Fragen 61-70:Chlor und Chlordioxid, Oxidationsmechanismus, Wirkung auf Mikroorganismen, Biofilme, stabilisiertes Chlordioxid

61.Frage:. Kann Chlordioxid gemeinsam mit anderen Desinfektionsmitteln verwendet werden?

Antwort:

Ja.
Chlordioxid wird oft in Kombination mit Chlor in kommunalen Trinkwasser-Anlagen verwendet, um die Höhe der Trihalogenmethane und HAAS`s zu begrenzen. Chlordioxid tritt als die primäre Desinfektionsmittel auf. Es oxidiert eine Reihe von Verbindungen ohne die Bildung von chlorierten Desinfektionsnebenprodukten.
Neuere Forschung zeigt, dass die Mischung von Chlordioxid und Chlor einige Synergieeffekte bewirkt (Der kombinierte Effekt ist größer als die Summe der beiden Teile).

62.Frage Wodurch unterscheiden sich Chlor und Chlordioxid?

Antwort:

Obwohl Chlordioxid in seinen Namen "Chlor" hat, unterschei-det sich die Chlordioxid-Chemie radikal von der Chlorchemie. (Heft: TwinOxide-Chlordioxid)

Chlordioxid ist weltweit auf dem Vormarsch. Es ist stärker, leichter zu bedienen und umweltfreundlicher als  Chlor . Es ist ein wenig teurer als Chlor.

 Beide versuchen Elektronen aus anderen Stoffen an sich zu reißen. Allerdings kann Chlor lediglich zwei Elektronen aufnehmen. Chlordioxid nimmt ganze fünf Elektronen auf. Dies bedeutet, dass Chlordioxid 2,5-mal wirksamer ist als Chlor.
Von größerer Bedeutung ist jedoch die Tatsache, dass Chlordioxid  mit vielen organischen Verbindungen nicht reagiert und als Folge keine umweltgefährdenden chlorierten organischen Verbindungen entstehen.

Zum Beispiel: Aromatische Verbindungen haben ringförmige Kohlenstoffatome. Diese können andere Atome, wie zum Beispiel Chlor, in diese Ringe einbauen. Die Folge ist eine sich bildende chlorierte aromatische Verbindung, das sind in der Regel- sehr giftige Verbindungen, die nachhaltig in der  Umwelt wirken.

Chlordioxid verhält sich als Oxidationsmittel ganz anders. Statt sich  mit den aromatischen Ringen zu vereinen, bricht Chlor-dioxid diese Ringe auseinander. Wird die Verwendung von Chlordioxid erhöht, dann kann die Erzeugung von chlorierten organischen Verbindungen dramatisch fallen.

63.Frage:. Was ist Chlordioxid?
Antwort:
Chlordioxid ist ein kleines, sehr bewegliches und starkes Molekül, bestehend aus einem Chlor-Atom und zwei Sauerstoff-Atomen. Abgekürzt ClO2, Chlordioxid existiert als freier Radikale in verdünnten Lösungen.
• Es hat ein Molekulargewicht von 67,45.
• Es ist ein Gas bei normalen Temperaturen und Drücken.
• Es hat einen Schmelzpunkt von -59°C.
• Es hat einen Siedepunkt von 11°C.
• Es ist gelblich / grün und hat einen Geruch ähnlich dem von

   Chlor.
• Es ist dichter als Luft und in Wasser gut löslich ist.
• Es expoldiert in der Luft bei Konzentrationen von >10%
• In seiner "freien" Form ist es verboten für den Straßen - und

  Seeverkehr, und wird normalerweise aus zwei Ausgangspro-

  dukten vor Ort hergestellt.
• Es wird in Gegenwart von UV-, hohen Temperaturen und

   hoher Alkalität (> pH12) zerfallen.

Wässrige Chlordioxidlösungen unterscheiden sich erheblich von gasförmigem Chlordioxid. Wässrige Chlordioxidlösungen mit Konzentrationen bis zu 3%  sind transportierbar und haben eine Stabilität von ca. 30 Tagen. Diese Stabilität steigt mit sinkender Chlordioxidkonzentration in der Lösung.

64.Frage:. Worauf beruht der Oxidationsmechanismus von Chlordioxid/Chlordioxidwasser ?

