Desinfectiemiddelen

Wat zijn de eigenschappen van chlooramines?
Chlooramines worden gevormd door de combinatie van chloor (Cl₂) met ammoniak (NH₃). Het zijn amines waarbij minimaal één chlooratoom rechtstreeks gebonden is aan stikstof (N). Anorganische chlooramines ontstaan wanneer chloor en ammoniak in water gecombineerd worden. Hierbij worden drie verschillende anorganische chlooramines gevormd; monochlooramine (NH₂Cl), dichlooramine (NHCl₂) en trichlooramine (NCl₃₎. Anorganische chlooramines, vrij chloor en organische chlooramines zijn chemisch verwant en kunnen makkelijk in elkaar overgaan. Ze worden niet in geïsoleerde vorm gevonden. Anorganische chlooramines zijn niet persistent, maar ze zijn meer persistent dan vrij beschikbare chloorverbindingen. Uit onderzoek blijkt dat de halfwaardetijds van anorganische chlooramines, afhankelijk van de omstandigheden van 1 minuut tot 23 dagen lopen.

Hoe worden chlooramines geproduceerd?
Chlooramines worden dikwijls ter plaatse gemaakt door ammoniak (NH₃) aan water toe te voegen dat vrij chloor bevat ( HOCl of OCl, afhankelijk van de pH van het water). De ideale pH is een pH van 8,4. Het water is dan licht alkalisch.

NH₃ (aq) + HOCI « NH₂Cl + H₂O

Er kunnen drie soorten anorganische chlooramines ontstaan. De pH is van invloed op welke chlooramines er gevormd worden. Trichlooramines worden vooral gevormd bij een pH van 3 of lager. Het gehalte dichlooramines is het grootste bij een pH van 7 of meer. De verhouding chloor en ammoniak is ook van invloed op de vorming van chlooramines. Een chloor-ammoniak verhouding van 6:1 is ideaal. Bij de productie van chlooramines is de verhouding meestal 3-5:1. Bij een te hoog ammoniak gehalte wordt er meer di- en trichlooramine gevormd.
Er kunnen ook organische chlooramines ontstaan. Organische chlooramines kunnen niet onderscheiden worden van andere chlooramines met standaard chlooramine analysemethoden.

De pH bepaalt welke chlooramines er worden gevormd.

Tabel 1. De verschillende chlooramines die gevormd kunnen worden.

Wat zijn de toepassingen van chlooramines?
Chlooramines worden gebruikt als bleek-, desinfectie- en oxidatiemiddelen. Organische desinfectiemiddelen geven langzaam chloor af en zijn daarom minder snel desinfecterend en minder agressief dan bijvoorbeeld hypochloriet (OCl^-). Chlooramines worden gebruikt om de geur en smaak van het water te verbeteren als chloor gebruikt wordt als desinfectiemiddel. Daarnaast worden chlooramines gebruikt om drinkwater en afvalwater te desinfecteren en om biologische fouling in waterkoelsystemen tegen te gaan.

Hoe wordt water gedesinfecteerd met behulp van chlooramines?
Bij de waterdesinfectie met chlooramines, wordt ammoniak aan water dat behandeld is met chloor, toegevoegd. De ammoniak wordt pas na het chloor toegevoegd, omdat de CTwaarden dan lager zijn dan wanneer men eerst ammoniak zou toevoegen. Chlooramines zijn even effectief als chloor in het doden van bacteriën en andere ziekteverwekkende organismen, maar werken wel langzamer. Ze hebben net als chloor een oxiderende werking. Chlooramines doden bacteriën door hun celwand te doordringen en de stofwisseling te blokkeren. Monochlooramine heeft de beste biodicerende werking. Het reageert direct met aminozuren in het DNA van micro-organismen. Voor de inactivatie van virussen vernietigt chlooramine de eiwitschil die het virus beschermt.
Bij een pH van 7 of meer is monochlooramine het meest aanwezig. De pH heeft geen invloed op de werkzaamheid van chlooramines.

