Denne metode bruges til at dræbe bakterier, vira og andre mikrober i vand. Klorering bruges især til at forhindre spredning af vandbårne sygdomme som kolera , dysenteri og tyfus .

Historie

I et papir udgivet i 1894 blev det formelt foreslået at tilføje klor til vand for at gøre det "kimfrit". To andre myndigheder godkendte dette forslag og offentliggjorde det i mange andre papirer i 1895. Tidlige forsøg på at gennemføre klorering af vand på et vandbehandlingsanlæg blev foretaget i 1893 i Hamburg , Tyskland. I 1897 var byen Maidstone , England, den første til at få hele sin vandforsyning behandlet med klor.

Permanent vandchlorering begyndte i 1905, da et defekt langsomt sandfilter og en forurenet vandforsyning forårsagede en alvorlig tyfusfeberepidemi i Lincoln , England. Alexander Cruickshank Houston brugte klorering af vandet til at stoppe epidemien. Hans installation fodrede en koncentreret opløsning af såkaldt chlorid af kalk til det vand, der blev behandlet. Dette var ikke bare moderne calciumchlorid, men indeholdt chlorgas opløst i kalkvand (fortyndet calciumhydroxid) til dannelse af calciumhypochlorit (chloreret kalk). Klorering af vandforsyningen hjalp med at stoppe epidemien, og som en sikkerhedsforanstaltning blev kloringen fortsat indtil 1911, da en ny vandforsyning blev taget i brug.

Manuel kontrolklorinator til kondensering af klor til vandrensning, begyndelsen af ​​det 20. århundrede. Fra klorering af vand af Joseph Race, 1918.

Den første kontinuerlige brug af klor i USA til desinfektion fandt sted i 1908 på Boonton Reservoir (ved Rockaway River ), der tjente som forsyning til Jersey City, New Jersey . Chlorering blev opnået ved kontrollerede tilsætninger af fortyndede opløsninger af chlorklorid ( calciumhypochlorit ) i doser på 0,2 til 0,35 ppm. Behandlingsprocessen blev udtænkt af John L. Leal , og chloreringsanlægget blev designet af George Warren Fuller. I løbet af de næste par år blev klordesinfektion med kalkklorid (calciumhypochlorit) hurtigt installeret i drikkevandsanlæg rundt om i verden.

Teknikken til rensning af drikkevand ved brug af komprimeret flydende klorgas blev udviklet af en britisk officer i den indiske lægetjeneste , Vincent B. Nesfield, i 1903. Ifølge hans egen beretning, "faldt det mig ind, at chlorgas kunne være fundet tilfredsstillende ... hvis der kunne findes passende midler til at bruge den .... Det næste vigtige spørgsmål var, hvordan man gør gassen bærbar.Dette kan opnås på to måder: Ved at gøre den flydende og opbevare den i blyforet jern fartøjer, der har en stråle med en meget fin kapillarkanal og udstyret med en hane eller en skruelåg. Hanen tændes, og cylinderen placeres i den nødvendige mængde vand. Kloren bobler ud, og på ti til femten minutter vandet er helt sikkert. Denne metode ville kunne bruges i stor skala, som for service vandvogne. "

Major Carl Rogers Darnall , professor i kemi ved Army Medical School , gav den første praktiske demonstration af dette i 1910. Dette arbejde blev grundlaget for nutidens systemer til kommunal vandrensning . Kort efter Darnalls demonstration brugte major William JL Lyster fra Army Medical Department en opløsning af calciumhypochlorit i en linnedspose til behandling af vand.

I mange årtier forblev Lysters metode standarden for amerikanske landstyrker i marken og i lejre, implementeret i form af den velkendte Lyster Bag (også stavet Lister Bag). Lærredet "pose, vand, sterilisering" var en almindelig komponent i markkøkkener, udstedt en pr. 100 personer, med en standardkapacitet på 36 gallon, der hang fra et ofte improviseret stativ i marken. I brug fra 1. verdenskrig til Vietnamkrigen er det blevet erstattet af systemer med omvendt osmose , der producerer drikkevand ved at presse lokalt vand gennem filtre på mikroskopisk niveau: Reverse Osmosis Water Purification Unit (1980) og Tactical Water Purification System ( 2007) til produktion i stor skala, og Light Water Purifier-enheden til mindre behov, der inkluderer ultrafiltreringsteknologi til at producere drikkevand fra enhver kilde og bruger automatiske tilbagespylningscyklusser hvert 15. minut for at forenkle rengøringsoperationer.

Klorgas blev først brugt kontinuerligt til at desinficere vandforsyningen på Belmont filteranlæg, Philadelphia , Pennsylvania ved hjælp af en maskine opfundet af Charles Frederick Wallace, der kaldte den Chlorinator. Det blev fremstillet af virksomheden Wallace & Tiernan begyndende i 1913. I 1941 havde desinfektion af amerikansk drikkevand med klorgas stort set erstattet brugen af ​​kalkklorid.

