Klorering av vann - Water chlorination

For svømmebassengklorering, se svømmebassengets sanitet .
Kontrollerer klornivået til den lokale vannkilden i La Paz, Honduras .

Vannklorering er prosessen med å tilsette klor eller klorforbindelser som natriumhypokloritt til vann . Denne metoden brukes til å drepe bakterier, virus og andre mikrober i vann. Spesielt brukes klorering for å forhindre spredning av vannbårne sykdommer som kolera , dysenteri og tyfus .

Historie

I et papir publisert i 1894 ble det formelt foreslått å tilsette klor i vann for å gjøre det "bakteriefritt". To andre myndigheter godkjente dette forslaget og publiserte det i mange andre artikler i 1895. Tidlige forsøk på å implementere vannklorering ved et vannbehandlingsanlegg ble gjort i 1893 i Hamburg , Tyskland. I 1897 var byen Maidstone , England, den første som fikk hele vannforsyningen behandlet med klor.

Permanent vannklorering begynte i 1905, da et defekt sakte sandfilter og en forurenset vannforsyning forårsaket en alvorlig tyfusfeberepidemi i Lincoln , England. Alexander Cruickshank Houston brukte klorering av vannet for å stoppe epidemien. Installasjonen hans ga en konsentrert løsning av såkalt klorid av kalk til vannet som ble behandlet. Dette var ikke bare moderne kalsiumklorid, men inneholdt klorgass oppløst i kalkvann (fortynnet kalsiumhydroksid) for å danne kalsiumhypokloritt (klorert kalk). Klorering av vannforsyningen bidro til å stoppe epidemien, og som en forholdsregel ble kloringen fortsatt til 1911 da en ny vannforsyning ble tatt i bruk.

Manuell kontrollklorinator for flytende klor for vannrensing, tidlig på 1900 -tallet. Fra Chlorination of Water av Joseph Race, 1918.

Den første kontinuerlige bruken av klor i USA for desinfeksjon fant sted i 1908 ved Boonton Reservoir (ved Rockaway River ), som fungerte som forsyning for Jersey City, New Jersey . Klorering ble oppnådd ved kontrollerte tilsetninger av fortynnede oppløsninger av kalkklorid ( kalsiumhypokloritt ) ved doser på 0,2 til 0,35 ppm. Behandlingsprosessen ble unnfanget av John L. Leal , og kloreringsanlegget ble designet av George Warren Fuller. I løpet av de neste årene ble desinfeksjon av klor ved bruk av kalkklorid (kalsiumhypokloritt) raskt installert i drikkevannssystemer rundt om i verden.

Teknikken for rensing av drikkevann ved bruk av komprimert flytende klorgass ble utviklet av en britisk offiser i den indiske medisinske tjenesten , Vincent B. Nesfield, i 1903. Ifølge hans egen beretning, "Det falt meg inn at klorgass kan være funnet tilfredsstillende ... hvis det kunne finnes passende midler for å bruke den .... Det neste viktige spørsmålet var hvordan man gjør gassen bærbar.Dette kan oppnås på to måter: Ved å gjøre den flytende og lagre den i blyforet jern fartøyer, som har en stråle med en veldig fin kapillarkanal, og utstyrt med en kran eller et skruehett. vannet er helt trygt. Denne metoden vil være nyttig i stor skala, som for vannvogner. "

Major Carl Rogers Darnall , professor i kjemi ved Army Medical School , ga den første praktiske demonstrasjonen av dette i 1910. Dette arbeidet ble grunnlaget for dagens systemer for kommunal vannrensing . Kort tid etter Darnalls demonstrasjon brukte major William JL Lyster fra Army Medical Department en løsning av kalsiumhypokloritt i en linpose for å behandle vann.

I mange tiår forble Lysters metode standarden for amerikanske bakkestyrker i feltet og i leirer, implementert i form av den kjente Lyster Bag (også stavet Lister Bag). Lerretet "pose, vann, sterilisering" var en vanlig komponent i feltkjøkken, utstedt en per 100 personer, med en standard kapasitet på 36 gallon som hang fra et ofte improvisert stativ i feltet. Ved bruk fra første verdenskrig gjennom Vietnamkrigen har den blitt erstattet av omvendt osmosesystemer som produserer drikkevann ved å presse lokalt vann gjennom filtre på mikroskopisk nivå: vannrensingsenheten for omvendt osmose (1980) og det taktiske vannrensingssystemet ( 2007) for storskala produksjon, og Light Water Purifier-enheten for mindre behov som inkluderer ultrafiltreringsteknologi for å produsere drikkevann fra hvilken som helst kilde og bruker automatiske tilbakespylingssykluser hvert 15. minutt for å forenkle rengjøringen.

Klorgass ble først brukt kontinuerlig for å desinfisere vannforsyningen ved Belmont filteranlegg, Philadelphia , Pennsylvania ved å bruke en maskin oppfunnet av Charles Frederick Wallace som kalte den Chlorinator. Det ble produsert av Wallace & Tiernan -selskapet fra 1913. I 1941 hadde desinfeksjon av amerikansk drikkevann med klorgass i stor grad erstattet bruken av kalkklorid.

