Wasserchlorung - Water chlorination

Informationen zur Chlorierung von Schwimmbädern finden Sie unter Reinigung von Schwimmbädern .
Überprüfung des Chlorgehalts der örtlichen Wasserquelle in La Paz, Honduras .

Wasserchlorierung ist der Prozess der Zugabe von Chlor oder Chlorverbindungen wie Natriumhypochlorit zu Wasser . Diese Methode wird verwendet, um Bakterien, Viren und andere Mikroben im Wasser abzutöten. Insbesondere wird die Chlorierung verwendet, um die Ausbreitung von durch Wasser übertragenen Krankheiten wie Cholera , Ruhr und Typhus zu verhindern .

Geschichte

In einer 1894 veröffentlichten Veröffentlichung wurde offiziell vorgeschlagen, dem Wasser Chlor zuzusetzen, um es "keimfrei" zu machen. Zwei andere Behörden befürworteten diesen Vorschlag und veröffentlichten ihn 1895 in vielen anderen Veröffentlichungen. Frühe Versuche, eine Wasserchlorierung in einer Wasseraufbereitungsanlage einzuführen, wurden 1893 in Hamburg , Deutschland, unternommen . 1897 ließ die Stadt Maidstone in England als erste ihre gesamte Wasserversorgung mit Chlor aufbereiten.

Die permanente Wasserchlorung begann 1905, als ein defekter langsamer Sandfilter und eine verunreinigte Wasserversorgung eine schwere Typhus-Epidemie in Lincoln , England, auslösten . Alexander Cruickshank Houston nutzte die Chlorierung des Wassers, um die Epidemie zu stoppen. Seine Anlage führte dem zu behandelnden Wasser eine konzentrierte Lösung von sogenanntem Chlorkalk zu. Dies war nicht einfach modernes Calciumchlorid, sondern enthielt in Kalkwasser (verdünntes Calciumhydroxid) gelöstes Chlorgas, um Calciumhypochlorit (chlorierter Kalk) zu bilden. Die Chlorung der Wasserversorgung half, die Epidemie zu stoppen, und vorsorglich wurde die Chlorierung bis 1911 fortgesetzt, als eine neue Wasserversorgung in Betrieb genommen wurde.

Chlorinator mit manueller Steuerung zur Verflüssigung von Chlor zur Wasserreinigung, Anfang des 20. Jahrhunderts. Aus der Chlorierung von Wasser von Joseph Race, 1918.

Die erste kontinuierliche Verwendung von Chlor in den Vereinigten Staaten zur Desinfektion erfolgte 1908 am Boonton Reservoir (am Rockaway River ), das als Versorgung für Jersey City, New Jersey, diente . Die Chlorierung wurde durch kontrollierte Zugaben von verdünnten Lösungen von Chlorkalk ( Calciumhypochlorit ) in Dosen von 0,2 bis 0,35 ppm erreicht. Der Aufbereitungsprozess wurde von John L. Leal konzipiert und die Chlorierungsanlage wurde von George Warren Fuller entworfen. In den nächsten Jahren wurde die Chlordesinfektion mit Chlorkalk (Calciumhypochlorit) schnell in Trinkwasseranlagen weltweit installiert.

Die Technik der Trinkwasserreinigung mit komprimiertem verflüssigtem Chlorgas wurde 1903 von Vincent B. Nesfield, einem britischen Offizier des Indian Medical Service , entwickelt als zufriedenstellend befunden ... wenn geeignete Mittel gefunden werden konnten, um es zu verwenden ... Die nächste wichtige Frage war, wie das Gas tragbar gemacht werden kann, und zwar auf zwei Arten: Durch Verflüssigung und Lagerung in bleihaltigem Eisen Gefäße, die eine Düse mit einem sehr feinen Kapillarkanal haben und mit einem Hahn oder einem Schraubverschluss versehen sind. Der Hahn wird aufgedreht und der Zylinder in die erforderliche Wassermenge gestellt das Wasser ist absolut sicher. Diese Methode wäre in großem Umfang von Nutzen, wie für Brauchwasserkarren."

