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Die Reinigungsleistung des LaVie-Systems: Wirkung von freiem Chlor und der Konzentration von gelöstem Sauerstoff

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CNRS Studie Wasserreinigung

Im Folgenden finden Sie die deutsche Zusammenfassung des englischen Berichts, der vom Labor Chemie Umwelt der’Universität Aix Marseille und der CNRS : “Die Reinigungsleistung des LaVie-Systems: Auswirkung von freiem Chlor und gelöstem Sauerstoffgehalt“

Anmerkungen : Wir haben die Schlussfolgerung bewusst unter die Einleitung gesetzt, um ein schnelles Verständnis der Ergebnisse dieser Studie zu ermöglichen, ohne den eher technischen Teil zu durchlaufen.

Einleitung und Ziele

Das LAVIE-System soll reines, qualitativ hochwertiges Wasser liefern, das sowohl angenehm zu trinken als auch gesundheitsfördernd ist. Das System reinigt chlorhaltiges Leitungswasser und beseitigt gleichzeitig Bakterien und Viren. Der Bericht konzentriert sich auf den Nachweis der Wirksamkeit des LAVIE-Systems beim Abbau organischer Verbindungen durch Photolyse (d. h. durch direkte Lichtabsorption) und untersucht die Wirksamkeit von freiem *Chlor in diesem Prozess.

Schlussfolgerung

Das LAVIE-System zeigt deutlich seine Wirksamkeit beim Abbau organischer Verbindungen in Gegenwart von freiem Chlor und Sauerstoff. Die Photolyse von Chlor und die Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies spielen in diesem Prozess eine entscheidende Rolle, was das LAVIE-System zu einer innovativen Methode macht, Leitungswasser zu reinigen und dabei Spuren von pharmazeutischen Verbindungen und anderen organischen Schadstoffen zu entfernen.

Zusammenfassung der Studie

Das LaVie-System zeigt deutlich seine Wirksamkeit beim Abbau organischer Verbindungen in Gegenwart von freiem Chlor und Sauerstoff. Die Photolyse von Chlor und die Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies spielen in diesem Prozess eine entscheidende Rolle. Das LaVie-System ist somit eine innovative Methode zur Reinigung von Leitungswasser, bei der Spuren von pharmazeutischen Verbindungen und anderen organischen Schadstoffen entfernt werden.

Material und analytische Methoden

  • Produkte und Reagenzien : Verwendung von *Diclofenac (DCF) als Referenzverbindung, Bleichmittel und anderen spezifischen Chemikalien für die Analyse.
  • Lösungszubereitung: DCF-Lösungen, die mit Reinstwasser hergestellt und mit Leitungswasser gemischt werden, um verschiedene Konzentrationen von DCF und freiem Chlor zu erhalten.
  • LaVie Reinigungssystem: Ausgestattet mit UV-A-LEDs für eine programmierte Belichtungszeit von 15 Minuten.

Analytische Methoden

  • Messung des freien Chlors und des gelösten Sauerstoffs : Verwendung eines Photometers und spezieller Elektroden für diese Messungen.
  • Absetzung organischer Verbindungen: Verfolgung durch Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC).

Ergebnisse

  1. Experimentelle Parameter: Anpassung der Konzentrationen von DCF und freiem Chlor, um einen signifikanten Abbau der organischen Verbindungen zu beobachten.
  2. Wirkung der Konzentration von freiem Chlor auf den Abbau von DCF :
    • Hohe DCF-Konzentrationen: Verbesserter DCF-Abbau in Gegenwart von freiem Chlor, wobei eine lineare Beziehung zwischen der Chlorkonzentration und dem Prozentsatz der DCF-Eliminierung beobachtet wurde.
    • Niedrige DCF-Konzentrationen: Verbesserte DCF-Elimination mit steigender Konzentration an freiem Chlor, was die Beteiligung von Chlor am Abbauprozess bestätigt.
  3. Wirkung der Sauerstoffkonzentration: Experimente unter aeroben und anaeroben Bedingungen zeigen, dass die Entfernung von Sauerstoff den Abbau von DCF signifikant verringert, was auf die Beteiligung reaktiver Sauerstoffspezies an diesem Prozess hindeutet.

Referenzen

Remucal C.K. and Manley D., 2016. “Emerging investigators series: the efficacy of chlorine photolysis as an advanced oxidation process for drinking water treatment.” Environ. Sci.: Water Res. Technol. 2, 565

Eine der Abbildungen zur Veranschaulichung der Studie

Abbau des DCF in Abhängigkeit von der Konzentration des freien Chlors nach der Reinigung von Leitungswasser mit LAVIE

Legende : DCF-Abbau in Abhängigkeit von der Konzentration an freiem Chlor in mit Bleichmittel angereichertem Leitungswasser nach Bestrahlung im LAVIE-System unter *aeroben (Aerated) und anaeroben (Dearated) Bedingungen, [DCF] = 2,5 mg/L und [freies Chlor] ca. 2 mg/L.