Biokemi

Som halogen er klor et yderst effektivt desinfektionsmiddel og tilføjes til offentlige vandforsyninger for at dræbe sygdomsfremkaldende patogener, såsom bakterier , vira og protozoer , der normalt vokser i vandforsyningsreservoirer, på væggene i vandledninger og i lagertanke. De mikroskopiske midler til mange sygdomme som kolera , tyfus og dysenteri dræbte utallige mennesker årligt, før desinficeringsmetoder blev anvendt rutinemæssigt.

Langt det meste chlor fremstilles af bordsalt (NaCl) ved elektrolyse i chlor-alkaliprocessen . Den resulterende gas ved atmosfæriske tryk gøres flydende ved højt tryk. Den flydende gas transporteres og bruges som sådan.

Som et stærkt oxidationsmiddel dræber chlor via oxidation af organiske molekyler. Klor og hydrolyseproduktet hypochlorsyre oplades ikke og trænger derfor let ind i den negativt ladede overflade af patogener. Det er i stand til at nedbryde lipiderne, der danner cellevæggen og reagere med intracellulære enzymer og proteiner , hvilket gør dem ikke -funktionelle. Mikroorganismer dør derefter enten eller er ikke længere i stand til at formere sig.

Principper

Når det opløses i vand, omdannes chlor til en ligevægtsblanding af chlor, hypochlorsyre (HOCl) og saltsyre (HCl):

Cl 2 + H 2 O ⇌ HOCI + HCI

I sur opløsning er de vigtigste arter Cl
2og HOCl, hvorimod der i alkalisk opløsning reelt kun er ClO - ( hypochlorition ) til stede. Meget små koncentrationer af ClO 2 - , ClO 3 - , ClO 4 - findes også.

Chokchlorering

Chokchlorering er en proces, der bruges i mange svømmebassiner, vandboringer , kilder og andre vandkilder til at reducere bakterie- og algerester i vandet. Chokchlorering udføres ved at blande en stor mængde hypochlorit i vandet. Hypochloritten kan være i form af et pulver eller en væske, såsom chlorblegemiddel (opløsning af natriumhypochlorit eller calciumhypochlorit i vand). Vand, der bliver chokchloreret, bør ikke svømmes ind eller drikkes, før natriumhypochlorit -antallet i vandet falder til tre dele pr. Million (PPM), eller indtil calciumhypochlorit -tallet falder til 0,2 til 0,35 PPM.

Ulemper

Desinfektion med klorering kan i nogle tilfælde være problematisk. Klor kan reagere med naturligt forekommende organiske forbindelser, der findes i vandforsyningen, for at producere forbindelser, der kaldes desinfektionsbiprodukter (DBP'er). Den mest almindelige DBP er trihalogenmethaner (THM) og halogeneddikesyreestere syrer (Haas). Trihalomethaner er de vigtigste desinfektionsbiprodukter, der er skabt ved chlorering med to forskellige typer, bromoform og dibromochlormethan , som hovedsageligt er ansvarlige for sundhedsfarer. Deres virkninger afhænger strengt af varigheden af ​​deres eksponering for kemikalierne og mængden, der indtages i kroppen. I høje doser bremser bromoform hovedsageligt regelmæssig hjerneaktivitet, hvilket manifesteres af symptomer som søvnighed eller sedation. Kronisk eksponering af både bromoform og dibromochlormethan kan forårsage lever- og nyrekræft samt hjertesygdomme, bevidstløshed eller død i høje doser. På grund af disse stoffers potentielle kræftfremkaldende egenskaber kræver drikkevandsreguleringer i hele den udviklede verden regelmæssig overvågning af koncentrationen af ​​disse forbindelser i distributionssystemerne i kommunale vandsystemer. Den WHO har udtalt, at "den sundhedsfare fra disse biprodukter er meget små i sammenligning med de risici, der er forbundet med utilstrækkelig desinfektion".

Der er også andre bekymringer vedrørende klor, herunder dets flygtige natur, der får det til at forsvinde for hurtigt fra vandsystemet og organoleptiske bekymringer som smag og lugt.

Dechlorinator

En dechlorinator er et kemisk additiv, der fjerner chlor eller chloramin fra vand. Hvor ledningsvand kloreres, bør det dechloreres før brug i et akvarium , da klor kan skade vandlevende liv på samme måde som det dræber mikroorganismer . Klor vil dræbe fisk og forårsage skade på et akvariums biologiske filter . Kemikalier, der tjener denne funktion, er reduktionsmidler, der reducerer klorarter til chlorid , hvilket er mindre skadeligt for fisk.

Nogle forbindelser, der anvendes i kommercielle dechlorinatorer, er natriumthiosulfat , natriumhydroxymethansulfonat og natriumhydroxymethansulfinsyre.

Se også

Referencer

eksterne links