Vattenklorering - Water chlorination

Kontrollerar klornivån i den lokala vattenkällan i La Paz, Honduras .

Vattenklorering är processen att tillsätta klor eller klorföreningar, såsom natriumhypoklorit, till vatten . Denna metod används för att döda bakterier, virus och andra mikrober i vatten. I synnerhet används klorering för att förhindra spridning av vattenburna sjukdomar som kolera , dysenteri och tyfus .

Historia

I ett papper publicerat 1894 föreslogs det formellt att tillsätta klor till vatten för att göra det "bakteriefritt". Två andra myndigheter godkände detta förslag och publicerade det i många andra artiklar 1895. Tidiga försök att genomföra vattenklorering vid en vattenreningsanläggning gjordes 1893 i Hamburg , Tyskland. År 1897 var staden Maidstone , England, först med att få hela sin vattenförsörjning behandlad med klor.

Permanent vattenklorering började 1905, då ett felaktigt långsamt sandfilter och en förorenad vattentillförsel orsakade en allvarlig tyfusfeberepidemi i Lincoln , England. Alexander Cruickshank Houston använde klorering av vattnet för att stoppa epidemin. Hans installation matade en koncentrerad lösning av så kallad klorid av kalk till vattnet som behandlas. Detta var inte bara modern kalciumklorid, utan innehöll klorgas löst i kalkvatten (utspädd kalciumhydroxid) för att bilda kalciumhypoklorit (klorerad kalk). Klorering av vattentillförseln hjälpte till att stoppa epidemin och som en försiktighetsåtgärd fortsatte kloreringen till 1911 när en ny vattenförsörjning togs i drift.

Manuell kontrollklorinator för flytande av klor för vattenrening, tidigt 1900 -tal. Från Chlorination of Water av Joseph Race, 1918.

Den första kontinuerliga användningen av klor i USA för desinfektion ägde rum 1908 vid Boonton Reservoir (vid Rockaway River ), som fungerade som leverans för Jersey City, New Jersey . Klorering uppnåddes genom kontrollerade tillsatser av utspädda lösningar av kalkklorid ( kalciumhypoklorit ) vid doser av 0,2 till 0,35 ppm. Behandlingsprocessen var tänkt av John L. Leal , och kloreringsanläggningen designades av George Warren Fuller. Under de närmaste åren installerades klordesinfektion med kalkklorid (kalciumhypoklorit) snabbt i dricksvattensystem runt om i världen.

Tekniken för rening av dricksvatten med användning av komprimerad flytande klorgas utvecklades 1903 av en brittisk officer vid Indian Medical Service , Vincent B. Nesfield. funnits tillfredsställande ... om lämpliga medel kunde hittas för att använda den .... Nästa viktiga fråga var hur man gör gasen bärbar. Detta kan åstadkommas på två sätt: Genom att göra den flytande och förvara den i blyfodrad järn kärl, med en stråle med en mycket fin kapillärkanal, och utrustad med en kran eller ett skruvlock. Kranen öppnas och cylindern placeras i den mängd vatten som krävs. Klor bubblar ut och på tio till femton minuter vattnet är helt säkert. Denna metod skulle kunna användas i stor skala, liksom för servicevattenvagnar. "

Major Carl Rogers Darnall , professor i kemi vid Army Medical School , gav den första praktiska demonstrationen av detta 1910. Detta arbete blev grunden för dagens system för kommunal vattenrening . Kort efter Darnalls demonstration använde major William JL Lyster från Army Medical Department en lösning av kalciumhypoklorit i en linnepåse för att behandla vatten.

Under många decennier förblev Lysters metod standarden för amerikanska markstyrkor på fältet och i läger, implementerad i form av den välkända Lyster Bag (även stavad Lister Bag). Duken "väska, vatten, sterilisering" var en vanlig komponent i fältkök, utfärdade en per 100 personer, med en standardvolym på 36 gallon som hängde från ett ofta improviserat stativ i fältet. Under användning från första världskriget till Vietnamkriget har det ersatts av system för omvänd osmos som producerar dricksvatten genom att trycka på lokalt vatten genom filter på mikroskopisk nivå: Reverse Osmosis Water Purification Unit (1980) och Tactical Water Purification System ( 2007) för storskalig produktion och Light Water Purifier-enheten för mindre behov som inkluderar ultrafiltreringsteknik för att producera dricksvatten från vilken källa som helst och använder automatiserade återspolningscykler var 15: e minut för att förenkla rengöringsoperationer.

Klorgas användes först kontinuerligt för att desinficera vattentillförseln vid Belmont filteranläggning, Philadelphia , Pennsylvania med hjälp av en maskin som uppfanns av Charles Frederick Wallace som kallade den Chlorinator. Det tillverkades av Wallace & Tiernan -företaget från 1913. År 1941 hade desinfektion av amerikanskt dricksvatten med klorgas i stort sett ersatt användningen av klorid av kalk.