Fragen / Antworten

Freies Chlor bezeichnet das Chlor, das im Wasser in Form von aktivem Chlor zur Verfügung steht, das desinfizieren und Mikroorganismen abtöten kann. Es existiert hauptsächlich in zwei Formen:

  1. Hypochlorige Säure (HOCl) : Dies ist die wirksamste Form der Desinfektion, da sie leicht in die Zellwände von Mikroorganismen eindringt.
  2. Hypochlorit-Ion (OCl-) : Es ist eine weniger wirksame Form von freiem Chlor, da seine ionische Ladung seine Fähigkeit, in die Zellen einzudringen, einschränkt.

Freies Chlor wird bei der Trinkwasseraufbereitung häufig verwendet, um Bakterien, Viren und andere Krankheitserreger abzutöten und chemische Verunreinigungen zu oxidieren. Seine Konzentration wird gemessen, um die Wirksamkeit der Desinfektion zu gewährleisten und gleichzeitig die Bildung von unerwünschten Nebenprodukten wie Trihalogenmethanen (THM) zu minimieren.

Bleiche und freies Chlor sind miteinander verwandt, aber nicht genau dasselbe.

Eau de Javel :

  • Eau de Javel ist eine wässrige Lösung, die Natriumhypochlorit (NaClO) enthält. Es ist eine Chemikalie, die hauptsächlich als Desinfektionsmittel und Bleichmittel verwendet wird.
  • Wenn Natriumhypochlorit in Wasser gelöst wird, dissoziiert es in Hypochlorit-Ionen (OCl-) und hypochlorige Säure (HOCl), was zu seiner desinfizierenden Wirkung beiträgt.

Freies Chlor :

  • Freies Chlor im Wasser bezieht sich auf die aktiven Formen von Chlor, vor allem die hypochlorige Säure (HOCl) und das Hypochlorit-Ion (OCl-).
  • Es ist das freie Chlor, das für die desinfizierende Wirkung im aufbereiteten Wasser verantwortlich ist. Der Begriff “freies Chlor” wird verwendet, um die Menge an Chlor zu messen, die zur Desinfektion in Trink- oder Schwimmbadwasser zur Verfügung steht.

Beziehung zwischen den beiden :

  • Wenn Bleichmittel dem Wasser zugesetzt wird, setzt es freies Chlor in Form von hypochloriger Säure (HOCl) und Hypochlorit-Ionen (OCl-) frei.
  • In diesem Sinne ist Bleiche eine Quelle für freies Chlor, wenn sie dem Wasser zugesetzt wird.

Zusammenfassung :
- Eau de Javel = Quelle für freies Chlor (Natriumhypochloritlösung).
- Freies Chlor = aktive Formen (HOCl und OCl-) von Chlor im Wasser, die aus Bleichmittel oder anderen Chlorquellen abgeleitet sind.

  • Toxizität : Diclofenac, ein nichtsteroidales Antirheumatikum (NSAR), das häufig zur Behandlung von Schmerzen und Entzündungen eingesetzt wird, wird aufgrund seiner weit verbreiteten Verwendung und seiner Ausscheidung durch den Körper häufig in Oberflächengewässern und Abwässern nachgewiesen. Selbst in geringen Konzentrationen kann es toxische Auswirkungen auf das Leben im Wasser haben, insbesondere auf Fische und wirbellose Wassertiere.
  • Vorkommen im Leitungswasser Diclofenac: Obwohl in der Regel in sehr geringen Konzentrationen, kann Diclofenac im Leitungswasser gefunden werden, was darauf zurückzuführen ist, dass die Kläranlagen nicht in der Lage sind, pharmazeutische Rückstände vollständig zu entfernen.
  • Einschluss in das Experiment Diclofenac: Diclofenac wurde in dieser Studie als Referenzverbindung verwendet, um die Wirksamkeit des LAVIE-Systems beim Abbau organischer Schadstoffe im Leitungswasser zu bewerten. Damit wird die Fähigkeit des Systems demonstriert, Spuren von Pharmazeutika zu entfernen und so die Qualität des Trinkwassers zu verbessern.

Die Experimente wurden unter aeroben und anaeroben Bedingungen durchgeführt, um die Auswirkungen des gelösten Sauerstoffs auf die Effizienz des LAVIE-Reinigungssystems zu bewerten.

  • Aerob (belüftet) Wasser enthält gelösten Sauerstoff, der die Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) wie Hydroxylradikalen fördert, die Schadstoffe effektiv abbauen.
  • Anaerob (dearated) : Das Wasser enthält keinen gelösten Sauerstoff, was die Bildung von ROS einschränkt und die Effizienz des Abbaus von Schadstoffen verringert.

Schlussfolgerung : Das Vorhandensein von gelöstem Sauerstoff verbessert den Abbau von Diclofenac durch das LaVie-System deutlich und zeigt, wie wichtig aerobe Bedingungen (d.h. mit dem normalen Sauerstoffgehalt, den man in Leitungswasser findet) für eine optimale Reinigung sind.