1. Μηχανισμός απολύμανσης με υποχλωριώδες νάτριο
Το υποχλωριώδες νάτριο είναι ένα πολύ αποτελεσματικό απολυμαντικό-που περιέχει χλώριο. Η απολυμαντική του δράση περιλαμβάνει κυρίως τη δράση του υποχλωριώδους οξέος, τη δράση του εκκολαπτόμενου οξυγόνου και τη χλωρίωση. Η οξείδωση του υποχλωριώδους οξέος είναι ο κύριος βακτηριοκτόνος μηχανισμός των απολυμαντικών που περιέχουν χλώριο-.
Τα απολυμαντικά που περιέχουν{0}}χλώριο σχηματίζουν υποχλωριώδες οξύ στο νερό, το οποίο δρα στις βακτηριακές πρωτεΐνες. Το υποχλωριώδες οξύ όχι μόνο μπορεί να αλληλεπιδράσει με το κυτταρικό τοίχωμα, αλλά επίσης, λόγω του μικρού μοριακού του μεγέθους και της έλλειψης φορτίου, μπορεί να διεισδύσει στα κύτταρα για να προκαλέσει οξείδωση ή να καταστρέψει τη φωσφορική αφυδρογονάση, οδηγώντας σε κυτταρικό θάνατο.
Αξίζει να σημειωθεί ότι παρόλο που τα απολυμαντικά χλωρίου χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία, πολλές εγκαταστάσεις νερού μειώνουν σταδιακά τη χρήση υγρού χλωρίου λόγω των σημαντικών κινδύνων ασφάλειας που συνδέονται με την παραγωγή, την αποθήκευση, τη μεταφορά και τη χρήση του.
Αντίθετα, η απολύμανση με υποχλωριώδες νάτριο έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής ασφάλειας και του απλού εξοπλισμού δοσολογίας. Η χρήση υποχλωριώδους νατρίου για την αντικατάσταση της απολύμανσης με υγρό χλώριο έχει γίνει μια μη αναστρέψιμη τάση.
2. Σύγκριση δοσομετρικών διεργασιών υποχλωριώδους νατρίου
Επί του παρόντος, η απολύμανση υποχλωριώδους νατρίου μπορεί να επιτευχθεί με δύο τρόπους: ο ένας είναι με τη χρήση μιας γεννήτριας υποχλωριώδους νατρίου για την παραγωγή του διαλύματος υποχλωριώδους νατρίου στο διαδίκτυο. η άλλη είναι η χρήση ενός προπαρασκευασμένου διαλύματος υποχλωριώδους νατρίου.
Ανεξάρτητα από τη μέθοδο/σύστημα δοσολογίας που χρησιμοποιείται, το καθένα έχει τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά του. Το αποτέλεσμα απολύμανσης και το κόστος ανά τόνο νερού που επεξεργάζεται με τις δύο μεθόδους δεν διαφέρει σημαντικά.
Ως εκ τούτου, σε περιοχές με επαρκή προμήθεια προ{0}προετοιμασμένων χημικών ουσιών (με τρεις ή περισσότερους προμηθευτές που πληρούν τις απαιτήσεις), συνιστάται η χρήση αγορασθέντος προ{1}}προπαρασκευασμένου διαλύματος υποχλωριώδους νατρίου. Αυτή η μέθοδος έχει σχετικά χαμηλότερο κόστος λειτουργίας και συντήρησης, μικρότερους κύκλους παραγγελίας και κατασκευής εξοπλισμού και δεν έχει ειδικές απαιτήσεις για τη συνήθη λειτουργία και συντήρηση.
Για μονάδες επεξεργασίας νερού μικρής-κλίμακας, ειδικά σε περιοχές με άβολη παροχή και μεταφορά, συνιστάται η χρήση μιας γεννήτριας υποχλωριώδους νατρίου για την προετοιμασία και την προσθήκη του διαλύματος-στο χώρο. Έτσι αποφεύγεται ο κίνδυνος κακής απολύμανσης λόγω της αποικοδόμησης της χημικής ουσίας-μακροπρόθεσμης αποθήκευσης.
