Photochemische Wasserdesinfektion und -reinigung. Ein Vortrag von Janina Mamok und Olga Olfert

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1 Photochemische Wasserdesinfektion und -reinigung Ein Vortrag von Janina Mamok und Olga Olfert

2 Geschichtliches Reinigung von Wasser Desinfektion von Wasser -DNS - Replikation von DNS - Verhinderung der Replikation Desinfektionsleistung Quecksilber-Niederdrucklampen Anwendungsgebiete Vorteile Nachteile Fazit Quellenverzeichnis Inhalt

3 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

4 Reinigung von Wasser Reinigung des Wassers: Zerstörung toxischer Inhaltsstoffe oder Umwandlung dieser zu biologisch abbaubaren Stoffen bzw. zu CO 2 und H 2 O durch Oxidation mit OH-Radikalen OH-Radikale können auf verschiedene Weise hergestellt werden durch Kombination von: - Ozon und Wasserstoffperoxid (O 3 /H 2 O 2 ) O 3 + H 2 O + hν(< 330 nm) H 2 O 2 + O 2 H 2 O 2 + hν(< 280 nm) 2 OH. - Ozon und UV-Licht (O 3 /UV) O 3 + hν O 2 + O O + H 2 O [OH. +. OH] H 2 O 2 H 2 O 2 + hν 2 OH. - UV-Licht und Wasserstoffperoxid (UV/H 2 O 2 ) H 2 O 2 + hν(< 280 nm) 2 OH. - Photochemische Spaltung von H 2 O: H 2 O + hν(< 200 nm) OH. + H. 2 OH. H 2 O 2 2 H 2 O 2 2 H 2 O +O 2 OH-Radikalen sind sehr starke Oxidationsmittel, da sie unabhängig von der funktionellen Gruppe mit den meisten Spurenstoffen gut reagieren

5 Desinfektion von Wasser Desinfektion: Abtötung oder Inaktivierung von Mikroorganismen durch UV C-Bestrahlung im Wellenlängenbereich zwischen nm Tötung der Keime durch Absorption der Strahlung von Nukleinsäuren, die sich im Zellkern der Mikroorganismen befinden Absorption bewirkt im Zellkern eine photochemische Reaktion Veränderung der Nukleinsäurestruktur Replikation ist nicht mehr möglich (Inaktivierung)

6 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

7 Doppelstrang wird durch das Enzym Helicase in zwei Einzelstränge gespalten Die freien Basen der Einzelstränge binden komplementäre Nucleotide und bilden neue Doppelstränge Das Enzym Polymerase verknüpft die neuen Stränge Replikation von DNS

8 Verhinderung der Replikation UV C-Strahlung wirkt hauptsächlich auf die Thyminbase Doppelbindungen zwischen C 5 - und C 6 - Atomen werden aufgebrochen und können mit C 5 - und C 6 - Atomen einer benachbarten Thyminbase Bindungen eingehen Es entstehen Thymindimere Durch diese Bindungen kann der DNS-Strang nicht mehr gespalten werden

9 Desinfektionsleistung Stärkste Absorption bei 254 nm (UV-Fluenz 400J/m 2 ), 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 erforderlich Einsatz von Quecksilber-Niederdrucklampen

10 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 Quecksilber- Niederdrucklampen

11 Anwendungsgebiete Kommunale und private Trinkwasserversorgung Regenwassernutzung Lebensmittelindustrie Reinstwasser Warmwassersysteme Wasser in Pharmazie und Kosmetik Klimaanlagen Getränkeabfüllung Kühlprozesswasser

12 Vorteile Liefert 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 erforderlich Keine Veränderung: - der Wasserchemie - des ph-wertes - des Geschmackes und Geruches - der Farbe des zu behandelndes Wasser

13 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

14 Fazit Gute Alternative zur chemischen Desinfektion Keine der Methoden (Chlor, Ozon, UV- Strahlung) ist universell anwendbar individuelle Lösung muss für jede Situation erarbeitet werden

15 Quellenverzeichnis 7bbdf72f48155/UV%20Desinfektionanlagen.pdf?Session _Infosys=f1ad71604cdffd8cb58f0e93f535ed19 ath=/shops/182424/products/hauswasseraufbereitung- UV-Desinfektion https://www.fh-muenster.de/fb1/downloads/personal/uv- Strahlungsquellen_zur_Abwasseraufbereitung.pdf

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

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