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

Im Folgenden finden Sie die Zusammenfassung des englischen Berichts in französischer Sprache, erstellt vom Laboratoire Chimie Environnement der Université Aix Marseille und dem CNRS: “Die Reinigungsleistung des LaVie-Systems: Einfluss der Konzentration von freiem Chlor und gelöstem Sauerstoff“

Hinweise: Wir haben absichtlich die Schlussfolgerung unter die Einleitung gesetzt, um schnell die Ergebnisse dieser Studie zu verstehen, ohne den technischeren Teil durchlaufen zu müssen.

Einleitung und Ziele

Das LAVIE-System zielt darauf ab, reines und hochwertiges Wasser bereitzustellen, das sowohl angenehm zu trinken als auch gesundheitsfördernd ist, während es eine Trinkwasserversorgung für Entwicklungsländer bietet. Dieses System reinigt Wasser aus dem Netzwerk, das Chlor enthält, und entfernt dabei Bakterien und Viren. Der Bericht konzentriert sich auf den Nachweis der Wirksamkeit des LAVIE-Systems zur 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 eindeutig seine Wirksamkeit beim Abbau organischer Verbindungen in Gegenwart von freiem Chlor und Sauerstoff. Die Photolyse von Chlor und die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies spielen eine entscheidende Rolle in diesem Prozess, wodurch das LAVIE-System eine innovative Methode zur Reinigung von Leitungswasser darstellt, indem es Rückstände von pharmazeutischen Verbindungen und anderen organischen Schadstoffen entfernt.

Zusammenfassung der Studie

Das LaVie-System zeigt eindeutig seine Wirksamkeit beim Abbau organischer Verbindungen in Gegenwart von freiem Chlor und Sauerstoff. Die Photolyse von Chlor und die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies spielen eine entscheidende Rolle in diesem Prozess, wodurch das LaVie-System eine innovative Methode zur Reinigung von Leitungswasser darstellt, indem es Rückstände von pharmazeutischen Verbindungen und anderen organischen Schadstoffen entfernt.

Material und analytische Methoden

  • Produkte und Reagenzien: Verwendung von *Diclofenac (DCF) als Referenzverbindung, von Bleichmittel und anderen spezifischen Chemikalien für die Analysen.
  • Vorbereitung der Lösungen: DCF-Lösungen, die mit ultrareinem Wasser 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 Belichtungsdauer von 15 Minuten.

Analytische Methoden

  • Messung von freiem Chlor und gelöstem Sauerstoff: Verwendung von Photometern und spezifischen Elektroden für diese Messungen.
  • Abbau organischer Verbindungen: Überwachung durch Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC).

Ergebnisse

  1. Experimentelle Parameter: Anpassung der Konzentrationen von DCF und freiem Chlor, um den signifikanten Abbau organischer Verbindungen zu beobachten.
  2. Einfluss der Konzentration von freiem Chlor auf den Abbau von DCF:
    • Hohe DCF-Konzentrationen: Verbesserter Abbau von DCF in Gegenwart von freiem Chlor, mit einer beobachteten linearen Beziehung zwischen der Chlor Konzentration und dem Prozentsatz der DCF-Entfernung.
    • Niedrige DCF-Konzentrationen: Verbesserung der DCF-Entfernung mit steigender Konzentration von freiem Chlor, was die Rolle von Chlor im Abbauprozess bestätigt.
  3. Einfluss 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 im Prozess hindeutet.

Referenzen

Remucal C.K. und Manley D., 2016. „Emerging investigators series: die Wirksamkeit der Chlor-Photolyse als fortgeschrittenes Oxidationsverfahren zur Trinkwasseraufbereitung.“ Environ. Sci.: Water Res. Technol. 2, 565

Eine der Abbildungen, die die Studie veranschaulichen

Legende: Abbau von DCF in Abhängigkeit von der Konzentration von freiem Chlor im Leitungswasser, das mit Bleichmittel angereichert wurde, nach Bestrahlung im LAVIE-System unter *aeroben (belüfteten) und anaeroben (entlüfteten) Bedingungen, [DCF] = 2,5 mg/L und [freies Chlor] etwa 2 mg/L.

Fragen / Antworten

*Was ist freies Chlor?

