Photochemische Wasserdesinfektion und

-reinigungEin Vortrag von Janina Mamok

und Olga Olfert

InhaltGeschichtlichesReinigung von WasserDesinfektion von Wasser

-DNS- Replikation von DNS- Verhinderung der Replikation

DesinfektionsleistungQuecksilber-NiederdrucklampenAnwendungsgebieteVorteile Nachteile FazitQuellenverzeichnis

Geschichtliches

Bereits 1878 beobachteten die englischen Forscher Downs und Count, dass sich Bakterien nicht vermehrten, die länger dem Sonnenlicht ausgesetzt waren

Heute weiß man, dass insbesondere die kurzwellige UV C-Strahlung eine keimtötende Wirkung hat

Reinigung von Wasser•Reinigung des Wassers: Zerstörung toxischer Inhaltsstoffe oder Umwandlung dieser zu biologisch abbaubaren Stoffen bzw. zu CO2 und H2O

durch Oxidation mit OH-Radikalen•OH-Radikale können auf verschiedene Weise hergestellt werden durch Kombination von:

- Ozon und Wasserstoffperoxid (O3/H2O2)O3 + H2O + hν(< 330 nm)→ H2O2 + O2H2O2 + hν(< 280 nm) → 2 OH .

- Ozon und UV-Licht (O3/UV) O3 + hν → O2 + OO + H2O → [OH . + . OH] → H2O2H2O2 + hν → 2 OH .

- UV-Licht und Wasserstoffperoxid (UV/H2O2)H2O2 + hν(< 280 nm) → 2 OH .

- Photochemische Spaltung von H2O:H2O + hν(< 200 nm) → OH . + H .2 OH . → H2O22 H2O2 → 2 H2O +O2

•OH-Radikalen sind sehr starke Oxidationsmittel, da sie unabhängig von der funktionellen Gruppe mit den meisten Spurenstoffen gut reagieren

Desinfektion von WasserDesinfektion: Abtötung oder Inaktivierung von Mikroorganismen

durch UV C-Bestrahlung im Wellenlängenbereich zwischen 200-280nmTötung der Keime durch Absorption der Strahlung von Nukleinsäuren, die sich im Zellkern der Mikroorganismen befindenAbsorption bewirkt im Zellkern eine photochemische Reaktion

Veränderung der NukleinsäurestrukturReplikation ist nicht mehr möglich (Inaktivierung)

DNS•DNS besteht aus einer Verknüpfung von Nucleotiden Polynucleotid

•Jedes Nucleotid besteht aus: - einer der vier Basen

- einem Zucker

- einer Phosphorsäure

•DNS besteht aus zwei gegenläufigen Polynucleotidsträngen, die über die Base verbunden sind

Replikation von DNS•Doppelstrang wird durch das Enzym Helicase in zwei Einzelstränge gespalten

•Die freien Basen der Einzelstränge binden komplementäre Nucleotide und bilden neue Doppelstränge

•Das Enzym Polymeraseverknüpft die neuen Stränge

Verhinderung der Replikation•UV C-Strahlung wirkt hauptsächlich auf die Thyminbase

•Doppelbindungen zwischen C5- und C6- Atomen werden aufgebrochen und können mit C5- und C6- Atomen einer benachbarten ThyminbaseBindungen eingehen

•Es entstehen Thymindimere

•Durch diese Bindungen kann der DNS-Strang nicht mehr gespalten werden

DesinfektionsleistungStärkste Absorption bei 254 nm (UV-Fluenz400J/m2), falls das Wasser in diesem Wellenlängenbereich transparent ist

Reduktion von wasserrelevanten Mikroorganismen um 99,99%Bei Problemwässern mit geringerer UV-Transmission als Trinkwasser ist eine höhere UV-Fluenz erforderlichEinsatz von Quecksilber-Niederdrucklampen

Quecksilber-Niederdrucklampen

Die Glasröhre ist evakuiert und enthält geringe Mengen an Quecksilber

daher der Name Niederdrucklampe

Atome können sich durch den großen Abstand bei der Anregung durch den elektrischen Strom nicht gegenseitig beeinflussen

ein angeregtes Elektron kann nur in eine andere Schale wechseln, nicht in ein anderes Atom

dadurch wird immer die gleiche Energie in Form von Licht beim Rücksprung abgegeben

AnwendungsgebieteKommunale und private TrinkwasserversorgungRegenwassernutzungLebensmittelindustrieReinstwasserWarmwassersystemeWasser in Pharmazie und KosmetikKlimaanlagenGetränkeabfüllungKühlprozesswasser

VorteileLiefert entkeimtes Trinkwasser Die Lampe beseitigt 99,99% der im Wasser enthaltenen Bakterien und Viren Schnelle und einfache Montage Lebensdauer - 12 Monate im Dauerbetrieb Die umweltfreundlichste Lösung der Schadstoffreduzierung, Mineralien bleiben dem Wasser erhalten Einfacher Lampenaustausch Gesundes, sauberes Wasser ohne chemische Zusatzstoffe Sehr kurze Reaktionszeit, daher kein Reaktionsbehälter erforderlichKeine Veränderung:

- der Wasserchemie- des pH-Wertes- des Geschmackes und Geruches- der Farbe des zu behandelndes Wasser

Nachteile

Im Gegensatz zu chemischen Desinfektionsverfahren, keine direkte Messung des Desinfektionsmittels während des praktischen Einsatzes möglich

Wirkung nur am Ort der Strahlung, keine nachhaltige Wirkung

Fazit

Gute Alternative zur chemischen Desinfektion

Keine der Methoden (Chlor, Ozon, UV-Strahlung) ist universell anwendbar

individuelle Lösung muss für jede Situation erarbeitet werden

Quellenverzeichnishttp://www.hygiene-graz.at/inforum/downloader.php/88376a9ba8ed37229767bbdf72f48155/UV%20Desinfektionanlagen.pdf?Session_Infosys=f1ad71604cdffd8cb58f0e93f535ed19http://www.aquafontana.de/frames/zubehoer/uv2.htmhttp://shop.strato.de/epages/182424.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/182424/Products/Hauswasseraufbereitung-UV-Desinfektionhttp://www.elektronikinfo.de/strom/gasentladungslampen.htm#Metalldampfniederdrucklampenhttp://www.fona.de/de/5615https://www.fh-muenster.de/fb1/downloads/personal/UV-Strahlungsquellen_zur_Abwasseraufbereitung.pdf

UV C-StrahlungUV-C-Strahlung hat die höchste Energie der UV-Strahlungreagiert stark mit Eiweißstoffen und kann so mit dem Erbgut von lebenden Zellen wechselwirkenWird von der Atmosphäre vollständig absorbiert, sodass Bakterien und Viren dagegen keine Resistenzen entwickeln können Sie wird künstlich erzeugt