Wordt drinkwater gedesinfecteerd met chlooramines?
Verenigde Staten
Chlooramines worden in de Verenigde Staten steeds vaker toegepast bij de secundaire desinfectie van drinkwater als een alternatief voor chloor. In 2002 gebruikte 20% van de drinkwaterbedrijven in de Verenigde Staten chlooramines. Men stapt vooral op chlooramines over omdat chlooramines minder met organisch materiaal reageren dan chloor. Er ontstaan weinig tot geen trihalomethanen (THM) als desinfectiebijproducten.
Chlooramines blijven ook langer actief in het leidingnetwerk. Ze blijven lang actief, omdat het lang duurt voordat ze afgebroken worden. Ze geven geen geur of smaak af aan het water en zijn veilig.
Nederland
Chlooramines worden in Nederland niet gebruikt voor desinfectie van drinkwater. Een groot gedeelte van het water dat in Nederland wordt gebruikt voor drinkwater, bestaat uit grondwater, waarvoor geen desinfectiemiddel als chloor nodig is. Men gebruikt in Nederland liever geen chloorproducten voor de desinfectie van drinkwater en ziet de overstap van chloor op chlooramines niet als een vooruitgang maar eerder als een stap terug. In Nederland wordt door veel drinkwaterbedrijven nu ozon of UV, al dan niet in combinatie met chloordioxide of waterstofperoxide, gebruikt voor desinfectie.

Worden chlooramines gebruikt voor de desinfectie van zwembaden?
Chlooramines worden in Nederland niet toegepast als desinfectiemiddel voor zwembaden, omdat het voor zwembaddesinfectie te langzaam reageert met ziekteverwekkende micro-organismen.
Als voor zwembaden leidingwater wordt gebruikt dat met behulp van chlooramines is gedesinfecteerd, is dat niet voldoende om de veiligheid van het zwembadwater te garanderen. Men moet ook gebruik maken van andere desinfectiemiddelen.

Kunnen chlooramines gebruikt voor de desinfectie van koeltorenwater?
Chlooramines zijn minder geschikt voor koeltorendesinfectie, omdat ze traag reageren met ziekteverwekkende micro-organismen.

Kunnen chlooramines uit water verwijderd worden?
Chlooramines blijven lang in het systeem actief. Ze dragen net als andere moleculen bij aan het totaalgehalte van opgeloste stoffen in het water. Chlooramines zijn zoals chloor selectief reactief en kunnen schadelijke effecten hebben als ze in het water achterblijven. Als er chlooramines in het water zijn, zijn er vaak ook sporen van ammoniak (NH₃) en hypochloriet (OCL) aanwezig. Chlooramines zijn slechts weinig ionisch. Daarom en vanwege hun lage moleculaire gewicht zijn chlooramines, met name monochlooramine, moeilijk te verwijderen met behulp van omgekeerde osmose (RO) of onthardingssystemen. Ook het koken van water en destillatie helpen niet. De middelen die gebruikt worden om chloor te verwijderen kunnen niet gebruikt worden voor de verwijdering van chlooramines. Zonlicht en beluchting helpen wel bij de verwijdering van chlooramines.
Chlooramines kunnen het beste verwijderd worden met behulp van een granulair actief kool filter, dat de concentratie chlooramines verminderd van 1 tot 2 ppm tot minder dan 0,1 ppm. Het is belangrijk dat het actief kool genoeg tijd heeft om in contact te komen met de chlooramines. Een actief koolfilter is niet selectief en verwijdert ook andere stoffen, zoals chloor (dat gereduceerd wordt tot chloride), waterstofsulfide, organische stoffen, THM, pesticiden en radon. Als deze stoffen ook in het water aanwezig zijn, beinvloedt dit de werkzaamheid van het filter.
De hoeveelheid chlooramines die zich in het water bevindt kan gemeten worden door het “totaal chloor” residu te meten. Hierbij moet het “totaal chloorgehalte” of het “gebonden chloor” gehalte gemeten worden.

Wat zijn de voor- en nadelen van het gebruik van chlooramines?
Wat zijn de voordelen?
Weinig desinfectiebijproducten
Het gebruik van chlooramines heeft ten opzichte van het gebruik van chloor het voordeel dat er weinig gehalogeneerde organische verbindingen (trihalomethanen, THM) en andere mogelijk kankerverwekkende bijproducten als gehalogeneerde azijnzuren (HAA) ontstaan.