Antwort: 

Chlordioxid ist hydrophil und lipophil.  Es ist physikalisch im Wasser gelöst ( Chlordioxidwasser). Es durchdringt Lipidstrukturen.  Die überwiegende Oxidationsreaktion für Chlordioxid  beruht auf seinen elektrophilen Eigenschaften (z.B: Elektronen-Anziehung) und nicht auf der oxidativen Substitution oder Ergänzung (wie in der Chlorierung von Stoffen durch Chlor oder Hypochlorit).

Dieser einzigartige Elektronen-Austausch-Mechanismen ist die Grundlage der oxidativen Eigenschaften.
Der Begriff "Oxidationsstärke" wird verwendet, um zu beschreiben, wie stark ein Oxidationsmittel mit einer oxidierbaren Substanz reagiert.

chlordioxid wirkt als Katalysator.

Ozon ist in der Regel am oxidationsstärksten und reagiert mit jeder Substanz, die Elektronen abgeben kann. In der Praxis ist dies oft unerwünscht, da eine Reihe von Reaktionen zu unerwünschten Desinfektionsnebenprodukten führen.

Chlordioxid hat eine geringere Oxidationskraft als Ozon, ist aber stärker als Chlor.  Im Gegensatz zu Ozon kann Chlordioxid auch verwendet werden, wenn eine große Menge an organischer Substanzen im zu desinfizierenden Wasser vorhanden sind.   Ozon und Chlordioxid reagieren miteinander.

Sie sollen deshalb nicht gemeinsam zur Wasserdesinfektion angewendet werden. Der Oxidationsmechanismus wird dut von Hesselnk beschrieben.

65.Frage: Wie wirkt Chlordioxid auf Mikroorganismen?
Antwort:
Wenn Bakterien eliminiert werden sollen, dann durchdringt  Chlordioxid die Zellwand und gelangt in den Zellinnenraum. Die organische Stoffe in den Zellen und auf der Oberfläche der Zellmembranen reagieren mit Chlordioxid.

 Dort stören die Chlordioxidmoleküle den Zellstoffwechsel der Mikroorganismen . Chlordioxid reagiert auch direkt mit den Aminosäuren und den RNA der Mikroorganismen in der Zelle. Chlordioxid tötet die Mikroorganismen, auch wenn sie inaktiv sind. Mikroorganismen sind nicht in der Lage, sie  gegen die Wirkungen des Chlordioxids zu wehren.

In der Praxis leben jedoch nur wenige Bakterien  allein. Sie leben in Gruppen.  Sie halten sich am häufigsten im Wasser und auf den wasserführenden Oberflächen in der Form eines "Biofilmes" auf. Dieser Biofilm gestattet die enge Verbindung von vielen Millionen  Bakterien. Biofilme gibt es auch in den Menschen.

 Vielen Biozide fällt es sehr schwer, diese Biofilme zu durchdringen. Schuld daran ist der Polysaccharid "Klebstoffs". Dieser ist in der Lage , die  Bakterien zusammenzuhalten bis eine  Schicht, der Biofilm, gebildet ist. Im Gegensatz zu den meisten Bioziden, kann Chlordioxid den Biofilm wirksam durchdringen, die Mikroorganismen eliminieren und den Film auflösen.

Chlordioxid tötet Viren. 

ClO2 reagiert mit Pepton, einer wasserlöslichen Substanz, die aus der Hydrolyse von Proteinen zu Aminosäuren entsteht.

Chlordioxid gehört zu einer Reihe von Desinfektionsmitteln, die wirksam sind gegen Cryptosporidium und Giardia Lambia Oozysten, die zu Krankheiten wie Cryptosporidiose führen.

(Bekanntlich sind diese auch bei den Malariaerkrankungen zu-gegen.) Lesen Sie auch: TwinOxide und die Haut.

66.Frage:. Wie würden Sie die Anwendung von Chlordioxid zusammenfassend beschreiben?

