ضدعفونی آب با کلروآمین

شبکه فناوری آب - شفا

امروزه به دلیل منابع محدود آبی و حجم بالای پساب‌ها، ضدعفونی کردن آب بسیار حائز اهمیت است. در این مقاله در دانشنامه شفا قصد داریم یکی از روش‌های رایج در ضدعفونی کردن آب  که ضدعفونی آب با کلروآمین است را بررسی کنیم.  

کلروآمین چه کاربردهایی دارد؟

بو و طعم آب آشامیدنی با استفاده از کلروآمین از ابتدای قرن بیست و یکم بهبود یافته است.

کلروآمین‌ها به عنوان سفیدکننده، ضدعفونی‌کننده و اکسیدکننده استفاده می‌شوند. ضدعفونی‌کننده‌های آلی به آرامی کلر را از بین می‌برند و باعث ضدعفونی کندتر و کمتری نسبت به هیپوکلریت (OCl^–) می‌شوند. هنگامی که از کلر به عنوان ضدعفونی‌کننده استفاده می‌شود، می‌توان از کلروآمین برای بهبود بو و طعم آب استفاده کرد. از کلروآمین‌ها برای ضدعفونی آب آشامیدنی، فاضلاب و مقاومت در برابر سوخت‌های زیستی سیستم‌های آب خنک‌کننده استفاده می‌شود.

ضدعفونی آب با کلروآمین

هنگامی که از کلروآمین برای ضدعفونی‌ استفاده می‌شود، آمونیاک به آب تصفیه شده با کلر اضافه می‌شود. آمونیاک پس از کلروآمین اضافه می‌شود، زیرا در این حالت مقادیر CT پایین‌تر از حالتی است که ابتدا آمونیاک اضافه می‌شود.

کلروامین‌ها مشابه کلر برای غیرفعال کردن باکتری‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها موثر است، اما مکانیسم واکنش کندتر است. کلروآمین مشابه کلر اکسیدکننده است. این مواد با نفوذ به دیواره سلولی و انسداد متابولیسم، باکتری‌ها را از بین می‌برند.

مونوکلروآمین موثرترین ضدعفونی‌کننده است که به طور مستقیم با اسیدهای آمینه در DNA باکتری‌ها واکنش می‌دهند. در غیرفعال‌سازی میکروارگانیسم‌ها، کلروامین پوسته‌ای را که از ویروس محافظت می‌کند، از بین می‌برد. هنگامی که مقدارpH  7 یا بالاتر باشد، مونوکلروآمین فراوان‌ترین نوع کلرامین است. مقدار pH در تاثیر کلروآمین‌ها اختلال ایجاد نمی‌کند.

آیا می‌توان از کلروآمین  برای ضدعفونی کردن آب آشامیدنی استفاده کرد؟

کلروآمین‌ها در ایالات متحده به طور گسترده به عنوان جایگزین کلر برای ضدعفونی آب آشامیدنی استفاده می‌شوند. در سال 2002، حدود 20 درصد از شرکت‌های تولید آب آشامیدنی در ایالات متحده از کلروآمین استفاده می‌کردند. دلیل اصلی جایگزینی کلر با کلروآمین این است که کلروآمین‌ها با ماده آلی کمتر از کلر واکنش می‌دهند.

کلرامین‌ها به دلیل طولانی بودن زمان تجزیه آن‌ها به مدت زمان بیشتری در لوله‌‌ها فعال می‌مانند. کلرامین‌ها هیچ طعم و بویی ایجاد نمی‌کنند و نسبتا بی‌خطر است.

ضدعفونی کردن برج‌های خنک‌کننده با استفاده از کلروآمین

کلرامین‌ها برای ضدعفونی برج‌های خنک‌کننده بسیار مناسب نیستند، زیرا این ترکیبات بسیار کند با میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا واکنش می‌دهند.

                               ضدعفونی کردن آب برج های خنک کننده با کلرو آمین

آیا کلرامین ها از آب خارج می‌شوند؟

کلروآمین‌ها برای مدت زمان قابل توجهی در سیستم آب فعال می‌مانند. کلروآمین‌ها نیز مانند سایر مولکول‌ها به کل مواد جامد محلول در آب نسبت داده می‌شوند. کلروآمین‌ مشابه با کلر به صورت گزینشی واکنش‌پذیر است و ممکن است هنگامی که خیلی طولانی در آب بمانند، مضراتی به همراه داشته باشد.

