I biofilm sono comunità complesse di microrganismi che aderiscono alle superfici e sono racchiuse in una sostanza polimerica extracellulare auto -prodotta (EPS). Nei sistemi idrici, i biofilm possono causare numerosi problemi, tra cui una ridotta efficienza di trasferimento di calore, aumento dei tassi di corrosione e la diffusione di malattie trasmesse da acqua. Un cloro efficace è emerso come un potente strumento per prevenire la formazione di biofilm nei sistemi idrici e come fornitore di prodotti efficaci di cloro, sono ben versato nei suoi meccanismi e benefici.
Comprensione della formazione di biofilm nei sistemi idrici
Prima di approfondire quanto il cloro efficace previene la formazione di biofilm, è essenziale comprendere il processo di formazione del biofilm. Lo sviluppo del biofilm si verifica in genere in quattro fasi: attaccamento iniziale, attaccamento irreversibile, maturazione e dispersione.
Nella fase iniziale di attaccamento, i microrganismi galleggianti liberi, come batteri, alghe e funghi, entrano in contatto con una superficie nel sistema idrico. Questi microrganismi sono attratti dalla superficie attraverso forze fisiche deboli, come le forze di van der Waals e le interazioni elettrostatiche. Una volta attaccati, i microrganismi iniziano a produrre EPS, che li aiuta ad aderire più saldamente alla superficie, portando alla fase irreversibile di attaccamento.
Durante la fase di maturazione, la struttura del biofilm diventa più complessa. I microrganismi all'interno del biofilm crescono e si dividono, formando una struttura tridimensionale con canali e pori che consentono il trasporto di nutrienti, ossigeno e prodotti di scarto. La matrice EPS fornisce protezione per i microrganismi, rendendoli più resistenti alle stress ambientali, compresi i disinfettanti chimici.
Nella fase di dispersione, alcuni dei microrganismi si staccano dal biofilm e vengono rilasciati nell'acqua circostante. Questi microrganismi distaccati possono quindi colonizzare altre superfici nel sistema idrico, portando alla diffusione del biofilm.
Meccanismi di cloro efficace nella prevenzione della formazione di biofilm
Un cloro efficace, che include cloro libero (acido ipocloroso, hocl e ione ipoclorito, OCL⁻) e cloro combinato, agisce attraverso diversi meccanismi per prevenire la formazione di biofilm.
Danno ossidativo ai microrganismi
Uno dei modi principali in cui il cloro efficace previene la formazione di biofilm è causare danni ossidativi ai microrganismi. L'acido ipocloroso (Hocl) è un potente agente ossidante che può penetrare nelle pareti cellulari e alle membrane dei microrganismi. Una volta all'interno della cellula, Hocl reagisce con vari componenti cellulari, come proteine, acidi nucleici e lipidi.
Può ossidare lo zolfo contenente aminoacidi nelle proteine, portando alla denaturazione delle proteine e alla perdita di funzione. Negli acidi nucleici, Hocl può causare danni al DNA e all'RNA, interferendo con la capacità dei microrganismi di replicare e sintetizzare le proteine. L'ossidazione dei lipidi nella membrana cellulare può interrompere l'integrità della membrana, portando a perdite di contenuti cellulari e morte cellulare.
Interruzione della produzione di EPS
La sostanza polimerica extracellulare (EPS) è cruciale per la formazione e la stabilità del biofilm. Un cloro efficace può interrompere la produzione di EPS mediante microrganismi. Il cloro può reagire con gli enzimi coinvolti nella sintesi EPS, inibendo la loro attività. Ciò riduce la quantità di EPS prodotta, rendendo più difficile per i microrganismi aderire alle superfici e formare un biofilm stabile.
Prevenzione dell'attacco iniziale
Un cloro efficace può anche impedire l'attaccamento iniziale dei microrganismi alle superfici. Il cloro può modificare le proprietà superficiali dei componenti del sistema idrico, rendendole meno attraenti per i microrganismi. Ad esempio, il cloro può ossidare la materia organica in superficie, rimuovendo i siti in cui i microrganismi possono attaccare. Inoltre, lo stress ossidativo causato dal cloro può rendere l'ambiente meno favorevole per la sopravvivenza di microrganismi galleggianti liberi, riducendo il numero di microrganismi disponibili per l'attaccante alla superficie.
Tipi di cloro efficace e loro applicazioni nei sistemi idrici
Esistono diverse forme di cloro efficace, ognuna con i propri vantaggi e applicazioni nei sistemi idrici.