3. Δοσολογία υποχλωριώδους νατρίου
Η ποσότητα του χλωρίου που προστίθεται κατά την απολύμανση ποικίλλει ανάλογα με την ποιότητα του ακατέργαστου νερού και τις απαιτήσεις απολύμανσης. Για να επιτευχθούν αξιόπιστα και μακροχρόνια αποτελέσματα απολύμανσης, η δοσολογία θα πρέπει να πληροί δύο απαιτήσεις:
1) Η «απαίτηση χλωρίου» που καταναλώνεται για τη θανάτωση βακτηρίων για την επίτευξη καθορισμένων στόχων απολύμανσης και την οξείδωση της οργανικής ύλης.
2) Το «υπολειμματικό χλώριο» που απαιτείται για την αναστολή της αναγέννησης των υπολειμματικών βακτηρίων στο νερό. Οι κανονισμοί για το υπολειμματικό χλώριο παρέχουν επίσης μια απλή μέθοδο για τον προσδιορισμό της δοσολογίας και την κρίση του αποτελέσματος απολύμανσης.
4. Παράγοντες που επηρεάζουν το υποχλωριώδες νάτριο
1) Η επίδραση της δοσολογίας του υποχλωριώδους νατρίου στην αποτελεσματικότητα της αδρανοποίησης
Προσθέτοντας διαφορετικές ποσότητες υποχλωριώδους νατρίου σε 1 λίτρο δείγματος νερού και αντιδρώντας για 30 λεπτά, η συγκέντρωση μετρήθηκε χρησιμοποιώντας τη μέθοδο διήθησης με μεμβράνη. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι:
Η απολύμανση με υποχλωριώδες νάτριο έχει πολύ καλό αποτέλεσμα αδρανοποίησης. Σε δόση υποχλωριώδους νατρίου 2,5 mg/L, επιτεύχθηκε 100% απενεργοποίηση. Για να επιτευχθούν παρόμοιες απαιτήσεις όπως το GB18920-2002, η βέλτιστη δόση υποχλωριώδους νατρίου μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι 2,5–3,0 mg/L.
2) Επίδραση του pH στην απολύμανση με υποχλωριώδες νάτριο
Σε δόση υποχλωριώδους νατρίου 0,5 mg/L, ο ρυθμός λογαριθμικής αδρανοποίησης της απολύμανσης με υποχλωριώδες νάτριο μειώθηκε από 2,03 σε 0,27 με αύξηση του pH, παρουσιάζοντας πτωτική τάση.
Αυτό οδηγεί στο συμπέρασμα ότι η αναλογία του ClO- προς το υποχλωριώδες οξύ στο νερό ελέγχεται κυρίως από το pH. Σε χαμηλότερο pH, η αναλογία του υποχλωριώδους οξέος είναι υψηλότερη, με αποτέλεσμα την ισχυρότερη βακτηριοκτόνο ικανότητα.
3) Επίδραση της συγκέντρωσης αζώτου αμμωνίας στην αποτελεσματικότητα αδρανοποίησης
Το αμμωνιακό άζωτο αντιδρά γρήγορα με το υποχλωριώδες νάτριο, καταναλώνοντάς το και δημιουργώντας μονοχλωραμίνη και διχλωραμίνη. Όταν υπάρχει χλωραμίνη στο νερό, το αποτέλεσμα απολύμανσης είναι σχετικά αργό, επηρεάζοντας άμεσα τη δόση του υποχλωριώδους νατρίου και την αποτελεσματικότητα απενεργοποίησης.
Σχετικές μελέτες έχουν δείξει ότι όταν τα επίπεδα αζώτου αμμωνίας είναι 1, 3, 5, 8, 10 και 15 mg/L, η επίδραση διαφορετικών ποσοτήτων υποχλωριώδους νατρίου για 30 λεπτά στο αποτέλεσμα αδρανοποίησης είναι η εξής:
Όταν αμμωνιακό άζωτο μικρότερο ή ίσο με 15 mg/L και δοσολογία υποχλωριώδους νατρίου Μικρότερη ή ίση με 6,0 mg/L, το αποτέλεσμα αδρανοποίησης της απολύμανσης με υποχλωριώδες νάτριο επιδεινώνεται με την αύξηση του επιπέδου αζώτου αμμωνίας. όταν το άζωτο αμμωνίας είναι 8 mg/L, τα βακτήρια απενεργοποιούνται πλήρως με δόση υποχλωριώδους νατρίου 5,0 mg/L.