Monokloramiinin turvallinen käyttö mikrobien torjunassa

Abstract

Opinnäytetyön toimeksiantaja oli BIM Finland. Opinnäyteyön tavoitteena oli selvittää, mitä vaaratilanteita tai vaarallisia kaasuja monokloramiinin valmistuksessa voi syntyä. Kokeellisessa osuudessa tarkoituksena oli tutkia, soveltuvatko nykyiset käytössä olevat henkilökaasumittarit monokloramiinin valmistuksessa syntyvien kaasujen mittaamiseen. Kokeellisessa osuudessa tutkittiin myös monokloramiinin mittausmenetelmien toimivuutta, kun monokloramiinipitoisuutta mitataan prosessinäytteistä. Nykyistä kokonais- ja vapaaklooria mittaavaa laitetta verrattiin uuteen suoraa monokloramiinia mittaavaan laitteeseen. Samalla tutkittiin lämpötilan ja näytteen koostumuksen vaikutusta mittauksiin sekä redox-potentiaalin toimivuutta monokloramiinin mittarina.

Monokloramiinin valmistuksessa käytetään ammoniumsulfaattia ja natriumhypokloriittia. Näiden kemikaalien hallitsematon sekoittuminen voi johtaa vaarallisten kloori- ja kloramiinikaasujen sekä trikloramiinin syntymiseen. Trikloramiini hajoaa kylläisenä vesiliuoksena räjähtäen. Monokloramiinin valmistamiseen liittyvät riskit oli tunnistettu BIMillä hyvin, jo ennen opinnäytetyön tekemistä. Suurin vaara liittyy kemikaalien tankkaamiseen, jossa on riski aineiden sekoittumiseen.

Kaasumittarit reagoivat laboratoriotestissä syntyviin kaasuihin hyvin. Kloorikaasu- ja klooridioksidimittarit reagoivat syntyviin kaasuihin lähes yhtä herkästi. Nämä mittarit ovat herkkiä tunnistamaan toistensa kaasut ristiherkkyyksiensä vuoksi. Monokloramiinin pitoisuuden määrittäminen prosessinäytteistä uudella suoran monokloramiinin mittausmenetelmällä ei sovellu käyttöön, koska huomattava osuus näytteistä osuu sen havaitsemisrajojen ulkopuolelle. Nykyinen mittari on testatuista paras, mutta se ei anna kovin hyvää toistettavuutta mittaukselle. Lämpötilalla ei huomattu olevan vaikutusta mittausten tuloksiin, mutta suodatus antaa mittauksista todennäköisesti oikeamman tuloksen. Redox-potentiaalin avulla saadaan desinfiointitehosta suuntaa antava tulos, mutta sitä ei voida käyttää tarkkana monokloramiinipitoisuuden mittarina. Osa opinnäytetyön tuloksista on salaisia, minkä vuoksi niitä ei sisällytetty julkiseen raporttiin.

The thesis was commissioned by BIM Finland. The objective of the thesis was to investigate the hazardous gases produced during the manufacturing of monochloramine and to test the effectiveness of the current gas detectors. Additionally, the study examined methods for determining the monochloramine concentration in process samples. The comparison of measurement methods was conducted between the current device for measuring total and free chlorine and a new device designed for direct measurement of monochloramine.

Monochloramine production uses ammonium sulfate and sodium hypochlorite. Uncontrolled mixing of these substances results in the formation of chlorine and chloramine gases. Mixing ammonium sulfate with a large amount of chlorine can lead to the formation of trichloramine, which can decompose explosively.

In laboratory tests, both chlorine gas and chlorine dioxide detectors responded well to the generated gases. The new direct monochloramine measurement method is not suitable for use because many samples fall outside its detection limits. Temperature was found to have no effect on the measurement results, but filtration likely had a positive effect. Redox potential provides a rough estimate of monochloramine residue but cannot be used as an accurate measure of monochloramine concentration.