Antwort:

Chlordioxid ist ein leistungsfähiges Biozid und wird seit mehreren Jahrzehnten in vielen Ländern erfolgreich als Desinfektionsmittel in der Wasseraufbereitung eingesetzt -. Innovationen in den Chlordioxid-Herstellungstechnologien und im Wissen über die Reaktionskinetik haben sich mit  verbesserten analytischen Techniken verbunden und bestimmen den Applikationsaufschwung. Chlordioxid ist ein relativ stabiles radikales Molekül. Es ist sehr löslich in Wasser, hat einen Siedepunkt von 11°C, absorbiert Licht und zerfällt deshalb in Chlorat und Chlorit. Aufgrund seiner oxidierenden Eigenschaften wirkt Chlordioxid auf Fe2, Mn2 + und NO2-, nicht aber auf NH4 + und Br-..

Wegen seiner radikalen Struktur verhält sich Chlordioxid  ganz anders als Chlor oder Ozon. Während sich Chlor in ringförmige Kohlenstoffverbindungen einbetten kann, zerstört Chlordioxid dieselben.

Generell oxidiert Chlordioxid rasch jede Art von Phenol-Verbindungen, sekundären und tertiären Aminen, organischen Sulfide und bestimmten Kohlenwasserstoffen (polycylische Aromaten wie Benzpyren, Anthracen und Benzoathracene). Chlordioxid reagiert langsam oder gar nicht mit doppelten Kohlenstoff-Verbindungen, aromatischen Keimen, Quinionic, Carboxylic – Strukturen sowie primären Aminen und Harnstoff.

Die oxidierenden Eigenschaften und die Radikalität des Chlordioxids machen es in einem großen pH-Bereich zu einem hervorragenden Harnstoff-Viruszid und bakteriziden Wirkstoff. Die wahrscheinlichste Erklärung dafür ist, dass sich in  einem alkalischen Mediun  die Durchlässigkeit der lebenden Zellwände für gasförmige Chlordioxidmoleküle  zu erhöhen  scheint. Damit erhält es den Zugang zum  Zellinnenraum, der die zu desinfizierenden Stoffe erhält.

Die Reaktion von Chlordioxid mit lebenswichtigen Aminosäuren der Bakterien, Viren, Protozoen ist einer der beherrschenden Prozesse  seiner erfolgreichen desinfizierenden Arbeit  an den pathogenen Mikroorganismen.

Chlordioxid ist effizient gegen größere Gruppen von Viren, Bakterien und Protozen, die sich gewöhnlich im Rohwasser befinden . Chlordioxid ist aktiv gegen Bakteriophagen, amoebische Gruppen, Polioviren und Anteroviren. Chlordioxid ist effizient gegen Giardia und hat eine hervorragende biozide Wirkung gegen Cryptosporidien, die resistent gegen Chlor und Chloramine sind. Es hat sich gezeigt, dass Chlordioxid nachhaltiger wirkt als Chlor.

Kürzlich wurde  berichtet, dass die Dosierung von Chlordioxid bei gleicher Wirkung auf ein Drittel der Chlordosierung gesenkt wurde.

Durch Chlordioxid ist es möglich Algen zu töten und den Geschmacks und Geruch des Wassers zu verbessern. 

Organische, chlorierte Derivate führen nach einer Chlorierung zu sehr unangenehmen Gerüchen des Wassers. Chlordioxid wirkt auf gelöste organische Materialien ohne die Bildung von organischen Halogenverbindungen. ClO2 löst somit Farb-, Geruchs- und Geschmacksprobleme des Wassers. 

Es ist sehr vorteilhaft, wenn die wässrige Chlordioxid-Lösung in der Postdesinfektion eingesetzt wird.  Das heißt: Das aufzubereitende Trinkwasser wird zunächst von den Bestandteilen befreit, die durch Chlordioxid oxidiert werden können und dann erfolgt die Chlordioxiddosierung. Die dann notwendigen Dosierungsraten liegen im ppb-Bereich. Es wird berichtet, dass  man  noch bis zu 15 Tagen positive Veränderungen in der Trinkwasserqualität beobachten kann.

Nach einem Wechsel von Chlor auf Chlordioxid ist mit einer Auflösung des Biofilms zu rechnen, was durch eine schleimartige Absonderungen auf dem Wasser sichtbar wird..

67.Frage. Was ist stabilisiertes Chlordioxid( SCD)?

Antwort:

In der letzten Zeit bewegten die Diskussionen um Stabilisiertem Chlordioxid  die Gemüter in der Scotmas Group:  Zahlreichen Fragen tauchten auf:
"Gibt es einen Unterschied zwischen Stabilisierten Chlordioxid und normalem Chlordioxid?“

"Was ist der Unterschied zwischen Stabilisiertem Chlordioxid und Chlordioxid?" 

