بررسی بقای باکتری ها تحت تاثیر الکترولیت های حمایتی KCl ،CuI و NaBr در روش گندزدایی الکتروشیمیایی آب

نوع مقاله: مقالات پژوهشى اصیل کمی و کیفی

نویسندگان

1 گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران

2 گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی تهران

چکیده

زمینه و هدف:آلوده شدن آب آشامیدنی به میکرب­های بیماری زا، تهدیدی جدی برای سیستم­های آبرسانی عمومی است. در تصفیه آب، فرایند گندزدایی نقش بسیارمهمی در کاهش عوامل میکروبی ایفاء می­نماید. استفاده از روش گندزدایی الکتروشیمیایی آب مبتنی بر تکنولوژی پیشرفته تامین آب ایمن، کارامد و دور از محصولات جانبی گندزدایی سیستم­های متداول رو به گسترش است. هدف ازانجام این مطالعه، ارائه روشی موثر جهت غیرفعال سازی دوگروه باکتری­های شاخص و مقاوم در آب آشامیدنی است.
مواد و روش‌ها:حذف اشریشیاکلی و اسپور باسیلوس سوبتیلیس تحت تاثیر شدت جریان500mA و حضور جداگانه هر یک از الکترولیت­های KCl،NaBr و CuI مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش­ها بر اساس حالت مداتصال مونوپلار Fe_Fe با الکترود­های استنلس استیل و با فاصله 2cm از یکدیگر، pH طبیعی آب (محدوده خنثی) ودمای محیط (حدود 21c0) انجام شد. متغیرهای تعداد باکتری، میزان الکترولیت حمایتی، میزان جریان القایی، و زمان واکنش مورد ارزیابی قرار گرفتند.
یافته‌ها:افزودن الکترولیت­های حمایتی باعث کاهش مقاومت باکتری­ها در مقابل غیرفعال سازی الکتروشیمیایی گردید. الکترولیت حمایتی یدیدمس (CuI )در مقایسه با الکترولیت­های NaBr و KCl راندمان بالاتری را در غیرفعال سازی باکتری­ها ارائه نمود.
نتیجه‌گیری: غلظت 2mg/L الکترولیت حمایتی CuI، ضمن ارتقاء توانایی فرآیند الکتروشیمایی، به دلیل افزایش سرعت انتقال یونی و بهبود برقراری اختلاف پتانسیل سیستم، زمان تماس واکنش برای غیرفعال سازی میکربی را کاهش و تاثیر میکربکشی را افزایش می­دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of the survival of bacteria under the influence of supporting electrolytes KCl , CuI and NaBr in the electrochemical method

نویسندگان [English]

  • Masoumeh Moghaddam-Arjmand 1
  • Maziar Naderi 2
  • Solmaz Gholami 1
1 Department of Environmental Health Engineering, School of Public Health, Tehran Medical Sciences University, Tehran, Iran
2 Department of Environmental Health Engineering, School of Public Health, Tehran Medical Sciences University, Tehran, Iran
چکیده [English]

 
Abstract
Background and aims: Drinking water pollution is a serious threat for public water supply. Water disinfection has a very important role in the reduction of pathogenic microorganism. Water electrodisinfection is an efficient and cost-effective method in water disinfection. The aim of this study was the survey of inactivation in two types bacteria (as index and resistant) by electrochemical process in the presence of supporting electrolytes.
Materials and methods:Inactivation of E.Coli and Bacillus subtilis spore was studied at current intensity of 500mA, with each of the supporting electrolytes including CuI, NaBr and KCl. The type of electrodes was steel and the distance between electrodes was 2cm. Furthermore, the tests carried out in monopolar mode Fe-Fe, neutral pH and experimental temperature (21o c). The number of bacteria, amount of supporting electrolyte, voltage, and electrochemical action time were investigated.
Results:Adding the supporting electrolytes to the electrochemical disinfection process decreased bacterial resistance. Copper iodide (CuI) on 2 mg/l concentration showed more efficiency  in bacterial inactivation.
Conclusion:Supporting electrolyte CuI with concentration of 2 mg/l both enhances the electrochemical process performance due to an increase in ionic transmission rate and voltage current. Also, this decreases electrochemical inactivation time and increases bactericidal effect.
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Water disinfection
  • Supporting electrolyte
  • Escherichia coli
  • Bacterial spore
References

 

1.         Delaedt Y, Daneels A, Declerck P, Behets J, Ryckeboer J, Peters E, et al. The impact of electrochemical disinfection on Escherichia coli and Legionella pneumophila in tap water. Microbiological research. 2008;163(2):192-9.

