คลอรีนตกค้างในน้ำคืออะไร และจะตรวจจับได้อย่างไร?

แนวคิดเรื่องคลอรีนตกค้าง
คลอรีนตกค้างคือปริมาณคลอรีนที่เหลืออยู่ในน้ำหลังจากที่น้ำถูกคลอรีนและฆ่าเชื้อแล้ว
คลอรีนส่วนนี้จะถูกเติมในระหว่างกระบวนการบำบัดน้ำเพื่อฆ่าเชื้อแบคทีเรีย จุลินทรีย์ สารอินทรีย์ และสารอนินทรีย์ในน้ำ คลอรีนตกค้างเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของผลการฆ่าเชื้อโรคในแหล่งน้ำ คลอรีนตกค้างสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท คือ คลอรีนตกค้างอิสระ และคลอรีนตกค้างรวม คลอรีนอิสระตกค้างส่วนใหญ่ประกอบด้วยคลอรีนอิสระในรูปของ Cl2, HOCl, OCl- ฯลฯ คลอรีนตกค้างรวมคือสารคลอรามีนที่เกิดขึ้นหลังจากปฏิกิริยาของคลอรีนอิสระและสารแอมโมเนียม เช่น NH2Cl, NHCl2, NCl3 เป็นต้น โดยทั่วไปแล้ว คลอรีนตกค้างหมายถึงคลอรีนอิสระ ในขณะที่คลอรีนตกค้างทั้งหมดคือผลรวมของคลอรีนอิสระตกค้างและ รวมคลอรีนตกค้าง
โดยทั่วไปปริมาณคลอรีนตกค้างจะวัดเป็นมิลลิกรัมต่อลิตร ปริมาณคลอรีนตกค้างต้องเหมาะสมไม่สูงหรือต่ำเกินไป ปริมาณคลอรีนตกค้างที่สูงเกินไปจะทำให้น้ำมีกลิ่น ในขณะที่คลอรีนตกค้างต่ำเกินไปอาจทำให้น้ำสูญเสียความสามารถในการฆ่าเชื้อและลดความปลอดภัยด้านสุขอนามัยของแหล่งน้ำ ดังนั้นในการบำบัดน้ำประปาจึงมักมีการตรวจสอบและปรับระดับคลอรีนตกค้างเพื่อความปลอดภัยและความเหมาะสมของคุณภาพน้ำ
บทบาทของคลอรีนในการฆ่าเชื้อในระบบบำบัดน้ำเสียในเมือง
1. บทบาทของการฆ่าเชื้อด้วยคลอรีน
คลอรีนเป็นวิธีการฆ่าเชื้อที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการบำบัดน้ำเสียในเมือง หน้าที่หลักมีดังนี้:
1. ผลการฆ่าเชื้อโรคที่ดี
ในการบำบัดน้ำเสีย คลอรีนสามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรียและไวรัสได้เกือบทั้งหมด คลอรีนยับยั้งจุลินทรีย์โดยการออกซิไดซ์โปรตีนและกรดนิวคลีอิก นอกจากนี้คลอรีนยังสามารถฆ่าไข่และซีสต์ของปรสิตบางชนิดได้
2. ผลการออกซิไดซ์ต่อคุณภาพน้ำ
การเติมคลอรีนยังสามารถออกซิไดซ์อินทรียวัตถุในน้ำได้ ทำให้อินทรียวัตถุสลายตัวเป็นกรดอนินทรีย์ คาร์บอนไดออกไซด์ และสารอื่นๆ คลอรีนทำปฏิกิริยากับอินทรียวัตถุในน้ำเพื่อผลิตสารออกซิแดนท์ เช่น กรดไฮโปคลอรัสและคลอรีนมอนนอกไซด์ ซึ่งจะสลายอินทรียวัตถุในที่สุด
3.ยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย
การเติมคลอรีนในปริมาณที่เหมาะสมสามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์บางชนิด ลดปริมาณตะกอนในถังปฏิกิริยา และลดความยากและค่าใช้จ่ายในการบำบัดในภายหลัง
2. ข้อดีและข้อเสียของการฆ่าเชื้อด้วยคลอรีน
1. ข้อดี
(1) ผลการฆ่าเชื้อที่ดี: ปริมาณคลอรีนที่เหมาะสมสามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรียและไวรัสส่วนใหญ่ได้
(2) การจ่ายสารแบบง่าย: อุปกรณ์จ่ายคลอรีนมีโครงสร้างที่เรียบง่ายและบำรุงรักษาง่าย
(3) ต้นทุนต่ำ: ต้นทุนของอุปกรณ์จัดส่งคลอรีนต่ำและหาซื้อได้ง่าย
2. ข้อเสีย
(1) คลอรีนก่อให้เกิดสารที่เป็นอันตราย เช่น ไฮโปคลอโรไนไตรล์: เมื่อคลอรีนทำปฏิกิริยากับอินทรียวัตถุที่มีไนโตรเจน จะเกิดสารอันตราย เช่น ไฮโปคลอโรไนไตรล์ ซึ่งจะก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม
