Le prestazioni di depurazione del sistema LaVie: effetto del cloro libero e della concentrazione di ossigeno disciolto

Qui di seguito è riportata una sintesi in francese del rapporto in inglese, redatto dal Laboratorio di chimica ambientale delUniversità di Aix Marseille e il CNRS : “Le prestazioni di depurazione del sistema LaVie: effetto del cloro libero e della concentrazione di ossigeno disciolto“

Note : Abbiamo volutamente collocato le conclusioni al di sotto dell'introduzione, in modo che i risultati di questo studio possano essere compresi rapidamente senza dover affrontare la parte più tecnica.

Introduzione e obiettivi

Il sistema LAVIE mira a fornire acqua pura e di alta qualità, piacevole da bere e benefica per la salute, offrendo una soluzione per l'acqua potabile ai Paesi in via di sviluppo. Il sistema purifica l'acqua di rete contenente cloro, eliminando al contempo batteri e virus. Il rapporto si concentra sulla dimostrazione dell'efficacia del sistema LAVIE nel degradare i composti organici mediante fotolisi (cioè l'assorbimento diretto della luce) ed esplora l'efficacia del cloro libero in questo processo.

Conclusione

Il sistema LAVIE ha dimostrato chiaramente la sua efficacia nel degradare i composti organici in presenza di cloro libero e ossigeno. La fotolisi del cloro e la produzione di specie reattive dell'ossigeno svolgono un ruolo cruciale in questo processo, rendendo il sistema LAVIE un metodo innovativo per purificare l'acqua di rubinetto rimuovendo tracce di composti farmaceutici e altri inquinanti organici.

Sintesi dello studio

Il sistema LaVie ha dimostrato chiaramente la sua efficacia nel degradare i composti organici in presenza di cloro libero e ossigeno. La fotolisi del cloro e la produzione di specie reattive dell'ossigeno giocano un ruolo cruciale in questo processo, rendendo il sistema LaVie un metodo innovativo per purificare l'acqua di rubinetto rimuovendo tracce di composti farmaceutici e altri inquinanti organici.

Materiali e metodi analitici

Prodotti e reagenti : Uso di *Diclofenac (DCF) come composto di riferimento, candeggina e altre sostanze chimiche specifiche per l'analisi.
Preparazione delle soluzioni: soluzioni di DCF preparate con acqua ultrapura e miscelate con acqua di rubinetto per ottenere diverse concentrazioni di DCF e cloro libero.
Sistema di purificazione LaVie: dotato di LED UV-A per un tempo di esposizione programmato di 15 minuti.

Metodi analitici

Misurazione del cloro libero e dell'ossigeno disciolto: Uso di fotometri ed elettrodi specifici per queste misure.
Abbattimento dei composti organici: monitoraggio mediante cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC).

Risultati

Parametri sperimentali: regolazione delle concentrazioni di DCF e di cloro libero per osservare una significativa degradazione dei composti organici.
Effetto della concentrazione di cloro libero sulla degradazione del DCF :
- Concentrazioni elevate di DCF: la degradazione del DCF è migliorata in presenza di cloro libero, con una relazione lineare osservata tra la concentrazione di cloro e la percentuale di eliminazione del DCF.
- Basse concentrazioni di DCF: l'eliminazione del DCF è migliorata all'aumentare della concentrazione di cloro libero, confermando il coinvolgimento del cloro nel processo di degradazione.
Effetto della concentrazione di ossigeno: gli esperimenti condotti in condizioni aerobiche e anaerobiche mostrano che l'eliminazione dell'ossigeno riduce significativamente la degradazione del DCF, suggerendo il coinvolgimento di specie reattive dell'ossigeno nel processo.

Riferimenti

Remucal C.K. e Manley D., 2016. "Serie di ricercatori emergenti: l'efficacia della fotolisi del cloro come processo di ossidazione avanzata per il trattamento dell'acqua potabile". Environ. Sci.: Water Res. Technol. 2, 565

Una delle figure che illustrano lo studio

Leggenda Degradazione del DCF in funzione della concentrazione di cloro libero in acqua di rubinetto arricchita con candeggina dopo l'irradiazione nel sistema LAVIE in condizioni *aerobiche (aerate) e anaerobiche (cariche), [DCF] = 2,5 mg/L e [cloro libero] circa 2 mg/L.

Domande e risposte

*Che cos'è il cloro libero?

