Download - Effekten af pH
Effekten af pH på dannelsen Effekten af pH på dannelsen af biprodukteraf biprodukter- Måler vi de relevante biprodukter?- Måler vi de relevante biprodukter?
Kamilla Hansen og Henrik R. Andersen
KloreringKloreringKlor
HOCl ⇔ OCl- + H+ pKa = 7.54 @ 25°C
6 7 8 90
20
40
60
80
100
OCl-HOCl
pH
Mæ
ng
den
ift
. to
tal
klo
r (%
)
pH i svømmebade skal være mellem 7 og 8
HOCl bedst til at disinficere
BiprodukterBiprodukter
Klor
+
Snavs
Biprodukter
Trihalometan(THM)
Haloeddikesyre(HAA)
Trikloramin(NCl3)
Haloacetonitril(HAN)
Lavkloreringsforsøg GladsaxeLavkloreringsforsøg Gladsaxe
er blev lavet forsøg med lavklorering i et varmtvandsbassin i Gladsaxe svømmehal.
ammenligne normaldrift og forsøgsdrift
er blev målt THM, AOX og bakterieniveau
Lavkloreringsforsøg GladsaxeLavkloreringsforsøg Gladsaxe
Disinfikationskraften bevares ved samtidig sænkning af pH og klordosis
6 7 8 90
20
40
60
80
100
OCl-HOCl
Gladsaxe
pH
Mæ
ng
den
ift
. to
tal
klo
r (%
)pH Frit klor
Normal 7.3 1.5 mg/L
Forsøgsdrift 6.7 0.4 mg/L
Lavkloreringsforsøg GladsaxeLavkloreringsforsøg Gladsaxe
Hovedsagelig chloroformLav klor og pH lav THM koncentration (ca 20 µg/L)Normal klor og pH THM koncentration ca 45 µg/L
Konklusioner fra Gladsaxe forsøgetKonklusioner fra Gladsaxe forsøget
Sammenfattende kan det konkluderes, at det synes muligt at opnå betydelige forbedringer i vandkvalitet – og dermed også forbedret indeklima – i svømmebadsanlæg ved at drive svømmebadene ved lavere indhold af frit klor.”
Den hygiejniske kvalitet af bassinvandet var gennem forsøgsperioden uændret god ved de nye driftsforhold med frit klor 0,4 mg/l og pH omkring 6,7.”
Indholdet af THM steg fra et niveau omkring 15-25 μg/l til et niveau omkring 40-50 μg/l, når frit klor steg fra 0,4 mg/l til 1,5 mg/l. Hovedparten af THM fandtes som forventet som kloroform.”Kristensen et al., Forsøgsdrift af varmtvandsbassin I Gladsaxe svømmehal
ved lavt indhold af frit klor og reduceret. DHI Danmark, Juni 2007
Pas på – hvis vi sænker pH så…Pas på – hvis vi sænker pH så…
Hvad med trikloramin (NCl3) – Den vil stige og er oprindelig årsagen til reglen pH > 7 i svømmebade
Indikation på stigning af haloeddikesyrer og haloacetonitriler i litteraturen
Bliver det sundere? Dvs. < toksisk
Hvilke biprodukter?Hvilke biprodukter?
Biprodukter
Trihalometan
Haloeddikesyre
Trikloramin
Klor
+
Snavs Haloacetonitril
pH
klor dosis
pH
Klor
Sandfilter
Pre-filter
Coagulant
Udligningstank
SvømmebadSvømmebad
Partikler:
Kropsvæsker mm.:SnotSvedUrinCremeShampoo
HårHud…
Kropsvæske analogKropsvæske analog
ovedkomponenterne i sved og urin (Judd & Bullock, Chemosphere, vol 51, 2003):
Ammonium chloride NH4Cl
Urea NH2CONH2
Creatinin C4H7N3O
Histidin C6H9N3O2
Hippursyre C9H9NO3
Urinsyre C5H4N4O3
Citronsyre C6H8O7
Partikler fra tromlefilterPartikler fra tromlefilter
>10µm
ForsøgsdesignForsøgsdesign
48 timer ved 25°C
Målinger:pH og klorTrihalomethan (THM)Haloeddikesyre (HAA)Haloacetonitril (HAN)Trichloramin (NCl3)
Klor
Buffer
Kropsvæske / Partikler
ForsøgsdesignForsøgsdesignEnten total klor eller disinfikationskraft konstant.
Total klor konstant
6.0 6.5 7.0 7.5 8.00
50
100Cl2 = HOCl + OCl-
[HOCl]
pH
mg
/L
Disinfikationskraft konstant
6.0 6.5 7.0 7.5 8.00
50
100Cl2 = HOCl + OCl-
[HOCl]
pH
mg
/L
Disinfikationskraften falder Total klor stiger
Effekt på dannelsen af biprodukter ved Effekt på dannelsen af biprodukter ved sænkning fra pH 7.5 til pH 6.5sænkning fra pH 7.5 til pH 6.5
Kropsvæske Partikel
Trihalometan ↓ ↓Haloeddikesyre – ↓Haloacetonitril ↑ ↑NCl3 ↑ *
* Ikke dannet, men kun analyseret ved pH 6
Dvs. trikloramin dannes tilsyneladende ikke på filtrene
ToksicitetToksicitetToksiciteten af de forskellige grupper
Haloacetonitriler(HAN)>Haloeddikesyrer (HAA)>Trihalomethaner (THM)
Toksiciteten kan beregnes for en vandprøve således:
EC50-værdierne er fra artikel (Plewa et al. 2008)
∑=i
i
EC
CToxicitet
,50
Plewa et al., Comparative Mammalian Cell Toxicity of N-DBPs and C-DBPs. In Disinfection By-Products in Drinking Water: Occurrence, Formation, Helth Effects, and Control, American Chemical Society: Washington, DC, 2008.
Beregnet toksicitetBeregnet toksicitet
Toksiciteten af det klorede vand med kropsvæske halveres ved ændring af pH fra 6 til 7.
Partiklerne giver mere toksitet ved pH lavere end 7.5.
pH afhængighed ligner den for haloacetonitril
Kropsvæske
66.
5 77.
5 80
2.0×10 -5
4.0×10 -5
6.0×10 -5
pH
Σ t
oxi
city
Partikler
66.
5 77.
5 80
1.0×10 -4
2.0×10 -4
3.0×10 -4
4.0×10 -4
pH
Σ t
oxi
city
KonklusionKonklusion
Dannelsen af disinfikationsbiprodukter er afhængig af pH-Specielt trikloramin (NCl3) og haloacetonitriler (HANs)
Den beregnede toksicitet af vandet stiger ved lavere pHHAN’erne bidrager mest til toksiciteten.
THM kan muligvis bruges som indikator for badebelastning men er ikke brugbar som testparameter ved evaluering af ændringer i drift eller vandbehandlingen.
Tak for opmærksomheden
Tak til mine vejledere: Hans-Jørge Albrechtsen, Hans Mosbæk og Henrik AndersenSamt tak til Sarah Willach for hjælp i laboratoriet