هنگام حضور کلرامین‌ها، معمولا مقدار کمی از آمونیاک و هیپوکلریت نیز در آب وجود دارد. کلروآمین‌ها به سختی یونیزه می‌شوند و به دلیل وزن مولکولی کم، توسط اسمز معکوس (RO) یا نرم شدن به سختی از آب جدا می‌شوند. جوش و تقطیر هم قابل استفاده نیست. مواد مورد استفاده برای حذف کلر را نمی‌توان برای از بین بردن کلروآمین استفاده کرد. نور خورشید و هوادهی ممکن است به از بین بردن کلروآمین کمک کند.

کلروآمین را می‌توان با استفاده از فیلتر کربن فعال حذف کرد. این فیلتر غلظت کلروآمین را از ppm 2-1 به کمتر ازppm 1/0کاهش می‌دهد. باید اطمینان حاصل کرد که کربن فعال برای مدت زمان قابل توجهی با کلرامین در تماس است. فیلتر کربن فعال انتخابی است، به این معنی که ترکیبات دیگری مانند کلر، سولفید هیدروژن، ترکیبات آلی، THM، سموم دفع آفات و رادون را نیز از بین می‌برد. وقتی این ترکیبات در آب وجود داشته باشد، این بر ظرفیت فیلتر تاثیر می‌گذارد.

با اندازه‌گیری مقدار کلر کل پسماند، مقدار کلروآمین موجود در آب قابل تعیین است. این به معنی اندازه‌گیری مقدار کل کلر یا مقدار ترکیبات کلر است.

مزایا و معایب استفاده از ضدعفونی‌کننده کلروآمین چیست؟

مزایای استفاده از ضدعفونی کننده کلروآمین

• محصولات جانبی کم

در مقایسه با کلر تعداد کمی ترکیبات آلی و محصولات جانبی سرطان‌زا تشکیل می‌شود.

• کلروآمین‌ها برای مدت طولانی فعال می‌مانند

کلروامین‌ها مدت زمان بیشتری در مقایسه با کلر در آب باقی می‌مانند. مونوکلروآمین‌ هنگامی که مقدارpH  7 یا بالاتر باشد، موثرتر است. هنگامی که مقدار pH بیش از 7 باشد، آب قلیایی است. فواید آب قلیایی این است که نسبت به آب اسیدی خورندگی کمتری دارد.

اگر مقدار pH بالا باشد، کلر به صورت یون‌های هیپوکلریت (^–OCl) در آب یافت می‌شود. این یون‌ها پتانسیل اکسیداسیون بالاتری نسبت به اسید کلر دارند. اما ضدعفونی آن صد برابر کمتر از اسید است. هنگامی که مقادیر pH خیلی زیاد است، از اثر بخشی آن کاسته می‌شود.

• کلرامین طعم و بوی آب را بهبود می‌دهند

کلروآمین‌ها pH آب را تغییر نمی‌دهند. کلروآمین‌ها نسبت به کلر طعم و بو بهتری دارند. برای جلوگیری از طعم و بوی کلر اغلب از کلروآمین‌ها استفاده می‌شود.

معایب استفاده از ضدعفونی‌کننده کلروآمین چیست؟

• تشکیل کلرامین‌های آلی

هنگامی که مقادیر زیادی ماده آلی در آب وجود دارد، نیتروژن آلی باعث تشکیل کلرامین‌های آلی می‌شود که همان خاصیت ضدعفونی کلرامین‌های معدنی را ندارند. این وضعیت زمانی اتفاق می‌افتد که مقدار ماده آلی از ppm 3 فراتر رود.