Major Carl Rogers Darnall , Professor für Chemie an der Army Medical School , demonstrierte dies 1910 erstmals praktisch. Diese Arbeit wurde zur Grundlage für die heutigen Systeme der kommunalen Wasserreinigung . Kurz nach Darnalls Vorführung verwendete Major William JL Lyster von der medizinischen Abteilung der Armee eine Lösung von Calciumhypochlorit in einem Leinenbeutel, um Wasser aufzubereiten.

Lysters Methode blieb über viele Jahrzehnte der Standard für US-Bodentruppen im Feld und in Lagern, umgesetzt in Form der bekannten Lyster Bag (auch Lister Bag buchstabiert). Die Leinwand "Tasche, Wasser, Sterilisation" war ein üblicher Bestandteil von Feldküchen, die eine pro 100 Personen mit einer standardmäßigen 36-Gallonen-Kapazität ausstellten und an einem oft improvisierten Stativ auf dem Feld hingen. Vom Ersten Weltkrieg bis zum Vietnamkrieg im Einsatz, wurde es durch Umkehrosmosesysteme ersetzt, die Trinkwasser produzieren, indem lokales Wasser durch mikroskopische Filter unter Druck gesiebt wird: die Umkehrosmose- Wasseraufbereitungseinheit (1980) und das Tactical Water Purification System ( 2007) für die Großproduktion und die Light Water Purifier-Einheit für kleinere Anforderungen, die Ultrafiltrationstechnologie zur Herstellung von Trinkwasser aus jeder Quelle umfasst und automatisierte Rückspülzyklen alle 15 Minuten verwendet, um die Reinigungsvorgänge zu vereinfachen.

Chlorgas wurde zum ersten Mal kontinuierlich verwendet, um die Wasserversorgung in der Belmont-Filteranlage in Philadelphia , Pennsylvania, zu desinfizieren , indem eine Maschine verwendet wurde, die von Charles Frederick Wallace erfunden wurde, der sie als Chlorinator bezeichnete. Es wurde ab 1913 von der Firma Wallace & Tiernan hergestellt. Bis 1941 hatte die Desinfektion von US-Trinkwasser mit Chlorgas die Verwendung von Chlorkalk weitgehend ersetzt.

Biochemie

Als Halogen ist Chlor ein hochwirksames Desinfektionsmittel und wird öffentlichen Wasserversorgungen zugesetzt, um krankheitserregende Krankheitserreger wie Bakterien , Viren und Protozoen abzutöten , die häufig in Wasserversorgungsreservoirs, an den Wänden von Wasserleitungen und in Wasserleitungen wachsen Lagertanks. Die mikroskopisch kleinen Erreger vieler Krankheiten wie Cholera , Typhus und Ruhr töteten jährlich unzählige Menschen, bevor Desinfektionsmethoden routinemäßig eingesetzt wurden.

Bei weitem die meisten Chlor hergestellt aus Kochsalz (NaCl) durch Elektrolyse in der Chlor-Alkali - Prozess. Das entstehende Gas bei Atmosphärendruck wird bei hohem Druck verflüssigt. Das verflüssigte Gas wird transportiert und als solches verwendet.

Als starkes Oxidationsmittel tötet Chlor durch die Oxidation organischer Moleküle. Chlor und das Hydrolyseprodukt Hypochlorige Säure sind nicht geladen und dringen daher leicht in die negativ geladene Oberfläche von Krankheitserregern ein. Es ist in der Lage, die Lipide, aus denen die Zellwand besteht, zu zersetzen und mit intrazellulären Enzymen und Proteinen zu reagieren , wodurch sie funktionsunfähig werden. Mikroorganismen sterben dann entweder ab oder können sich nicht mehr vermehren.