"Wie sicher ist Stabilisierte Chlordioxid?"
"Wie funktioniert Stabilisiertes Chlordioxid, wenn es stabilisiert? " 

"Wie lange wird Stabilisierte Chlordioxid halten?"
"Ist Stabilisiertes Chlordioxid ätzend?"
"Welche -Produkte enthalten Stabilisierte Chlordioxid?"

Hier bemühen wir uns um einige Antworten.

Stabilisiertes Chlordioxid ist nichts anderes als ein Salz, das aus Natriumchlorit und Bikarbonatanteilen besteht  i
Es wird als wässrige Lösung bereitgestellt.

Stabilisiertes Chlordioxid(SCD) wird aktiviert, wenn es auf Mikroben oder Bakterien trifft. Forschung- und Entwicklungsmitarbeiter der Scotmas-Group haben mehrere Tests über Stoffe durchgeführt und diese mit SCD aktiviert. Das Ergebnis ist aufregend.

Die Bakterien selbst reagieren mit SCD so, dass Chlordioxid entsteht. Diese Reaktion dauert länger als die Reaktion von Natriumchlorit mit Säuerungsmitteln. Das gebildete Chlordioxid zerstört nun die Bakterien. Noch einmal:

Die Bakterien erzeugen das Säuerungsmittel selbst, das  mit dem SCD zur Erzeugung von Chlordioxid führt. Chlordioxid ist bakterizid und inaktiviert die Bakterien. Dieser Kreislauf ist beendet, wenn keine Bakterien mehr vorhanden sind.

Das ist beispielsweise für die Mundhygiene bedeutsam.

Zum Beispiel arbeiten auf den Zahnoberflächen und dem Zahnfleisch unsichtbare Bakterien. Bei einer Person, die Nahrung mit einem hohen Gehalt an Zucker, Mehl und Stärke aufnimmt arbeiten ebenfalls unsichtbare Bakterien. Diese geben starke Säuren so ab, dass diese die harten Mineralien der Calcium- und Phosphat- Bindegewebe Matrix des Zahnschmelzes angreifen. Diese Bakterien produzieren auch metabolische Enzyme auf der Zahnoberfläche und dem Zahnfleisch. Ohne die richtige Mundhygiene, verursachen diese Bakterien auch Entzündungen und Zahnfleischbluten. Zusätzlich verursachen sie Zahnverfall. Diese Bakterien sind verantwortlich für die Produktion von flüchtigen Schwefelverbindungen. Flüchtige Schwefelverbindungen sind Nebenprodukte der bakteriellen Fermentation von Lebensmittelrückständen und sind eine der Hauptursachen für den schlechten Atem.

Stabilisiertes Chlordioxid ist bei der EPA (Environmental Pro-tection Agency) als ein hervorragendes Bakterizid gelistet. Es wirkt fungizid und antimikrobiell. Die FDA (Food and Drug Administration) und der USDA (United States Department of Agriculture) haben SDA bei der Lebensmittelverarbeitung für die Eliminierung von Bakterien und Schimmel verwendet.

68.Frage:. Was haben SDC und die wässrige TwinOxide(Chlordioxid)-Lösung gemeinsam und wodurch unterscheiden sie sich?

Antwort:

Beides sind wässrige Lösungen, die aus einer pulverförmigen Natriumchlorit-Komponente hergestellt werden. Reagiert diese Komponente mit einem Säuerungsmittel, dann entsteht Chlordioxid. SDC reagiert in biologischen Strukturen dann, wenn diese Säuerungsmittel produziert haben . Bei TwinOxide(Chlordioxid) wird dieses Säuerungsmittel wohldosiert der flüssigen Natriumchlorit-Salzlösung beigefügt. In beiden Fällen bildet sich das reaktionsfreudige Chlordioxid erst nach einer bestimmten Reaktionszeit.

Bei SCD dauert dieser Vorgang mehrere Stunden. Die TwinOxide-Lösung ist temperaturabhängig innerhalb von 1 Stunden bis 3 Stunden einsatzbereit.

SCD ist auch der  Bezeichnung MMS im Umlauf und wurde von dem Amerikaner Jim Humble  für den menschlichen Gebrauch besonders zubereitet.