Freies Chlor bezeichnet das in Wasser verfügbare Chlor in Form von aktivem Chlor, das in der Lage ist, Mikroorganismen zu desinfizieren und zu zerstören. Es existiert hauptsächlich in zwei Formen:

  1. Hypochlorige Säure (HOCl): Dies ist die effektivste Form zur Desinfektion, da sie leicht in die Zellwände der Mikroorganismen eindringen kann.
  2. Hypochlorit-Ion (OCl⁻): Dies ist eine weniger effektive Form von freiem Chlor aufgrund seiner ionischen Ladung, die seine Fähigkeit, in die Zellen einzudringen, einschränkt.

Freies Chlor wird häufig zur Behandlung von Trinkwasser eingesetzt, um Bakterien, Viren und andere Krankheitserreger abzutöten sowie chemische Verunreinigungen zu oxidieren. Seine Konzentration wird gemessen, um die Wirksamkeit der Desinfektion zu gewährleisten und gleichzeitig die Bildung unerwünschter Nebenprodukte wie Trihalogenmethane (THM) zu minimieren.

Javel und freies Chlor sind miteinander verbunden, aber nicht genau dasselbe.

Javel :

  • Javel ist eine wässrige Lösung, die Natriumhypochlorit (NaClO) enthält. Es ist ein chemisches Produkt, das hauptsächlich als Desinfektionsmittel und Bleichmittel verwendet wird.
  • Wenn es in Wasser gelöst wird, dissoziiert Natriumhypochlorit 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, hauptsächlich Hypochlorige Säure (HOCl) und Hypochlorit-Ion (OCl⁻).
  • Es ist das freie Chlor, das für die desinfizierende Wirkung im behandeltem Wasser verantwortlich ist. Der Begriff “freies Chlor” wird verwendet, um die Menge an verfügbarem Chlor zur Desinfektion im Trink- oder Schwimmbadwasser zu messen.

Beziehung zwischen den beiden :

  • Wenn Javel zu Wasser hinzugefügt wird, setzt es freies Chlor in Form von Hypochloriger Säure (HOCl) und Hypochlorit-Ionen (OCl⁻) frei.
  • In diesem Sinne ist Javel eine Quelle für freies Chlor, wenn es dem Wasser hinzugefügt wird.

Zusammenfassung :
– Javel = Quelle für freies Chlor (Natriumhypochlorit in Lösung).
– Freies Chlor = aktive Formen (HOCl und OCl⁻) von Chlor im Wasser, abgeleitet von Javel oder anderen Chlorquellen.

  • 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 oft in Oberflächengewässern und Abwasser nachgewiesen. Selbst in geringen Konzentrationen kann es toxische Auswirkungen auf aquatische Lebewesen haben, insbesondere auf Fische und aquatische Invertebraten.
  • Präsenz im Trinkwasser : Obwohl in der Regel in sehr geringen Konzentrationen, kann Diclofenac im Trinkwasser gefunden werden, was auf die Unfähigkeit der Kläranlagen zurückzuführen ist, pharmazeutische Rückstände vollständig zu entfernen.
  • Einbeziehung in die Studie : Diclofenac wurde in dieser Studie als Referenzverbindung verwendet, um die Wirksamkeit des LAVIE-Systems zur Abbau organischer Schadstoffe im Trinkwasser zu bewerten. Dies ermöglicht es, die Fähigkeit des Systems zu demonstrieren, Rückstände von Arzneimitteln zu entfernen und somit die Qualität des Trinkwassers zu verbessern.

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

  • Aerob (belüftet) : Das Wasser enthält gelösten Sauerstoff, was die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) wie Hydroxylradikale fördert, die Schadstoffe effektiv abbauen.
  • Anaerob (entlüftet) : Das Wasser ist frei von gelöstem Sauerstoff, was die Bildung von ROS einschränkt und die Effizienz des Abbaus von Schadstoffen verringert.

Fazit : Die Anwesenheit von gelöstem Sauerstoff verbessert signifikant den Abbau von Diclofenac durch das LaVie-System und demonstriert die Bedeutung aerober Bedingungen (d.h. mit dem normalen Sauerstoffgehalt, der im Trinkwasser vorkommt) für eine optimale Reinigung.