Grundsätze

Wenn es in Wasser gelöst wird, wandelt sich Chlor in ein Gleichgewichtsgemisch aus Chlor, unterchloriger Säure (HOCl) und Salzsäure (HCl) um:

Cl 2 + H 2 O HOCl + HCl

In saurer Lösung sind die Hauptspezies Cl
2und HOCl, während in alkalischer Lösung effektiv nur ClO – ( Hypochlorition ) vorhanden ist. Sehr geringe Konzentrationen von ClO 2 − , ClO 3 − , ClO 4 − werden ebenfalls gefunden.

Schockchlorung

Die Schockchlorung ist ein Verfahren, das in vielen Schwimmbädern, Brunnen , Quellen und anderen Wasserquellen verwendet wird, um die Bakterien- und Algenrückstände im Wasser zu reduzieren . Bei der Stoßchlorung wird dem Wasser eine große Menge Hypochlorit beigemischt. Das Hypochlorit kann in Form eines Pulvers oder einer Flüssigkeit wie Chlorbleiche (Lösung von Natriumhypochlorit oder Calciumhypochlorit in Wasser) vorliegen . Wasser, das schockchloriert wird, sollte nicht eingeschwommen oder getrunken werden, bis die Natriumhypochloritzahl im Wasser auf drei Teile pro Million (PPM) oder die Kalziumhypochloritzahl auf 0,2 bis 0,35 ppm gesunken ist.

Nachteile

Die Desinfektion durch Chlorierung kann unter Umständen problematisch sein. Chlor kann mit natürlich vorkommenden organischen Verbindungen in der Wasserversorgung reagieren , um Verbindungen zu produzieren, die als Desinfektionsnebenprodukte (DBPs) bekannt sind. Die häufigsten DBPs sind Trihalogenmethane (THMs) und Halogenessigsäuren (HAAs). Trihalogenmethane sind die wichtigsten Nebenprodukte von Desinfektionsmitteln, die bei der Chlorierung mit zwei verschiedenen Arten entstehen, Bromoform und Dibromchlormethan , die hauptsächlich für Gesundheitsgefahren verantwortlich sind. Ihre Wirkung hängt streng von der Dauer der Exposition gegenüber den Chemikalien und der in den Körper aufgenommenen Menge ab. In hohen Dosen verlangsamt Bromoform vor allem die regelmäßige Gehirnaktivität, was sich in Symptomen wie Schläfrigkeit oder Sedierung äußert. Chronische Exposition von Bromoform und Dibromchlormethan kann in hohen Dosen Leber- und Nierenkrebs sowie Herzerkrankungen, Bewusstlosigkeit oder Tod verursachen. Aufgrund der potentiellen Karzinogenität dieser Verbindungen erfordern Trinkwasserverordnungen in den Industrieländern eine regelmäßige Überwachung der Konzentration dieser Verbindungen in den Verteilungssystemen der kommunalen Wassersysteme. Die Weltgesundheitsorganisation hat erklärt, dass "die Gesundheitsrisiken dieser Nebenprodukte im Vergleich zu den Risiken einer unzureichenden Desinfektion äußerst gering sind".

Es gibt auch andere Bedenken in Bezug auf Chlor, einschließlich seiner flüchtigen Natur, die dazu führt, dass es zu schnell aus dem Wassersystem verschwindet, und organoleptische Bedenken wie Geschmack und Geruch.

Entchlorer

Ein Entchlorungsmittel ist ein chemischer Zusatz, der Chlor oder Chloramin aus Wasser entfernt. Wenn Leitungswasser gechlort wird, sollte es vor der Verwendung im Aquarium entchlort werden , da Chlor Wasserlebewesen ebenso schädigen kann, wie es Mikroorganismen abtötet . Chlor tötet Fische und schädigt den biologischen Filter eines Aquariums . Chemikalien, die diese Funktion erfüllen, sind Reduktionsmittel, die Chlorspezies zu Chlorid reduzieren , das für Fische weniger schädlich ist.

Einige in kommerziellen Entchlorungsmitteln verwendete Verbindungen sind Natriumthiosulfat , Natriumhydroxymethansulfonat und Natriumhydroxymethansulfinsäure.

Siehe auch

Verweise

Externe Links