Mit dem TwinOxide-Konzept  sind  reproduzierbare und stabile Chlordioxid-Lösungen einstellbar. Das ist mit dem SDC-Konzept nicht so einfach möglich.

69.Frage:. Mit welchen Stoffen reagiert Chlordioxid?

Antwort:

Es hat sich gezeigt, dass mit Chlordioxid eine wirksame Behan-dlung folgender Schadstoffe möglich ist:
- Sulfide 
- reduzierte Schwefelverbindungen
- Stickstoffverbindungen
- Cyanide
- Phenole
- Aldehyde
- Amine & Mercaptane
- THM Vorprodukte
- Pestizide
- Algen / Schleime
- Metalle

-          Aldehyde

-           

Aldehyde entstehen in zahlreichen industriellen Prozessen. Ihre Behandlung ist ein häufiges Problem, vor allem in der fotografischen Industrie. In der Regel können Aldehyde durch Chlordioxid zu den entsprechenden Carbonsäuren oxidieren. Hier ist Formaldehyd ein besonderer Stoff.

Chlordioxid oxidiert Formaldehyd zu Ameisensäure und schließlich zu Kohlendioxid. Para-Formaldehyd kann mit Chlordioxid depolymerisierter und durch Oxidation vollständigbeseitigt werden

- Amine und Mercaptanen

Mercaptane zeichnen sich durch einen besonders widerwärtigen Geruch aus. Die wichtigsten Quellen dieser Geruchsstoffen wie Mercaptane  sind die Chemie- und Mineralölindustrie, Koch- und Sanitär-Prozesse, Tierverabeitungs- und Tierkörperbeseitigungsanlagen. Chlordioxid reagiert im pH-Wertbereich 5-9.

Dosierung zur Eliminierung der Mercaptanen:

4,5 mg Chlordioxid oxidieren 1 mg Mercaptane zur jeweiligen Sulfonsäure- oder Sulfonat-Verbindung.

 Damit verschwindet der  Mercaptane- Geruch. Ebenso reagiert Chlordioxid mit organischen Sulfiden und Disulfiden und zerstört deren ursprünglichen Geruch.

Sekundäre und tertiäre Amine sind auch in vielen Abwässern enthalten. Das bedingt ihre eigenen Geruch Probleme. Die Oxi-dation von Aminen mit Chlordioxid hängt von dem pH-Wert der Reaktionsmischung und den Grad der Substitution der Amine ab.

Dosierung bei Aminen:

1o mg Chlordioxid oxidieren 1mg sekundäre aliphatische Amine und beseitigen alle Spuren des Amin-Geruchs.

 THM VORPRODUKTE

Der Schlüssel zum Verständnis, warum Chlordioxid so wirkungsvoll ist, finden Sie in den Reaktionsunterschieden von Chlordioxid und Chlor mit  den Trihalomethane (THM) -Grundstoffen wie Humin Fulvic Säuren.

Chlor reagiert durch Oxidation und elektrophile Substitution mit den Stoffen.. Es entstehen sowohl flüchtige und nicht flüchtige chlorierte organische Stoffe (THMs).

Chlordioxid, jedoch reagiert in erster Linie durch Oxidation mit THM Vorläufern so, dass sie für THM Produktion nicht mehr verfügbar sind. Dies bedeutet: Chlor soll erst nach der Dosierung von Chlordioxid hinzugefügt werden.

- PESTIZIDE

Einige Pestizide können von Chlordioxid zu weniger toxischen Stoffen oxidiert werden. Insbesondere reagieren Methylchlor (DMDT) und Adrian mit Chlordioxid. Die Reaktion mit Parathion ist in der Nähe von pH= 7 langsam. Aber wenn der pH-Wert über 8 liegt, dann werden auch weniger biologisch abbaubare Herbizide wie Paraquat und Diquat innerhalb von wenigen Minuten eleiminiert.

- Algen / Schleim

Chlordioxid wurde als wirksames Mittel zur Kontrolle des Algenwachstums eingesetzt. Eine Studie zeigt: Chlordioxid ist effektiver als Kupfersulfat, bei vergleichbaren Behandlungs-kosten.