(2) ปัญหาคลอรีนตกค้าง: ผลิตภัณฑ์คลอรีนบางชนิดไม่ระเหยและจะยังคงอยู่ในแหล่งน้ำ ซึ่งส่งผลต่อการใช้น้ำหรือปัญหาสิ่งแวดล้อมในภายหลัง
3.ประเด็นที่ต้องคำนึงถึงเมื่อเติมคลอรีน
1.ความเข้มข้นของคลอรีน
หากความเข้มข้นของคลอรีนต่ำเกินไป จะไม่สามารถบรรลุผลการฆ่าเชื้อได้ และไม่สามารถฆ่าเชื้อสิ่งปฏิกูลได้อย่างมีประสิทธิภาพ หากความเข้มข้นของคลอรีนสูงเกินไปปริมาณคลอรีนที่ตกค้างในร่างกายของน้ำก็จะสูงส่งผลเสียต่อร่างกายมนุษย์
2.ระยะเวลาฉีดคลอรีน
ควรเลือกเวลาในการฉีดคลอรีนที่ขั้นตอนสุดท้ายของระบบบำบัดน้ำเสีย เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำเสียสูญเสียคลอรีนหรือผลิตผลิตภัณฑ์หมักอื่นๆ ในกระบวนการอื่น ซึ่งส่งผลต่อผลการฆ่าเชื้อ
3. การเลือกใช้ผลิตภัณฑ์คลอรีน
ผลิตภัณฑ์คลอรีนที่แตกต่างกันมีราคาและประสิทธิภาพที่แตกต่างกันในตลาด และการเลือกผลิตภัณฑ์ควรขึ้นอยู่กับสถานการณ์เฉพาะ
กล่าวโดยสรุป การเติมคลอรีนเป็นหนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพในการบำบัดและฆ่าเชื้อโรคน้ำเสียในเมือง ในกระบวนการบำบัดน้ำเสีย การใช้อย่างสมเหตุสมผลและการฉีดคลอรีนสามารถรับประกันความปลอดภัยของคุณภาพน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพและปรับปรุงประสิทธิภาพการบำบัดน้ำเสีย อย่างไรก็ตาม ยังมีรายละเอียดทางเทคนิคและปัญหาด้านการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมบางประการที่ต้องให้ความสนใจเมื่อเติมคลอรีน
เหตุใดจึงต้องเติมคลอรีนในการบำบัดน้ำ:
ในขั้นตอนน้ำทิ้งของโรงบำบัดน้ำประปาและบำบัดน้ำเสีย กระบวนการฆ่าเชื้อด้วยคลอรีนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียและไวรัสในน้ำ ในการบำบัดน้ำหล่อเย็นหมุนเวียนทางอุตสาหกรรมก็ใช้กระบวนการฆ่าเชื้อคลอรีนและกำจัดตะไคร่น้ำเช่นกันเพราะในระหว่างกระบวนการไหลเวียนของน้ำหล่อเย็นเนื่องจากการระเหยของน้ำบางส่วนสารอาหารในน้ำจึงมีความเข้มข้นแบคทีเรียและจุลินทรีย์อื่น ๆ จะขยายตัวเป็นจำนวนมากและเกิดเมือกได้ง่าย สิ่งสกปรก เมือกและสิ่งสกปรกส่วนเกินอาจทำให้ท่ออุดตันและสึกกร่อนได้
หากความเข้มข้นของคลอรีนตกค้างในน้ำประปาสูงเกินไป อันตรายหลักคือ:
1. ระคายเคืองและเป็นอันตรายต่อระบบทางเดินหายใจอย่างมาก
2. ทำปฏิกิริยากับอินทรียวัตถุในน้ำได้ง่ายทำให้เกิดสารก่อมะเร็ง เช่น คลอโรฟอร์ม และคลอโรฟอร์ม
3. เนื่องจากเป็นวัตถุดิบในการผลิตจึงอาจมีผลเสีย ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ไวน์ข้าว จะมีฤทธิ์ฆ่าเชื้อแบคทีเรียต่อยีสต์ในกระบวนการหมัก และส่งผลต่อคุณภาพของไวน์ เนื่องจากโดยทั่วไปจะใช้คลอรีนในการกรองน้ำประปา และคลอรีนที่ตกค้างจะก่อให้เกิดสารก่อมะเร็ง เช่น คลอโรฟอร์ม ในระหว่างกระบวนการให้ความร้อน การดื่มเป็นเวลานานจะก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงต่อร่างกายมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มลพิษจากแหล่งน้ำมีความรุนแรงมากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของปริมาณคลอรีนที่ตกค้างในน้ำประปาโดยตรง