Biokjemi

Som halogen er klor et svært effektivt desinfeksjonsmiddel, og tilsettes offentlige vannforsyninger for å drepe sykdomsfremkallende patogener, som bakterier , virus og protozoer , som vanligvis vokser i vannforsyningsreservoarer, på veggene i vannledninger og i lagringstanker. De mikroskopiske midlene til mange sykdommer som kolera , tyfus og dysenteri drepte utallige mennesker årlig før desinfeksjonsmetoder ble brukt rutinemessig.

Langt det meste klor er produsert av bordsalt (NaCl) ved elektrolyse i klor-alkaliprosessen . Den resulterende gassen ved atmosfæriske trykk blir flytende ved høyt trykk. Den flytende gassen transporteres og brukes som sådan.

Som et sterkt oksidasjonsmiddel dreper klor via oksidasjon av organiske molekyler. Klor og hydrolyseproduktet hypoklorsyre er ikke ladet og trenger derfor lett inn i den negativt ladede overflaten av patogener. Det er i stand til å oppløse lipidene som består av celleveggen og reagere med intracellulære enzymer og proteiner , noe som gjør dem ikke -funksjonelle. Mikroorganismer dør da enten eller er ikke lenger i stand til å formere seg.

Prinsipper

Når det oppløses i vann, omdannes klor til en likevektsblanding av klor, hypoklorsyre (HOCl) og saltsyre (HCl):

Cl 2 + H 2 O ⇌ HOCl + HCl

I sur løsning er hovedartene Cl
2og HOCl, mens det i alkalisk løsning faktisk bare er ClO - ( hypoklorittion ) tilstede. Svært små konsentrasjoner av ClO 2 - , ClO 3 - , ClO 4 - finnes også.

Sjokklorering

Sjokklorering er en prosess som brukes i mange svømmebassenger, vannbrønner , kilder og andre vannkilder for å redusere bakterie- og algerester i vannet. Sjokklorering utføres ved å blande en stor mengde hypokloritt i vannet. Hypokloritten kan være i form av et pulver eller en væske som klorblekemiddel (løsning av natriumhypokloritt eller kalsiumhypokloritt i vann). Vann som sjokkkloreres, bør ikke svømmes inn eller drikkes før natriumhypokloritttallet i vannet går ned til tre deler per million (PPM) eller før kalsiumhypokloritttallet går ned til 0,2 til 0,35 PPM.

Ulemper

Under noen omstendigheter kan desinfeksjon ved klorering være problematisk. Klor kan reagere med naturlig forekommende organiske forbindelser som finnes i vannforsyningen for å produsere forbindelser kjent som desinfeksjonsbiprodukter (DBP). De vanligste DBPene er trihalometaner (THM) og haloeddiksyre (HAA). Trihalometaner er de viktigste desinfeksjonsmiddelbiproduktene laget av klorering med to forskjellige typer, bromoform og dibromoklormetan , som hovedsakelig er ansvarlige for helsefarer. Virkningene avhenger strengt av varigheten av eksponeringen for kjemikaliene og mengden som tas inn i kroppen. Ved høye doser bremser bromoform hovedsakelig regelmessig hjerneaktivitet, noe som manifesteres av symptomer som søvnighet eller sedasjon. Kronisk eksponering av både bromoform og dibromoklormetan kan forårsake lever- og nyrekreft, samt hjertesykdom, bevisstløshet eller død i høye doser. På grunn av disse stoffenes potensielle kreftfremkallende effekt , krever drikkevannsreguleringer over hele den utviklede verden regelmessig overvåking av konsentrasjonen av disse forbindelsene i distribusjonssystemene i kommunale vannsystemer. The World Health Organization har uttalt at "helserisiko fra disse biproduktene er svært små sammenlignet med risikoen forbundet med utilstrekkelig desinfeksjon".

Det er også andre bekymringer angående klor, inkludert dens flyktige natur som får det til å forsvinne for raskt fra vannsystemet, og organoleptiske bekymringer som smak og lukt.

Dechlorinator

En dechlorinator er et kjemisk tilsetningsstoff som fjerner klor eller kloramin fra vann. Der vann fra springen kloreres, bør det dekloreres før bruk i et akvarium , siden klor kan skade vannlevende liv på samme måte som det dreper mikroorganismer . Klor vil drepe fisk og forårsake skade på et akvariums biologiske filter . Kjemikalier som tjener denne funksjonen er reduksjonsmidler som reduserer klorarter til klorid , noe som er mindre skadelig for fisk.

Noen forbindelser som brukes i kommersielle dechlorinatorer er natriumtiosulfat , natriumhydroksymetansulfonat og natriumhydroksymetansulfinsyre.

Se også

Referanser

Eksterne linker