Chlordioxid soll in die Pyroll-Ringe des Chlorophylls eingreifen. Chlordioxid spaltet den Ring und lässt das Chlorophyll inaktiv sein. Da aber Algen ohne den Chlorophyll Stoffwechsel nicht funktionieren können, werden sie zerstört. Die Reaktion von Chlordioxid mit Algen und ätherischen Ölen führt zu ge-schmacklosen geruchlosen Stoffen.

Chlordixid wird nachts dem Reservoir zugeführt, um eine pho-tochemische Zersetzung des Chlordioxides zu vermeiden.
Die Algentötungsaktion ist schnell genug, um wirksam zu sein, bevor die Sonne aufgeht. Eine Dosierung von 1 mg / l  ist zur Algenbekämpfung geeignet.

- Sulfide

Viele industrielle Prozesse produzieren schwefelwasserstoffhaltige Gase und Abfälle. Diese werden, zum Beispiel während der Erdölraffination, während der Kohleverkokung und Verdampfung in der Zellstoffherstellung,  der Viskoseherstellung sowie während der Reinigung von Erdgas freigestzt. Diese Gase und Abfälle werden häufig mit Laugen gereinigt.

Bei pH-Wert zwischen 5-9 sind folgende Dosierung ratsam:

Durchschnittlich 5,2 mg Chlordioxid oxidieren 1mg Schwefelwasserstoff (ausgedrückt als Sulfid-Ionen) zu Sulfat-Ionen.

 Stickstoffverbindungen

Stickoxide sind gefährlich und ätzend.

Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2) sind in industriellen Abwässern enthalten. Sie entstehen aus Brennstoffen, aus der Salpetersäureherstellung und --verwendung, und aus den Metallnachbehandlungen, die mit Nitrat-, Nitrit- oder Salpetersäure erfolgen. Andere Quellen sind chemische Prozesse, in denen Stickstoff-Verbindungen als Reagenzien dienen.

Es können durch die Anwendung von Chlordioxid die Stick-oxide in Gasentladungen von Koks-Öfen  beseitigt werden. Dieser Prozess ist besonders geeignet für den kontinuierlichen Betrieb.

- Cyanide

Zyanidverbindungen aus den Anlagen zur Metallbeschichtung, und zum Stahlhärten, aus Gold- und Silber-Erz-Raffinerie und Hochofenanlagen, der Gaswäsche.

Chlordioxid oxidiert  Cyanid zu Cyanat (einen weniger giftigen Stoff) und / oder zu Kohlendioxid und zu Stickstoff( die Endprodukte von Reaktionen).

Dosierung in neutralen und alkalischen Lösungen, pH-Wert <10:

Im Durchschnitt :2,5 mg Chlordioxid oxidiert 1  mg  Cyanid-Ionen zu Cyanat.

Bei einem pH-Wert von 10:

Im Durchschnitt: von 5,5 mg Chlordioxid oxidiert 1mg Cyanid-Ionen zu Kohlendioxid und Stickstoff. Chlordioxid reagiert weder mit Cyanate Ionen noch ist beobachtet worden, dass eine Oxidation von Cyanid zu Chlorcyan stattfindet.

Chlordioxid oxidiert auch Thiocyanat zu Sulfat- und Cyanate.

In neutralen Lösungen:

Im Durchschnitt :3,5 mg Chlordioxid oxidiert 1 mg  Thiocyanat-Ionen.

70.Frage: Wie wird Chlordioxid in der Wasserbehandlung angewendet und wie funktioniert es?

Antwort:

Zur Zeit wird  ClO₂ in Nordamerika hauptsächlich als Primärdesinfektionsmittel für Oberflächen mit Geruchs- und Geschmacksproblemen verwendet. Es ist schon in sehr niedrigen Konzentrationen (0,1 ppm)  und über einen großen pH-Bereich ein wirkungsvolles Biozid.ClO₂ dringt über die Bakterienzellwand ein und reagiert mit lebenswichtigen Aminosäuren im Zytoplasma der Zelle, um die Mikroorganismus zu töten. Das Nebenprodukt dieser Reaktion ist Chlorit. Von Bedeutung ist, dass toxikologische Studien gezeigt haben, dass das Desinfektionsnebenprodukt von ClO₂ (Chlorit) keine signifikante Gefahr für die menschliche Gesundheit birgt.