A thin layer electrochemical cell for disinfection of water contaminated with Staphylococcus aureus / Uma célula eletroquímica de camada delgada para desinfecção de água contaminada com Staphylococcus aureus

ABSTRACT

A thin layer electrochemical cell was tested and developed for disinfection treatment of water artificially contaminated with Staphylococcus aureus. Electrolysis was performed with a low-voltage DC power source applying current densities of 75 mA cm-2(3 A) or 25 mA cm-2 (1 A). A dimensionally stable anode (DSA) of titanium coated with an oxide layer of 70 percentTiO2 plus 30 percentRuO2 (w/w) and a 3 mm from a stainless-steel 304 cathode was used in the thin layer cell. The experiments were carried out using a bacteria suspension containing 0.08 M sodium sulphate with chloridefree to determine the bacterial inactivation efficacy of the thin layer cell without the generation of chlorine. The chlorine can promote the formation of trihalomethanes (THM) that are carcinogenic. S. aureus inactivation increased with electrolysis time and lower flow rate. The flow rates used were 200 or 500 L h-1. At 500 L h-1 and 75 mA cm -2 the inactivation after 60 min was about three logs of decreasing for colony forming units by mL. However, 100 percent inactivation for S. aureus was observed at 5.6 V and 75 mA cm-2 after 30 min. Thus, significant disinfection levels can be achieved without adding oxidant substances or generation of chlorine in the water.

RESUMO

Uma célula eletroquímica de camada delgada foi utilizada e desenvolvida para a desinfecção de água contaminada artificialmente com Staphylococcus aureus. A eletrólise foi executada com uma fonte de corrente direta utilizando 75 mA cm-2 (3 A) ou 25 mA cm-2 (1 A). Um anodo dimensionalmente estável (DSA) de titânio revestido com uma camada do óxido de 70 por centoTiO2 e 30 por centoRuO2 (w/w) e distanciado por 3 milímetros de um catodo de aço inoxidável 304 foi utilizado para gerar uma camada delgada de suspensão bacteriana passando pela célula de camada delgada. As suspensões utilizadas eram feitas apenas com Na2SO4 0,08 M e livre de íons cloretos de forma a inativar as células bacterianas no tratamento eletroquímico sem a geração de cloro, este pode promover a formação dos trialometanos (THM). As taxas de fluxo em recirculação foram 200 ou 500 L h-1. A inativação do S. aureus aumentou com o tempo de eletrólise e a uma taxa de fluxo menor. Assim, a inativação de 100 por cento para o S. aureus foi observada após 30 min a 5,6 V e 75 mA cm-2. Em 500 L h-1 e 75 mA cm-2 a inativação decresceu em três logs de unidades formadoras de colônias por mL após 60 min. O tratamento eletroquímico utilizando uma camada delgada promove a desinfecção completa de S. aureus sem a necessidade de adicionar substâncias oxidantes ou a geração de cloro.