Klordioxid,  en effektiv desinfektant/oxidant.

Klordioxiddosering  inom vatten, process- och livsmedels-industrin. En kostnadseffektiv metod eftersom klordioxid framställs men reaktorteknik efter behov på plats,  alternativt att använda "klordioxid färdig  för användning” .

Klordioxid är ett ämne som hämmar mikroorganism- tillväxten användas för vattendesinfektion, yt- och handdesinfektion samt i olika porcess- och  livsmedelstekniska applikationer

Enterobacteriaceae och jästsvamp som kan reduceras med relativt låga klordioxidhalter.

Bakteriernas naturliga miljö är främst tarmkanalen, men vissa släkten förekommer som förruttnelsebakterier i jord och vatten. Inom Enterobacteriaceae finns flera patogener som till exempel Yersinia, Salmonella och stammar av Escherichia coli. Övriga arter av denna familj kan alla betraktas som opportunistiska patogener.

Släktet Escherichia har arten Escherichia coli även kallad kolibakterien, vars förekomst i bl.a.livsmedel kan bero på fekal förorening. Fåglar och djur lämnar sin spillning i naturen, vilket förorenar jord och odlingar. E. coli används som indikator för fekal förorening och kan indikera förekomst av andra patogena mikroorganismer, till exempel Salmonella och norovirus.  

Salmonella och även stammar av E.coli åstadkommer problem i form av sjukdomssymptomen diarréer, kräkningar, feber.

Exempel på dessa är EHEC (Enterohemorragisk E. coli), EIEC (Enteroinvasive E.coli), ETEC (Enterotoxinbildande E.coli) och EAggEC (Enteroaggregativa E.coli).

 

Klordioxid är erkänt effektivaste antimikrobiella desinfektionsmedlet i vatten. Effektiviteten består i att låg koncentration klordioxid används (0,2 – 0,5 ppm).

pH-värdet i vattnet har ingen betydelse för effektiviteten, den är lika god vid högt som lågt pH inom 5 – 9,5. Klordioxid är en produkt som är virucid, vilket innebär att den inaktiverar vissa virustyper som exempelvis polio.

Klordioxid  är även effektiv mot klorresistenta patogener, som exempelvis parasiten Giardia, och fungerar även vid hög organisk belastning.

En klordioxidgas i lösning tränger igenom cellmembranen. Bakteriesporernas cellväggar är normalt ogenomträngliga, men klordioxid i lösning har större permeabilitet (genomträng-ningsförmåga).

 

Befintlig biofilm i vattnet reduceras effektivt kan avlägsnas med klordioxid, hindrar effektivt fortsatt uppbyggnad av biofilm.

Biofilm är beläggning av mikroorganismer, till exempel bakterier, som bildar en skyddande yta och utvecklar ett utbyte av näring för tillväxt av mikroorganismer.

Klordioxid  har den kemiska beteckningen ClO2 och är en gas som är lättlöslig i vatten. Klordioxid är biocid som effektivt kan döda levande organismer.

Klordioxidmolekylen är liten och opolär (oladdad) så den repelleras (stöts ifrån) inte av den negativt laddade cellväggen hos bakterierna utan tränger igenom med lätthet.

Viktiga enzymer och fettsyror oxideras i membranen och bakterierna dödas.

Första rapporterade användningen är år 1944 i Niagara Falls, USA, för behandling av dricks-vatten med kontroll på smak och lukt. Globalt sett är det den mest avvända metoden idag för vattendesinfektion. 

Klordioxid reagerar normalt inte kemiskt med organiska material, risken är därför mycket liten för bildandet av klororganiska föreningar i avlopp.

               

Klordioxid (ClO2) är en av flera möjliga föreningar mellan syre och klor.

Klordioxid istället för klor.

  Sedan 1950-talet har klor i växande omfattning ersatts med klordioxid för desinfektion av dricksvatten, avloppsvatten och badvatten.

 Även om fri klor är mycket effektivt som en desinfektant i t.ex. badanläggningar reagerar den med vatteningsföroreningar såsom humussyror, badoljor, tvättmedel, alger och kväve-föreningar som urin, ammoniak, etc.  Som ett resultat av detta bildas klorerade utbytes-produkter, speciellt kloramin (bundet klor) och trihalometaner (THMs).