2.         Kerwick M, Reddy S, Chamberlain A, Holt D. Electrochemical disinfection, an environmentally acceptable method of drinking water disinfection? Electrochimica Acta. 2005;50(25-26):5270-7.

3.         Derayat J PM, Jafari Motlagh Z , Zinatizadeh A.A. Performance of Electrocoagulation Process in the Removal of Total Coliform and Hetrotrophic Bacteria from Surface Water. Journal of water & wastewater. 2015.

4.         Rice EW, Fox KR, Miltner RJ, Lytle DA, Johnson CH. Evaluating plant performance with endospores. Journal of The American water works Association. 1996;8(1):122-30.

5.          Facile N, Barbeau Ib. Prevost M, Koudjonou B. Evaluating Bacterial aerobic spores as a surrogate for Giardia and Cryptosporidium inactivation by ozone. Water Res. 2000;34(12):3238-46.

6.         Owens JH, Miltner RY, Rice Ew, Johnson CH, Dahling DR, Schaefer FW, et al. Pilot-Scale Ozone Inactivation of Cryptosporidium and Other Microorganisms in Natural Water. Ozone: Science & Engineering. 2000;22(5):501-17.

7.         Driks A. Bacillus subtilis spore coat. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 1999;63(1):1-20.

8.         Massoudinejad MR MTA, Ghanbari F, Mirshafian. Evaluation of the Efficiency of electrolysis process with continuous flow in

the disinfection of water contaminated with fecal coliform. Arak Medical University Journal (AMUJ). 2014.

9..         Kraft A. Electrochemical water disinfection: a short review. Platinum metals review. 2008;52(3):177-85.

10..       Tsolaki E, P. P, Diamadopoulos E. Electrochemical disinfection of simulated ballast water using Artemia salina as indicator. Chemical Engineering Journal. 2010;156(2):305-12.

11.        López-Gálvez F, D.Posada-Izquierdo G, V. Selma M, Pérez-Rodríguez F, Gobet J, I.Gil M, et al. Electrochemical disinfection: An efficient treatment to inactivate Escherichia coli O157:H7 in process wash water containing organic matter. Food Microbiology. 2012;30(1):146-56.

12.        Rezaee A, Kashi G, Jonidi Jafari A, Khataee A. Investigation of E. coli Removal from PollutedWater Using Electrolysis Method. Iranian Journal of Health and Environment. 2011;4(2):201-12.

13.        Gholami M, Nazari S, Yari AR, Mohseni SM, Matboo SA. Removal of E. coli and S. aureus from polluted water using electrolysis method with Al-Fe electrodes. Tehran University Medical Journal. 2017;75(2):85-95.

14.        Massoudinejad M, Yazdanbakhsh A, Mohamadi B, Habibe M. Possibility of making liquid Disinfectant from Electrolysis of NaCl. Safety Promotion and Injury Prevention. 2016;4(2):69-74.

15..       Rahmani Alireza sMR. Investigation of Coliform Removal from Drinking Water by Electrolysis. Scientific Journal of Hamadan University of Medical Sciences & Health services. Summer 2008;15.

16.        Mogadam Arjmand A, Rezaee M, Naseri S, Eshraghi S. Study of sodium chloride supporting electrolyte on electrochemical removal of Bacillus subtilis spores from drinking water. Iranian Journal of Health and Environment. 2015;8(1):81-8.

17.        WHO. Death and Disability - adjusted life year (DALY) Rates , by WHO Region , World Health Organization. 2009.

18.        Fayer R, Speer C, Dubey J. General biology of Cryptosporidium. Cryptosporidiosis of man and animals. 1990:1-29.

19..       Taylor RH, Falkinham JO, Norton CD, LeChevallier MW. Chlorine, chloramine, chlorine dioxide, and ozone susceptibility of Mycobacterium avium. Applied and Environmental Microbiology. 2000;66(4):1702-5.

20.       Ghernaout D, Ghernaout B. From chemical disinfection to electrodisinfection: The obligatory itinerary? Desalination and Water Treatment. 2010;16(1-3):156-75.

21.       Drees KP, Abbaszadegan M, Maier RM. Comparative electrochemical inactivation of bacteria and bacteriophage. Water research. 2003;37(10):2291-300.

22.       Hoseini S.A., Amiri  Kojuri S., Hashemi Karuei S.M. . Effects of Electrical Current on Fungal and Bacterial Removal from Water. 2016.

23.       Jin T, He Y. Antibacterial activities of magnesium oxide (MgO) nanoparticles against foodborne pathogens. Journal of Nanoparticle Research. 2011;13(12):6877-85.

24.       Rychen P, Haenni W, Pupunat L. Water treatment without chemistry. CHIMIA International Journal for Chemistry. 2003;57(10):655-8.