Chlooramines blijven lang actief
Daarnaast verblijven chlooramines langer in het water dan chloor. Monochlooramines werken het beste bij een pH van 7 of meer. Als de pH hoger is dan 7, spreekt men van alkalisch water, dit heeft het voordeel dat het minder corrosief is dan zuur water. Bij een hoge pH bevindt chloor zich in het water in de vorm van een hypochlorietion (OCl) dat een hoger oxidatiepotentieel heeft dan onderchlorig zuur (HOCl), maar als desinfectiemiddel 100 keer minder effectief is dan onderchlorig zuur. Bij een te hoge pH neemt de effectiviteit af.

Chlooramines verbeteren de smaak en geur van het water
Chlooramines veranderen de pH van het water niet. Chlooramines zorgen voor een betere geur en smaak van het water dan chloor. Ze worden zelfs vaak gebruikt om de typische chloorgeur- en smaak tegen te gaan.
Verhoging van de temperatuur verbetert de desinfecterende werking van chlooramines.

Wat zijn de nadelen?
Worden er organische chlooramines gevormd?
Als er in het water veel organisch materiaal aanwezig is, zorgt organisch stikstof voor de vorming van organische chlooramines. Deze hebben niet dezelfde desinfecterende eigenschappen als anorganische chlooramines. Dit gebeurt bij gehaltes van meerd an 3 ppm organisch materiaal.

Wat is de reactiesnelheid van chlooramines?
Het nadeel van chlooramines is dat ze veel langzamer reageren dan chloor. Een deel blijft ongebruikt in het water achter en wordt dan geconsumeerd door bacteriën of in de loop van de tijd afgebroken. Deze afbraak kan weken duren. In tegenstelling tot chloor verdwijnen chlooramines niet snel uit het water als het water een paar dagen stilstaat. Chlooramines moeten daarom verwijderd worden. Hiervoor kan men gegranuleerd actief kool en azijnzuur gebruiken.

Wat is de effectiviteit van chlooramines?
In Massachusetts is onderzoek gedaan naar de sterfteoorzaken van personen die water gebruikten dat gedesinfecteerd werd met chloor of met chlooramines. Uit het onderzoek kwam naar voren dat het aantal mensen dat aan blaaskanker stierf hoger was bij het gechloreerde water. Bij het water dat gedesinfecteerd werd met chlooramines was er een iets groter percentage mensen gestorven als gevolg van longontsteking en griep. Dit kan erop wijzen dat chlooramines minder effectief zijn dan chloor in het uitschakelen van ziekteverwekkende micro-organismen.

Vormen chlooramines nitraten?
Hoge gehaltes ammoniak in het water vormen een voedselbron voor nitrificerende bacteriën, die voor verhoogde nitraatgehaltes in het water kunnen zorgen. Nitraat wordt in de maag omgezet in nitriet, dat met reacties van eiwitten in vissen N-nitroso-verbindingen kan vormen. Deze verbindingen kunnen kankerverwekkend zijn. Jonge kinderen zijn gevoeliger van nitraat. Voor zuigelingen tot 6 maanden wordt aangeraden geen nitraatrijk drinkwater te gebruiken. Geadviseerd wordt voor hen geen water te gebruiken met meer dan 25 μg/L nitraat.

Is ammoniak een probleem wat betreft corrosie?
Bij de chemische verwijdering van chlooramines kan ammoniak (NH₃) vrijkomen. De giftige effecten van ammoniak bij vissen kunnen gereduceerd worden door biologische filters, natuurlijke zeolieten en pH-controle.
Wanneer chlooramines af worden gebroken, komt er ammoniak vrij. Ammoniak is corrosief voor lood en koper. Tegenwoordig zijn de meeste loden waterleidingen vervangen door koperen leidingen. In Washington DC, in de Verenigde Staten, is in 2003 ophef ontstaan over verhoogde loodconcentraties in het drinkwater nadat men voor desinfectie over was gestapt op chlooramines. Het drinkwaterbedrijf is niet van plan om weer chloor te gaan gebruiken, omdat men dan niet meervoldoet aan de richtlijnen van de EPA die de norm voor desinfectiebijproducten hebben verlaagd tot 80 μg/L. Er wordt nu gebruik gemaakt van chlooramines, omdat die minder desinfectiebijproducten produceren. Men voegt orthofosfaat toe om de corrosie tegen te gaan.