THMs, påstås ha carcinogen effekt och kloraminer irriterar slemhinnor vilka även ger viss förlust av hudens naturliga fett och åstadkommer den otrevliga unkna lukten av klor.

     Reduktion av bundet klor:

 Tack vare sin höga oxidationspotential har klordioxid en god oxiderande effekt på bundet klor enligt följande formel:

 2 NH2Cl (bundet klor) + 2 ClO2 -> N2 + 4 H+ + 2 Cl- + 2 ClO2

 Den från klordioxid återbildade kloriten, omvandlas på nytt till klordioxid och obetydlig del klorat via närvarande klor. 

Bundet klor omvandlas till kväve och natriumklorid.  Genom att kontinuerligt tillsätta klor-dioxid över en längre tidsperiod bildas en klordioxidbuffert, som effektivt reducerar och hindrar bildandet av bundet klor. För förbruknings- (dricks) vatten eller avloppsvatten skall alltid dosering av klordioxid ske kontinuerligt.

    Reduktion av THMs:

Skulle trihalometaner dock bildas kan dessa inte oxideras bort, varken med klordioxid eller genom stark klorering.

Användning av klordioxid bör därför användas för att förhindra bildandet av haloformer, så att THMs inte bildas. 

Genom reaktionen mellan klordioxid och vattnets föroreningar (se ovan) ändras dessa förhållanden i sådan positiv omfattning, att den vanliga reaktionen med doserade klor-produkter inte kan omvandlas, till skadliga THMs (trihalometaner).

Klordioxidgas i vattenlösning max. 20 000 ppm, stabiliserad lösning ca. 1 500 ppm.

Mera om klordioxid

Klordioxid

 

 

Klordioxid ClO2 , ett mycket effektivt desinfektionsmedel mot mikroorganismer, är dessutom miljövänligt i jämförelse med klor.

Klordioxid en selektiv oxidant och eliminerar bakterier, desinficerar ytor och förstör biofilmer mycket snabbt. Kloridioxid fungerar med starkt bakterie- och virusdödande vid koncentrationer så låga som 0.1 ppm.

Även med minimal kontakttid är klordioxid mycket effektiv mot de flesta sjukdomsalstrande organismer t.ex.  Legionella, Listeria, Salmonella, amöbacystor, Giardia cystor, E. Coli, och Cryptosporidium. Eftersom klordioxid förstör biofilm hindras även bakteriell återväxt.

 

Klordioxid har sedan länge erkänts som ett mycket effektivt bekämpningsmedel mot mikroorganismer, steriliseringsmedel och blekningsmedel i storskaliga applikationer.

Klordioxid är godkänd och rekommenderas av United States Environmental Protection Agency (USEPA) som en miljövänlig tillsats till dricksvatten, att ersätta klor (som ger upphov till cancerogena biprodukter).

 

Kriterierna för desinfektion såsom definierade av USEPA är:

 

  1. 99.9% reduktion av Giardia lamblia (3 log reduktion)
  2. ingen laktos coliform fermentation
  3. mindre än 10 cfu/mL non-laktos coliform fermentation
  4. 99.99% reduktion av enterisk virus (4 log) koncentration.

Klordioxid klarar alla dessa kriterier och är redan i allmänt bruk inom EU och övriga Europa samt inom de festa länder i Asien 

I Storbritannien har the Building Services Research and Information Association (BSRIA) rekommen-derat klordioxid som bästa tillgängliga teknologi för kontroll av Legionella i system för varmt och kallt vatten.

 

USA med flera länder förbjuder transport av klordioxidlösningar i högre koncentrationer. Klordioxid måste produceras där den skall användas. Traditionell teknik för framställning av klordioxid är mindre lämplig för små och medelstora användare där dosering till vattnet inte kan ske direkt efter framställning.

Denna framställningsmetod ger en instabil lösning som måste tillföras vattenet direkt.

Dessa metoder tex. Desin producerar stora kvantiteter och höga koncentrationer av klordioxid, lösningar innehållande över 10 000 ppm klordioxid, vanligen 20 000 ppm.

Även en stabiliserad klordioxidlösning kan ramställas, med lägre koncentration i ”ready to use” produkt ligger koncentrationen under 2 000 ppm. Denna stabiliserade klordioxidlösning kan lagras upp emot 12 månader i kylskåp.

