Jonizacja – elektrody z miedzi i srebra vs stopy tych metali

Jonizacja jest znaną metodą stosowaną do zwalczania Legionelli. Polega na dozowaniu do wody odpowiednich dawek jonów miedzi i srebra. System jonów miedzi i srebra nie tylko dezynfekuje instalacje wodną, ale usuwa z niej organiczny osad czyli tzw. biofilm uniemożliwiający ponowne namnażanie się organizmów. O skuteczności tej metody pisał w swoich artykułach Państwowy Zakład Higieny. Dezynfekcja wody za pomocą miedzi i srebra pozwala w bezpieczny sposób zniszczyć bakterie.

Wybierając ten sposób oczyszczania instalacji wodnej, można się spotkać z dwoma rodzajami takich systemów. Pierwszy z nich opiera się na stosowaniu oddzielnych elektrod z czystej miedzi i czystego srebra. Drugi wykorzystuje stopy tych metali w różnych stosunkach. Obie te metody są stosowane, jednak czy są one tak samo skuteczne? Na co powinno się zwracać uwagę wybierając technologię do jonizacji?  Na podstawie artykułu z Journal of Water Process Engineering postaramy się wykazać różnicę między tymi systemami.

Jonizacja, jako technologia zwalczająca Legionelle

Bakteria Legionella występuje w instalacji ciepłej wody użytkowej. Można się nią zarazić wdychając wodny aerozol czyli mieszaninę wodno-powietrzną, np. pod prysznicem. Jest ona niebezpieczna dla zdrowia i życia ludzi. Powoduje zapalenie płuc lub gorączkę zwaną Pontiac. Może ona doprowadzić nawet do śmierci człowieka. Bakteria Legionella rozwija się w organicznym osadzie zwanym biofilmem. Jej optymalna temperatura namnażania się bakterii to od 20 ⁰C do 65 ⁰C. Aby skutecznie i nieodwracalnie pozbyć się bakterii, należy w pierwszej kolejności pozbyć się siedliska jakim jest biofilm. Dlatego też w wielu przypadkach powszechnie stosowane metody dezynfekcji chemicznej oparte na związkach chloru okazują się niewystarczająco skuteczne. W takich przypadkach, znajdują zastosowanie metody alternatywne, m.in. elektrolityczna dezynfekcja (jonizacja) przy użyciu urządzeń uwalniających jony srebra i miedzi. Za pomocą dozowanych do wody jonów srebra i miedzi wypłukiwany jest biofilm, który jest głównym środowiskiem życia bakterii.

Proces jonizacji zachodzi dzięki przepływowi prądu elektrycznego, przez elektrodę jonizacyjną. W ten sposób zaczynają się wytrącać dodatnio naładowane jony miedzi i srebra. Reagują one z białkami enzymatycznymi, uszkadzając je oraz prowadząc do utraty ich aktywności. Skutkuje to dezorganizacją funkcjonowania komórki bakteryjnej. Ilość dozowanej miedzi oraz srebra musi mieścić się w określonych przez prawo przepisach i wytycznych WHO. Dobór odpowiedniej koncentracji tych pierwiastków jest bardzo istotny, ponieważ za niskie stężenia mogą być nieskuteczne w walce z bakterią. Badania laboratoryjne wykazały, że stężenie 400 g/l miedzi i 40 g/l srebra pozwalają zniszczyć biofilm i Legionelle.

Jonizowanie wody w celu zwalczenia bakterii Legionella – jakie są jej zalety?

Technologia elektrolityczna uwalniająca do wody jony miedzi i srebra wykorzystuje współdziałanie tych jonów na komórkę bakteryjną. Dodatnio naładowane jony miedzi są przyciągane przez ujemnie naładowane miejsca w ścianie komórkowej, tym samy prowadząc do jej destabilizacji i rozerwania. Dzięki temu jony srebra wnikają do wnętrza komórki, gdzie zaburzają procesy metaboliczne mikroorganizmów, przyczyniając się do ich śmierci. Po pewnym czasie środowisko życia bakterii – biofilm zostaje usunięty. Pałeczki Legionella, bakterie oraz mikroorganizmy nie mają warunków by się rozmnażać. Akumulacja jonów wewnątrz biofilmu prowadzi do długotrwałego, skutecznego i nieodwracalnego efektu zwalczenia bakterii Legionella.