Biokemi

Som halogen är klor ett mycket effektivt desinfektionsmedel och tillsätts i allmänna vattenförsörjningar för att döda sjukdomsframkallande patogener, såsom bakterier , virus och protozoer , som vanligtvis växer i vattenförsörjningsreservoarer, på väggarna i vattenledningar och i lagringstankar. De mikroskopiska medlen för många sjukdomar som kolera , tyfus och dysenteri dödade otaliga människor årligen innan desinfektionsmetoder användes rutinmässigt.

Överlägset mest klor tillverkas av bordsalt (NaCl) genom elektrolys i klor-alkaliprocessen . Den resulterande gasen vid atmosfärstryck vätskas vid högt tryck. Den flytande gasen transporteras och används som sådan.

Som ett starkt oxidationsmedel dödar klor via oxidationen av organiska molekyler. Klor och hydrolysprodukten hypoklorsyra laddas inte och penetrerar därför lätt den negativt laddade ytan av patogener. Det kan sönderfalla lipiderna som bildar cellväggen och reagera med intracellulära enzymer och proteiner , vilket gör dem icke -funktionella. Mikroorganismer dör då antingen eller kan inte längre föröka sig.

Principer

När det löses i vatten omvandlas klor till en jämviktsblandning av klor, hypoklorsyra (HOCl) och saltsyra (HCl):

Cl 2 + H 2 O ⇌ HOCl + HCl

I sur lösning är de viktigaste arterna Cl
2
och HOCl, medan det i alkalisk lösning faktiskt endast är ClO - ( hypokloritjon ) närvarande. Mycket små koncentrationer av ClO 2 - , ClO 3 - , ClO 4 - finns också.

Chokklorering

Chockklorering är en process som används i många simbassänger, vattenbrunnar , källor och andra vattenkällor för att minska bakterie- och algrester i vattnet. Choklorering utförs genom att blanda en stor mängd hypoklorit i vattnet. Hypokloriten kan vara i form av ett pulver eller en vätska såsom klorblekmedel (lösning av natriumhypoklorit eller kalciumhypoklorit i vatten). Vatten som chockkloreras ska inte simmas in eller drickas förrän natriumhypokloritvärdet i vattnet sjunker till tre delar per miljon (PPM) eller tills kalciumhypokloritvärdet sjunker till 0,2 till 0,35 PPM.

Nackdelar

Under vissa omständigheter kan desinfektion med klorering vara problematisk. Klor kan reagera med naturligt förekommande organiska föreningar som finns i vattenförsörjningen för att producera föreningar som kallas desinfektionsbiprodukter (DBP). De vanligaste DBP: erna är trihalometaner (THM) och haloättiksyra (HAA). Trihalometaner är de viktigaste desinfektionsmedelsbiprodukterna som skapas av klorering med två olika typer, bromoform och dibromklormetan , som huvudsakligen är ansvariga för hälsorisker. Deras effekter beror strikt på varaktigheten av deras exponering för kemikalierna och mängden som tas in i kroppen. I höga doser saktar bromoform främst ner regelbunden hjärnaktivitet, vilket manifesteras av symtom som sömnighet eller sedering. Kronisk exponering av både bromoform och dibromklorometan kan orsaka lever- och njurcancer, liksom hjärtsjukdomar, medvetslöshet eller dödsfall i höga doser. På grund av dessa föreningars potentiella cancerframkallande egenskaper kräver dricksvattenregler i hela den utvecklade världen regelbunden övervakning av koncentrationen av dessa föreningar i distributionssystemen i kommunala vattensystem. Den Världshälsoorganisationen har konstaterat att "hälsorisker från dessa biprodukter är extremt liten i jämförelse med de risker som är förknippade med otillräcklig desinfektion".

Det finns också andra bekymmer angående klor, inklusive dess flyktiga natur som gör att det försvinner för snabbt från vattensystemet, och organoleptiska problem som smak och lukt.

Dechlorinator

En dechlorinator är en kemisk tillsats som tar bort klor eller kloramin från vatten. Där kranvatten kloreras bör det avkloreras före användning i ett akvarium , eftersom klor kan skada vattenlevande liv på samma sätt som det dödar mikroorganismer . Klor kommer att döda fisk och orsaka skador på ett akvariums biologiska filter . Kemikalier som tjänar denna funktion är reduktionsmedel som reducerar klorarter till klorid , vilket är mindre skadligt för fisk.

Vissa föreningar som används i kommersiella dechlorinatorer är natriumtiosulfat , natriumhydroximetansulfonat och natriumhydroximetansulfinsyra.

Se även

Referenser

externa länkar