Il cloro libero si riferisce al cloro disponibile nell'acqua sotto forma di cloro attivo, in grado di disinfettare e distruggere i microrganismi. Esiste in due forme principali:

Acido ipocloroso (HOCl) Disinfezione: è la forma di disinfezione più efficace perché penetra facilmente nelle pareti cellulari dei microrganismi.
Ione ipoclorito (OCl-) Cloro libero: è una forma meno efficace di cloro libero a causa della sua carica ionica, che ne limita la capacità di penetrare nelle cellule.

Il cloro libero è spesso utilizzato nel trattamento dell'acqua potabile per uccidere batteri, virus e altri agenti patogeni, nonché per ossidare i contaminanti chimici. La sua concentrazione viene misurata per garantire una disinfezione efficace, riducendo al minimo la formazione di sottoprodotti indesiderati come i trialometani (THM).

Qual è il rapporto tra candeggina e cloro libero?

La candeggina e il cloro libero sono correlati, ma non sono esattamente la stessa cosa.

Candeggina :

La candeggina è una soluzione acquosa contenente ipoclorito di sodio (NaClO). È una sostanza chimica utilizzata principalmente come disinfettante e candeggiante.
Quando si scioglie in acqua, l'ipoclorito di sodio si dissocia in ioni ipoclorito (OCl-) e acido ipocloroso (HOCl), contribuendo alla sua azione disinfettante.

Cloro libero :

Il cloro libero nell'acqua si riferisce alle forme attive del cloro, principalmente l'acido ipocloroso (HOCl) e lo ione ipoclorito (OCl-).
Il cloro libero è responsabile dell'effetto disinfettante dell'acqua trattata. Il termine "cloro libero" viene utilizzato per misurare la quantità di cloro disponibile per la disinfezione nell'acqua potabile o di piscina.

Relazione tra i due:

Quando la candeggina viene aggiunta all'acqua, rilascia cloro libero sotto forma di acido ipocloroso (HOCl) e ioni ipoclorito (OCl-).
In questo senso, la candeggina è una fonte di cloro libero quando viene aggiunta all'acqua.

Sintesi:
– Candeggina = fonte di cloro libero (soluzione di ipoclorito di sodio).
– Cloro libero = forme attive (HOCl e OCl-) di cloro nell'acqua, derivato dalla candeggina o da altre fonti di cloro.

Perché il diclofenac (DCF), considerato tossico, è stato incluso in questo esperimento?

Tossicità Il diclofenac, un farmaco antinfiammatorio non steroideo (FANS) comunemente usato per trattare il dolore e le infiammazioni, viene spesso rilevato nelle acque superficiali e nelle acque reflue a causa del suo uso diffuso e della sua escrezione da parte dell'organismo. Anche a basse concentrazioni, può avere effetti tossici sulla vita acquatica, in particolare sui pesci e sugli invertebrati acquatici.
Presenza nell'acqua di rubinetto Diclofenac: sebbene in genere in concentrazioni molto basse, il diclofenac può essere presente nell'acqua di rubinetto, a causa dell'incapacità degli impianti di trattamento dell'acqua di eliminare completamente i residui farmaceutici.
Inclusione nell'esperimento In questo studio è stato utilizzato il Diclofenac come composto di riferimento per valutare l'efficacia del sistema LAVIE nel degradare i contaminanti organici presenti nell'acqua di rubinetto. Ciò dimostra la capacità del sistema di eliminare le tracce di prodotti farmaceutici, migliorando così la qualità dell'acqua potabile.

Perché gli esperimenti sono stati condotti in condizioni di aerazione e dearatura?

Gli esperimenti sono stati condotti in condizioni aerobiche e anaerobiche per valutare l'impatto dell'ossigeno disciolto sull'efficienza del sistema di purificazione LAVIE.

Aerobico (aerato) L'acqua contiene ossigeno disciolto, che favorisce la formazione di specie reattive dell'ossigeno (ROS) come i radicali idrossilici, che decompongono efficacemente i contaminanti.
Anaerobico (dearato) L'acqua è priva di ossigeno disciolto, il che limita la formazione di ROS e riduce l'efficienza della degradazione dei contaminanti.

Conclusione La presenza di ossigeno disciolto migliora significativamente la degradazione del diclofenac da parte del sistema LaVie, dimostrando l'importanza di condizioni aerobiche (cioè con il normale livello di ossigeno presente nell'acqua di rubinetto) per una purificazione ottimale.