• باقی ماندن به مدت زمان طولانی و واکنش‌پذیری کم

اشکال کلروآمین‌ها واکنش کمتر نسبت به کلر است. بخشی از ضدعفونی‌کننده در آب باقی می‌ماند که توسط باکتری‌ها مصرف و یا تجزیه می‌شود. این فرآیند ممکن است هفته‌ها طول بکشد. برخلاف کلر، وقتی آب برای چند روز می‌ماند، کلرامین‌ها از بین نمی‌روند. در نتیجه کلرامین‌ها باید از آب حذف شوند. کلرامین‌ها را می‌توان با استفاده از کربن فعال گرانول یا اسید استیک از بین برد.

• اثرات کلرامین‌ها

نتایج تحقیقات ماساچوست درباره علل مرگ و میر افرادی که از آب ضدعفونی شده توسط کلر یا کلرامین استفاده می‌کردند، نشان داد که در ضدعفونی با کلر تعداد افرادی که از سرطان مثانه رنج می‌برند، بیشتر بود. هنگامی که آب توسط کلرامین ضدعفونی می‌شود، مردم به احتمال زیاد از ذات الریه می‌میرند. این بیانگر تاثیر کمتر کلرامین برای از بین بردن میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا در مقایسه با کلر است.

• تشکیل نیترات

مقادیر زیاد آمونیاک بعنوان ماده مغذی برای باکتری‌های نیتراته در آب استفاده می‌شود که می‌تواند باعث افزایش سطح نیترات در آب شود. نیترات در معده به نیترید تبدیل می‌شود. نیترات‌ها می‌توانند با پروتئین‌های موجود در ماهی واکنش دهند که این ممکن است سرطان‌زا باشد.

کودکان خردسال نسبت به نیترات حساس‌تر هستند. هنگامی که کودکان کمتر از 5/0 سال سن دارند، نمی‌توانند آب غنی از نیترات بنوشند، زیرا نیترات باعث کاهش سطح اکسیژن خون می‌شود. توصیه می‌شود که کودک از آبی که میزان نیترات آن‌ کمتر از 25 میکروگرم در لیتر است، تغذیه کند.

• خوردگی توسط آمونیاک

هنگامی که کلرامین‌  به صورت شیمیایی حذف می‌شود، ممکن است آمونیاک آزاد شود. از تاثیر سمی آمونیاک روی ماهی می‌توان با استفاده از فیلترهای بیولوژیکی، زئولیت‌های طبیعی و کنترل pH جلوگیری کرد.

آمونیاک باعث خوردگی سرب و مس می‌شود. امروزه بیشتر آب‌راه‌ها از سرب یا مس ساخته می‌شوند. برای جلوگیری از خوردگی، ارتو فسفات‌ها اضافه می‌شوند.

تاثیرات استفاده از کلرامین‌ها بر سلامتی

آبی که توسط کلرامین ضدعفونی می‌شود، برای سلامتی خطری ندارد. برای آب آشامیدنی، استحمام و شستشو و برای اهداف خانگی مناسب است.

نوشیدن آب حاوی کلروآمین یا استفاده از آن برای جوشیدن و حمام کردن به دلیل خنثی شدن کلروآمین در متابولیسم بی‌خطر است. اما افراد دارای سیستم ایمنی ضعیف مانند کودکان خردسال، افراد مسن، مبتلایان به HIV و افرادی که تحت شیمی درمانی قرار می‌گیرند باید هنگام استفاده از آب ضدعفونی‌شده با کلرامین احتیاط کنند.

بیماران دیالیز کلیه و افرادی که با ماهی، خزندگان یا دوزیستان در ارتباط هستند باید مراقب باشند. در بیماران دیالیز کلیه، خون در غشای نیمه‌نفوذپذیر با آب در تماس است که می‌تواند باعث ورود مستقیم کلروآمین به رگ‌های خونی شود که برای خون سمی است.

ماهی‌ها به طور مستقیم کلروآمین را در خون از طریق آبشش خود جذب می‌کنند. کلروامین‌ برای ماهی‌ها سمی است و آب مورد استفاده در آکواریوم باید فاقد کلرامین باشد.

شبکه عرضه و تقاضا آب (شفا)، سعی دارد تا با ایجاد یک فضای فناورانه، آشنایی با مواد و روش‌های مختلف ضدعفونی‌آب، مسیر توسعه را در راستای بهبود و ارتقا کیفیت آب و زندگی، هموار کند.