1. آلية التطهير باستخدام هيبوكلوريت الصوديوم
هيبوكلوريت الصوديوم عبارة عن مادة مطهرة تحتوي على الكلور-عالي الفعالية. يشمل تأثيره التطهير بشكل رئيسي عمل حمض الهيبوكلوروس، وعمل الأكسجين الناشئ، والكلور. تعد أكسدة حمض الهيبوكلوروس هي الآلية الرئيسية لإبادة الجراثيم للمطهرات التي تحتوي على الكلور-.
يشكل الكلور-المطهرات التي تحتوي على حمض هيبوكلوروس في الماء، والذي يعمل على البروتينات البكتيرية. لا يمكن لحمض الهيبوكلوروس أن يتفاعل مع جدار الخلية فحسب، بل أيضًا، نظرًا لصغر حجمه الجزيئي وافتقاره إلى الشحنة، يمكنه اختراق الخلايا لتسبب الأكسدة أو تدمير هيدروجيناز الفوسفات، مما يؤدي إلى موت الخلايا.
ومن الجدير بالذكر أنه على الرغم من استخدام مطهرات الكلور على نطاق واسع في الصناعة، فإن العديد من محطات المياه تقلل تدريجياً من استخدامها للكلور السائل بسبب مخاطر السلامة الكبيرة المرتبطة بإنتاجه وتخزينه ونقله واستخدامه.
في المقابل، يتمتع تطهير هيبوكلوريت الصوديوم بمزايا السلامة العالية ومعدات الجرعات البسيطة. أصبح استخدام هيبوكلوريت الصوديوم ليحل محل التطهير بالكلور السائل اتجاهًا لا رجعة فيه.
2. مقارنة عمليات جرعات هيبوكلوريت الصوديوم
في الوقت الحالي، يمكن تحقيق تطهير هيبوكلوريت الصوديوم بطريقتين: إحداهما باستخدام مولد هيبوكلوريت الصوديوم لإنتاج محلول هيبوكلوريت الصوديوم عبر الإنترنت؛ والآخر هو باستخدام محلول هيبوكلوريت الصوديوم المحضر مسبقًا.
بغض النظر عن طريقة/نظام الجرعات المستخدم، فلكل منها مزاياه وعيوبه. لا يختلف تأثير التطهير والتكلفة لكل طن من المياه المعالجة بالطريقتين بشكل كبير.
ولذلك، في المناطق التي يتوفر بها إمداد كافٍ من المواد الكيميائية-المجهزة مسبقًا (حيث يستوفي ثلاثة موردين أو أكثر المتطلبات)، فمن المستحسن استخدام محلول هيبوكلوريت الصوديوم المجهز مسبقًا-الذي تم شراؤه. تتميز هذه الطريقة بتكاليف تشغيل وصيانة أقل نسبيًا، ودورات طلب وبناء أقصر للمعدات، ولا توجد متطلبات خاصة للتشغيل والصيانة الروتينية.
بالنسبة لمحطات معالجة المياه الصغيرة-، خاصة في المناطق التي يصعب فيها الإمداد والنقل، فمن المستحسن استخدام مولد هيبوكلوريت الصوديوم لتحضير المحلول وإضافته في-الموقع. يؤدي هذا إلى تجنب خطر ضعف تأثير التطهير نتيجة لتدهور المادة الكيميائية أثناء تخزينها على المدى الطويل.
3. جرعة هيبوكلوريت الصوديوم
تختلف كمية الكلور المضافة أثناء التطهير حسب نوعية المياه الخام ومتطلبات التطهير. لتحقيق تأثيرات تطهير موثوقة وطويلة الأمد-، يجب أن تلبي الجرعة متطلبين:
1) يتم استخدام "متطلب الكلور" لقتل البكتيريا لتحقيق أهداف التطهير المحددة وأكسدة المواد العضوية.
2) "الكلور المتبقي" المطلوب لمنع إعادة نمو البكتيريا المتبقية في الماء. توفر اللوائح الخاصة بالكلور المتبقي أيضًا طريقة بسيطة لتحديد الجرعة والحكم على تأثير التطهير.
4. العوامل المؤثرة على هيبوكلوريت الصوديوم
1) تأثير جرعة هيبوكلوريت الصوديوم على فعالية التعطيل
بإضافة كميات مختلفة من هيبوكلوريت الصوديوم إلى 1 لتر من عينة الماء والتفاعل لمدة 30 دقيقة، تم حساب التركيز باستخدام طريقة الترشيح الغشائي. وأظهرت النتائج أن:
تطهير هيبوكلوريت الصوديوم له تأثير تعطيل جيد جدًا. عند جرعة هيبوكلوريت الصوديوم البالغة 2.5 ملغم/لتر، تم تحقيق التعطيل بنسبة 100%. لتحقيق متطلبات مماثلة لـ GB18920-2002، يمكن اعتبار الجرعة المثالية من هيبوكلوريت الصوديوم 2.5-3.0 ملجم/لتر.
2) تأثير الرقم الهيدروجيني على تطهير هيبوكلوريت الصوديوم
عند جرعة هيبوكلوريت الصوديوم البالغة 0.5 ملغم/لتر، انخفض معدل التعطيل اللوغاريتمي لتطهير هيبوكلوريت الصوديوم من 2.03 إلى 0.27 مع زيادة الرقم الهيدروجيني، مما يظهر اتجاهًا تنازليًا.
يؤدي هذا إلى استنتاج مفاده أن نسبة ClO- إلى حمض الهيبوكلوروس في الماء يتم التحكم فيها بشكل أساسي بواسطة الرقم الهيدروجيني. عند درجة الحموضة المنخفضة، تكون نسبة حمض الهيبوكلوروز أعلى، مما يؤدي إلى قدرة أقوى على قتل الجراثيم.
3) تأثير تركيز نيتروجين الأمونيا على فعالية التعطيل
يتفاعل نيتروجين الأمونيا بسرعة مع هيبوكلوريت الصوديوم، ويستهلكه وينتج أحادي الكلورامين وثنائي الكلورامين. عندما يكون الكلورامين موجودًا في الماء، يكون تأثير التطهير بطيئًا نسبيًا، مما يؤثر بشكل مباشر على جرعة هيبوكلوريت الصوديوم وفعالية التعطيل.
أظهرت الدراسات ذات الصلة أنه عندما تكون مستويات نيتروجين الأمونيا 1، 3، 5، 8، 10، و15 ملغم/لتر، يكون تأثير إضافة كميات مختلفة من هيبوكلوريت الصوديوم لمدة 30 دقيقة على تأثير التعطيل كما يلي:
عندما تكون جرعة نيتروجين الأمونيا أقل من أو تساوي 15 مجم / لتر وهيبوكلوريت الصوديوم أقل من أو تساوي 6.0 مجم / لتر، فإن تأثير التعطيل لتطهير هيبوكلوريت الصوديوم يتدهور مع زيادة مستوى نيتروجين الأمونيا؛ عندما يكون نيتروجين الأمونيا 8 ملجم / لتر، يتم تعطيل البكتيريا تمامًا بجرعة هيبوكلوريت الصوديوم البالغة 5.0 ملجم / لتر.