 

Desinfektionseffekt hos klordioxid:

 

Mikrobiologisk infektion svarar för hundratusentals sjukdomsfall och tusentals dödsfall varje år i världen. Ofta återkommande sjukdomsutbrott, rapporterade i media, har knutits till framställning och hantering av livsmedel (Listeria, Salmonella, Shigella, och E. Coli), till dricksvatten (Giardia, Cryptosporidium) på hotel, SPA, badinrättningar, kryssningsfartyg, sjukhus, fastigheter, kontorsbyggnader m.fl. (Legionella).

Utbrott av Legionella diagnostiseras ofta felaktigt som vanlig lunginflammation.

Denna felrapportering har numera  uppmärksammats av hälsoorganisationer inser behovet av uppföljning av denna ofta dödliga sjukdom.

 

Klordioxid har visat sig vara en mycket effektiv desinfektant vid restkoncentrationer mellan 0.2 och 0.8 ppm. T.ex. inaktiverar 0.3 till 0.4 ppm klordioxid fullständigt svårbekämpad Cryptosporidium på mindre än 20 minuter. Klordioxid penetrerar mikroorganismens cellväggar och avbryter metaboliska funktioner. Detta är mer effektivt än vad andra oxidanter åstadkommer genom att bara ”bränna” ytan på det de kommer i kontakt med. Denna effekt  hos klordioxid medger dosering av lägre koncentrationer till vattnet än klorprodukter

Ett närbesläktat problem är biofilm. När vissa mikrober når en yta fäster de själva vid ytan genom att producera polysackarider (liknar spindelväv i utseende och funktion). Detta material är klibbigt och mycket svårt att avlägsna. Kanaler bildas i denna film genom vilka vatten flyter. Den klibbiga väven fångar upp näringsämnen för Legionella och andra mikrober, som passerar förbi, och förser dem med föda och tillväxtförutsättningar.

 

Problem som vanligen iakttas vid av uppbyggd av biofilm omfattar t.ex.:

1) förorening i vattenberörda utrustningar som värmeväxlare, kylsystem, cirkulationsledningar mm.

2) ökad korrosion

3) bildande av lämpliga tillväxtplatser för sjukdomsalstrande organismer. Även om alla vattenburna  

    mikroorganismer temporärt är eliminerade kan snabb återväxt ske på grund av kvarvarande bakterie-

    förekomst i  biofilmen.

 

Klordioxid, liksom ozon, är en gas som penetrerar biofilmen genom molekylär diffusion. Dock, i motsats till ozon, är klordioxid stabilare och mera lättlöslig i vatten. Detta ger som resultat att  botten att biofilmen pennitreras, attackerar mikroorganismer och reducerar biofilmen vid dess vidhäftningspunk.

Andra oxidanter påverkar huvudsakligen endast ytan på biofilmen och bildar där ett oxiderat lager, liksom ett kollager på bränd ved. Detta hindrar vidare inträngning i biofilmen.

 

 

Några klipp från litteratur:

 

Chlorine and bromine react rapidly with microbiological species and chemicals in water. This reactivity is both their strength and weakness. Rapid reaction with microbiological species means a quick and effective kill; rapid reaction with chemicals such as scale and corrosion inhibitors in cooling towers means consumption of the product for other than microbiological control. Since chemical reactions are usually the first to take place, only the small residual of the product remaining after the chemical reaction is completed is available for microbiological control.

 

Chlorine and bromine have other limitations in addition to low residual "killing power". They exhibit poor biofilm control. They do not retain their biocidal efficiency over wide pH ranges. They are relatively unstable. Chlorine has the potential to damage the environment and create health hazards when it combines with naturally-occurring organic materials such as organic acids from leaves to form trihalomethanes (THMs) which are suspected carcinogens. When chlorine and bromine react with chemicals such as ammonia, nitrogen, and corrosion and scale inhibitors in cooling tower water they form objectionable byproducts while reducing their effectivity (HAAs) .

                            

Because chlorine dioxide is a dissolved gas, it does not ionize to form weak acids (as chlorine and bromine do) in aqueous solutions. This allows chlorine dioxide to be effective over a wide pH range. For example, the pH dependent speciation of chlorine produces hypochlorite ion and hypochlorous acid (HOCl). Hypochlorite is only 1/30 to 1/200 as effective as HOCl. Chlorine dioxide being a neutral species with rapid disinfection kinetics, is 100% available for disinfection in hard or soft water.

 

 

Iwan Zätterquist