Jakie elektrody jonizacyjne zastosować?

Na rynku dostępne są dwa typy systemów do jonizacji. Oparty na elektrodach z czystej miedzi i srebra oraz na ich stopach. Elektroliza w systemie jonizacji opiera się na I i II prawie Faradaya. Na ich podstawie oblicza się ilość prądu potrzebnego do dozowania 400 g/l miedzi i 40 g/l srebra do wody. Bardzo istotne jest zwrócenie uwagi na różnice w potencjale tych pierwiastków. W szeregu elektrochemicznym metali potencjał miedzi wynosi +0,34, natomiast srebra +0.80. Szereg elektroujemności metali świadczy także o ich aktywności.

Srebro jest bardziej szlachetne niż miedź i bardziej odporne na utlenianie i korozję. Oznacza to, że miedź łatwiej uwalnia się w procesie elektrolizy. W przypadku stopów srebra i miedzi stwarza to problem w dawkowaniu. Otóż zastosowanie optymalnego napięcia dla uwalniania jonów miedzi może być zbyt niskie do zainicjowania jonizacji srebra. Natomiast optymalne napięcie do uwalniania jonów srebra może doprowadzić do uwalniania nadmiernej ilości jonów miedzi. W przypadku stosowania dwóch osobnych elektrod jonizacyjnych, problem ten nie ma miejsca, gdyż napięcie ustalane jest indywidualnie dla każdego z metali.

Jonizacja elektrodami z czystego srebra i czystej miedzi

Oddzielne elektrody z czystej miedzi i czystego srebra są umieszczane w osobnych komorach jonizacji. Każda z nich zawiera dwie elektrody miedziane lub srebrne. Aby zapewnić równomierne zużycie elektrod jonizacyjnych oraz by spowolnić proces zakamieniania uniemożliwiającego pracę, w większości urządzeń biegunowość jest okresowo zmienna. Rozdział elektrod daje możliwość oddzielnego sterowania każdą z nich osobno. W przypadku urządzeń posiadających monitoring można w sposób ciągły kontrolować i dawkować odpowiednie ilości tych pierwiastków. Monitoring systemu pozwala na zapobieganie sytuacji, w której dawkowanie któregokolwiek z kationów byłoby niewystarczające do efektywnego przeprowadzania procesu usuwania biofilmu, bądź przekraczało wytyczone normy.

Jonizacja elektrodami ze stopów srebra i miedzi

Według badań przeprowadzonych przez Nikolaja Walraven’a, Wiebe Pool’a, Conrada Chapman’a i opublikowanych w artykule dostępnym tutaj, wynika, że systemy jonizacji z wykorzystaniem stopów miedzi i srebra (stopów 90/10 i 70/30) nie są w stanie dokładnie dozować srebra do wody pitnej.

Jak widać w przypadku stopów napięcie, które kilkadziesiąt razy przewyższa napięcie stosowane dla elektrody z czystego srebra nie jest wystarczające do wywołania reakcji uwalniania Ag⁺.

Podsumowanie

Dozowanie jonów miedzi i srebra do wody jest możliwe zarówno za pomocą elektrod z czystej miedzi i czystego srebra, jaki i stopów tych metali. Ilość srebra można dokładnie dozować tylko używając oddzielnych elektrod czystej miedzi i srebra. W przypadku stopów (70/30 i 90/10) dla badanych napięć ilość uwalnianego srebra jest zbyt mała, nawet gdy stosowane napięcie powoduje przekroczenie optymalnej ilości jonów miedzi. Jonizacja przy użyciu oddzielnych elektrod z czystej miedzi i srebra, pozwala na kontrolowanie systemu i ilości jonów uwalnianych do wody a także przystosowania urządzenia do każdego z odbiorców indywidualnie. W efekcie umożliwia ona skuteczne niszczenie bakterii Legionella w wodzie.

Poznaj technologię Bifipro, która wykorzystuję jonizację za pomocą elektrod z czystego srebra i czystej miedzi. Zobacz referencje pokazujące wysoką skuteczność tej technologii.