Cloro libero
Il cloro libero, costituito da acido ipocloroso (hocl) e ione ipoclorito (OCL⁻), è la forma più comunemente usata di cloro efficace per la prevenzione del biofilm. La proporzione di Hocl e OCL⁻ dipende dal pH dell'acqua. L'acido ipocloroso è un disinfettante più efficace dello ione ipoclorito perché è una molecola neutra che può penetrare più facilmente le pareti cellulari dei microrganismi.
Nei sistemi idrici con un pH tra 6,5 e 7,5, la maggior parte del cloro libero esiste come hocl, fornendo disinfezione ottimale e prevenzione del biofilm. Il cloro libero può essere aggiunto ai sistemi idrici sotto forma di gas di cloro, soluzione di ipoclorito di sodio o polvere di ipoclorito di calcio.
Cloro combinato
Il cloro combinato si forma quando il cloro libero reagisce con ammoniaca o composti di azoto organico nell'acqua. Mentre il cloro combinato è meno efficace come disinfettante rispetto al cloro libero, ha ancora un po 'di biofilm, prevenendo le proprietà. Il cloro combinato può rilasciare lentamente il cloro libero nel tempo, fornendo un effetto residuo a lungo termine nel sistema idrico.
Il ruolo dei sistemi di elettro -clorazione nella produzione di cloro efficaci
I sistemi di elettro -clorazione sono un modo efficiente per produrre un cloro efficace sul sito. Esistono due tipi principali di sistemi di clorazione elettro:Sistema di elettro di elettro di glorazione dell'acqua salataESistema di elettro di glorazione dell'acqua di mare.
Sistema di elettro di elettro di glorazione dell'acqua salata
Un sistema di elettro di clorazione dell'acqua salata utilizza una soluzione salina (di solito cloruro di sodio) come materia prima. Quando una corrente elettrica viene passata attraverso la soluzione salina, il cloro viene prodotto attraverso il processo di elettrolisi. Il sistema è costituito da una cella elettrolitica, un alimentatore e un sistema di controllo.
Il vantaggio principale di un sistema di elettro -clorazione dell'acqua salata è che fornisce una domanda continua e accesa di cloro efficace. È anche una soluzione efficace, poiché il sale è una materia prima relativamente economica. Inoltre, il sistema elimina la necessità di stoccaggio e gestione di sostanze chimiche pericolose di cloro.
Sistema di elettro di glorazione dell'acqua di mare
Un sistema di clorazione di acqua di mare utilizza l'acqua di mare come materia prima. L'acqua di mare contiene una quantità significativa di cloruro di sodio, che può essere elettrolizzato per produrre cloro. Simile al sistema di elettro - clorazione dell'acqua salata, il sistema di elettro -clorazione dell'acqua di mare è costituito da una cella elettrolitica, un alimentatore e un sistema di controllo.
I sistemi di elettro -clorazione dell'acqua di mare sono particolarmente utili nelle aree costiere e nelle applicazioni marine, come impianti di desalinizzazione, centrali elettriche e sistemi idrici a bordo. Forniscono un modo conveniente e rispettoso dell'ambiente per produrre un cloro efficace senza la necessità di fonti di sale esterne.
Vantaggi dell'utilizzo di cloro efficace per prevenire la formazione di biofilm
L'uso di un cloro efficace per prevenire la formazione di biofilm nei sistemi idrici offre diversi vantaggi.
Migliorata qualità dell'acqua
Prevenendo la formazione di biofilm, un cloro efficace aiuta a mantenere una buona qualità dell'acqua. I biofilm possono ospitare agenti patogeni, come i batteri della legionella, che possono causare la malattia dei legionari. Il cloro efficace può uccidere questi agenti patogeni, riducendo il rischio di malattie trasmesse da acqua.
Prestazioni migliorate del sistema
I biofilm possono ridurre l'efficienza dei sistemi idrici bloccando i tubi, riducendo il trasferimento di calore e aumentando la caduta di pressione. Prevenendo la formazione di biofilm, un cloro efficace aiuta a mantenere le prestazioni ottimali dei sistemi idrici, come torri di raffreddamento, scambiatori di calore e impianti di trattamento delle acque.
Risparmio dei costi
La prevenzione della formazione di biofilm può comportare un notevole risparmio sui costi. Biofilm - I problemi correlati, come i danni alle attrezzature e la ridotta efficienza, possono portare ad un aumento dei costi di manutenzione e del consumo di energia. Utilizzando un cloro efficace per prevenire la formazione di biofilm, è possibile ridurre la necessità di costose riparazioni e sostituzioni.
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Riferimenti
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- Stewart, PS e Costerton, JW (2001). Resistenza agli antibiotici dei batteri nei biofilm. Lancet, 358 (9276), 135 - 138.
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