วิธีการตรวจวัดคลอรีนตกค้างมีอะไรบ้าง

1. การวัดสี DPD

หลักการ: ภายใต้สภาวะ pH 6.2~6.5 ClO2 จะทำปฏิกิริยากับ DPD ในขั้นตอนที่ 1 ก่อนเพื่อสร้างสารประกอบสีแดง แต่ปริมาณดังกล่าวปรากฏเพียงหนึ่งในห้าของปริมาณคลอรีนที่มีอยู่ทั้งหมด (เทียบเท่ากับการลด ClO2 ให้เป็นไอออนของคลอไรท์) หากตัวอย่างน้ำทำให้เป็นกรดโดยมีไอโอไดด์ คลอไรต์และคลอเรตก็ทำปฏิกิริยาเช่นกัน และเมื่อทำให้เป็นกลางด้วยการเติมไบคาร์บอเนต สีที่ได้จะสอดคล้องกับปริมาณคลอรีนที่มีอยู่ทั้งหมดของ ClO2 การรบกวนของคลอรีนอิสระสามารถควบคุมได้โดยการเติมไกลซีน พื้นฐานก็คือไกลซีนสามารถเปลี่ยนคลอรีนอิสระเป็นกรดอะมิโนอะซิติกที่มีคลอรีนได้ทันที แต่ไม่มีผลกระทบต่อ ClO2

2. วิธีการเคลือบอิเล็กโทรด

หลักการ: อิเล็กโทรดจะจุ่มอยู่ในห้องอิเล็กโทรไลต์ และห้องอิเล็กโทรไลต์จะสัมผัสกับน้ำผ่านเมมเบรนที่ชอบน้ำที่มีรูพรุน กรดไฮโปคลอรัสแพร่กระจายเข้าไปในโพรงอิเล็กโทรไลต์ผ่านเมมเบรนที่ชอบน้ำที่มีรูพรุน ทำให้เกิดกระแสบนพื้นผิวอิเล็กโทรด ขนาดของกระแสจะขึ้นอยู่กับความเร็วที่กรดไฮโปคลอรัสแพร่กระจายเข้าไปในโพรงอิเล็กโทรไลต์ อัตราการแพร่กระจายเป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของคลอรีนที่ตกค้างในสารละลาย วัดขนาดปัจจุบัน สามารถกำหนดความเข้มข้นของคลอรีนที่ตกค้างในสารละลายได้

3. วิธีอิเล็กโทรดแรงดันคงที่ (วิธีอิเล็กโทรดแบบไม่มีเมมเบรน)

หลักการ: ศักย์ไฟฟ้าที่เสถียรจะถูกรักษาไว้ระหว่างอิเล็กโทรดการวัดและอิเล็กโทรดอ้างอิง และส่วนประกอบที่วัดได้ต่างกันจะสร้างความเข้มกระแสที่แตกต่างกันที่ศักย์ไฟฟ้านี้ ประกอบด้วยอิเล็กโทรดแพลทินัม 2 อิเล็กโทรดและอิเล็กโทรดอ้างอิงเพื่อสร้างระบบการวัดกระแสไมโคร ที่อิเล็กโทรดตรวจวัด โมเลกุลของคลอรีนหรือไฮโปคลอไรต์จะถูกใช้ และความเข้มของกระแสที่เกิดขึ้นจะสัมพันธ์กับความเข้มข้นของคลอรีนที่ตกค้างในน้ำ

เครื่องมือวัดคลอรีนตกค้างแบบพกพา LH-P3CLO ของ Lianhua ใช้วิธีการตรวจจับ DPD ซึ่งใช้งานง่ายและให้ผลลัพธ์ได้อย่างรวดเร็ว คุณจะต้องเพิ่มรีเอเจนต์ 2 ตัวและตัวอย่างที่จะทดสอบ คุณก็จะได้รับผลการเปรียบเทียบสี ช่วงการวัดกว้าง ข้อกำหนดเรียบง่าย และผลลัพธ์มีความแม่นยำ