Wat zijn de gezondheidseffecten van chlooramines?
Water dat gedesinfecteerd is met chlooramines levert in het algemeen geen risico’s voor de gezondheid. Het kan prima gebruikt worden om te drinken, te baden, te wassen en is geschikt voor allerlei andere dagelijkse huishoudelijke toepassingen.

Wat zijn de gevaren voor nierdialysepatiënten, vissen en amfibiën?
Nierdialysepatiënten en mensen die vissen, reptielen of amfibiën houden moeten wel opletten. Ook mensen met een zwak werkend immuunsysteem, waaronder jonge kinderen en ouderen, mensen met HIV/AIDS en degenen die een chemotherapie ondergaan, moeten voorzichtig zijn met het gebruik van water dat met behulp van chlooramines of chloor is gedesinfecteerd. Bij nierdialyse komt bloed door middel van een permeabel membraan in contact met water. Chlooramines kunnen hierbij direct in het bloed terecht komen. Ze zijn daar net als chloor giftig. Vissen nemen chlooramines via hun kieuwen direct op in hun bloed. Ook voor hen zijn chlooramines giftig. Uit water dat gebruikt wordt bij nierdialyse en water dat voor aquaria wordt gebruikt, moeten de chlooramines en het chloor verwijderd worden. Dit kan met behulp van azijnzuur of actief kool. Het drinken van water met chlooramines en het gebruik van dit water om te koken en te baden is wel veilig, omdat de chlooramines tijdens de spijsvertering geneutraliseerd worden.

Wat is de regelgeving voor desinfectie met chlooramines?
Nederland
De kwaliteitseisen voor drinkwater in het Waterleidingbesluit bevatten geen normen voor het gehalte chlooramines dat drinkwater mag bevatten. Chlooramines worden in Nederland weinig gebruikt en zijn voor de desinfectie van drinkwater niet gebruikt. (Kwaliteitseisen Waterleidingbesluit, 2001)
EU
In de Europese drinkwaterrichtlijn 98/83/EC zijn voor chlooramines geen normen vastgesteld.
Bij het gebruik van chlooramines ontstaan weinig desinfectiebijproducten als trihalomethanen en gehalogeneerde azijnzuren. Daarentegen ontstaan er wel andere desinfectiebijproducten, zoals giftige halonitrielen (zoals cyanogeen chloride), halonitromethanen (bijvoorbeeld chloropicrin) en andere stikstofbevattende stoffen. Sommige van deze stoffen kunnen een gevaar opleveren voor de menselijke gezondheid. Bij een herziening van de Europese Drinking Water Directive worden er wellicht ook voor deze stoffen normen opgenomen.
USA
Volgens de richtlijnen van de Amerikaanse EPA, mag drinkwater dat behandeld is met chlooramines een maximum residuaal gehalte van 4 mg Cl₂ per liter bevatten. (National Primary Drinking Water Regulations EPA, 2002)
WHO
De WHO schrijft alleen voor monochlooramine als desinfectiemniddel een norm voor. Deze norm is 3 mg/L. Voor di- en trichlooramine zijn geen normen vastgesteld, omdat de informatie die beschikbaar is niet voldoende is om een gezondheidsrichtlijn vast te stellen. (WHO, Guidelines for drinking-water quality - 3rd edition. Chemical aspects).

Meer weten over de desinfectie van water?:

Inleiding waterdesinfectie Noodzaak behandeling water Geschiedenis waterbehandeling

Drinkwaterbehandeling Nederland

Wat is water desinfectie? Noodzaak desinfectie van water Geschiedenis desinfectie Ziektes Voorwaarden voor desinfectie Factoren van invloed op desinfectie Regelgeving desinfectie drinkwater Nederland EU USA WHO

Zwembadbehandeling Zwembadverontreinigingen Zwembaddesinfectie Zwembaddesinfectie en gezondheid Zwembad regelgeving

Koeltorenwater Koeltorenverontreinigingen Koeltorendesinfectie Koeltorenregelgeving

Chemische desinfectiemiddelen Chloor Natriumhypochloriet Chlooramines Chloordioxide Koper-zilver ionisatie Waterstofperoxide Broom

Ontstaan desinfectiebijproducten Soorten desinfectiebijproducten Onderzoek gezondheidseffecten desinfectiebijproducten

Vergelijking desinfectiemiddelen