KINETICS OF ELECTROLYTIC OZONE GENERATION AND DECOMPOSITION IN FRESH WATER: INFLUENCE OF BACTERIAL CONTAMINATION AND WATER SOURCE

Т. І. П’ятковський; О. В. Покришко; Г. Я. Загричук; С. О. Данилков

doi:10.11603/mcch.2410-681X.2025.i2.15525

Автор(и)

Т. І. П’ятковський ТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ І. Я. ГОРБАЧЕВСЬКОГО МОЗ УКРАЇНИ
О. В. Покришко ТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ І. Я. ГОРБАЧЕВСЬКОГО МОЗ УКРАЇНИ
Г. Я. Загричук ТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ І. Я. ГОРБАЧЕВСЬКОГО МОЗ УКРАЇНИ
С. О. Данилков НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ О. О. БОГОМОЛЬЦЯ

DOI:

https://doi.org/10.11603/mcch.2410-681X.2025.i2.15525

Ключові слова:

водний озон; бактеріальне забруднення; електролітичне озонування; портативний озонатор; розкладання озону.

Анотація

Вступ. Мікробне забруднення води, зокрема, внаслідок скидання побутових стічних вод, становить серйозну загрозу громадському здоров’ю. Озон, як потужний окисник, розглядається як ефективна альтернатива традиційним дезінфекційним засобам. Останнім часом електролітичне озонування набуває популярності як безпечний та зручний метод одержання озонованої води без використання газоподібного озону. Мета дослідження – оцінити ефективність генерації озону шляхом електролізу в різних типах води та дослідити кінетику його розкладу в стерильній воді та за наявності бактерій. Методи дослідження. Озонована вода отримувалася електролітично з водопровідної та джерельної води. Концентрація озону вимірювалася в реальному часі протягом 15 хвилин. Стабільність озону вивчалася у стерильній воді та в присутності Staphylococcus aureus ATCC 6538 протягом 60 хвилин. Усі експерименти проводилися в трикратному повторенні. Статистичний аналіз здійснювався з використанням t-критерію Стьюдента. Результати й обговорення. Концентрація озону була достовірно вищою у водопровідній воді (2,98 ± 0,59 мг/л), ніж у джерельній (2,00 ± 0,42 мг/л), що пов’язано з вищим вмістом мінералів, які покращують електроліз. У присутності бактерій спостерігалося прискорене зниження концентрації озону, що свідчить про його активний розпад у присутності мікроорганізмів та органічних речовин. Висновки. Електролітичне озонування є ефективним методом одержання озонованої води, особливо в умовах підвищеної мінералізації. Водночас наявність мікроорганізмів значно пришвидшує розкладання озону, що слід враховувати у разі застосування озонованої води для знезараження.

Посилання

Gorito, A. M., Pesqueira, J. F. J. R., Moreira, N. F. F., Ribeiro, A. R., Pereira, M. F. R., Nunes, O. C., Almeida, C. M. R., & Silva, A. M. T. (2021). Ozone-based water treatment (O3, O3/UV, O3/H2O2) for removal of organic micropollutants, bacteria inactivation and regrowth prevention. Journal of Environmental Chemical Engineering, 9(4), 10–14. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.jece.2021.105315

Gomes, J., Matos, A., Gmurek, M., Quinta- Ferreira, R. M., & Martins, R. C. (2019). Ozone and photocatalytic processes for pathogens removal from water: A review. Catalysts, 9(1), 1–23. DOI: https:// doi.org/10.3390/catal9010046

Yuliana, T., Prihastanti, E., & Nurchayati, Y. (2020). Potential of aqueous ozone for the in vitro sterilization procedure of solanaceae. Asian Journal of Pharmaceutical and Clinical Research, 138–141. DOI: https://doi.org/10.22159/ajpcr.2020.v13i10.38945

Sivaranjani, S., Prasath, V. A., Pandiselvam, R., Kothakota, A., & Mousavi Khaneghah, A. (2021). Recent advances in applications of ozone in the cereal industry. LWT, 146. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.lwt.2021.111412

Baghal Asghari, F., Dehghani, M. H., Dehghanzadeh, R., Farajzadeh, D., Shanehbandi, D., Mahvi, A. H., Yaghmaeian, K., & Rajabi, A. (2021). Performance evaluation of ozonation for removal of antibiotic-resistant Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa and genes from hospital wastewater. Scientific Reports, 11(1), 24519. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-021-04254-z

Ziyaina, M., & Rasco, B. (2021). Inactivation of microbes by ozone in the food industry: A review. African Journal of Food Science, 15(3), 113–120. DOI: https://doi.org/10.5897/ajfs2020.2074

Marino, M., Maifreni, M., Baggio, A., & Innocente, N. (2018). Inactivation of foodborne bacteria biofilms by aqueous and gaseous ozone. Frontiers in Microbiology, 9(AUG). DOI: https://doi.org/10.3389/ fmicb.2018.02024

Subiksha, P. S. (2016). Ozone and its uses in root canal therapy – A review. Journal of Pharmaceutical Sciences and Research, 8(9), 1073–1076. 9. Heebner, A., & Abbassi, B. (2022). Electrolysis catalyzed ozonation for advanced wastewater treatment. Journal of Water Process Engineering, 46, 102638.

Hirahara, Y., Iwata, K., & Nakamuro, K. (2019). Effect of Citric Acid on Prolonging the Half-life of Dissolved Ozone in Water. Food Safety, 7(4), 90–94. DOI: https://doi.org/10.14252/foodsafetyfscj.d-19-00005

Rice, R. G. (1996). Applications of ozone for industrial wastewater treatment – A review. In Ozone: Science and Engineering (Vol. 18, Issue 6, pp. 477–515). Taylor and Francis Inc. DOI: https://doi.org/10.1080/0191 9512.1997.10382859

Pyatkovskyy, T. O., Pokryshko, and S. Danylkov. (2024). Exploring water disinfection through electrolytic ozonation for application in wartime conditions. Bull. Med. Biol. Res., 6(1), 43–51. DOI: 10.61751/bmbr/ 1.2024.43.

Makarova, O., Johnston, P., Walther, B., Rolff, J., & Roesler, U. (2017). Complete Genome Sequence of the Disinfectant Susceptibility Testing Reference Strain Staphylococcus aureus subsp. aureus ATCC 6538. Genome Announcements, 5(19), e00293-17. DOI: https:// doi.org/10.1128/genomeA.00293-17

Okada, F., & Nay, K. (2012). Electrolysis for Ozone Water Production. In Electrolysis (pp. 243–272). InTech. DOI: https://doi.org/10.5772/51945

Epelle, E. I., Macfarlane, A., Cusack, M., Burns, A., Amaeze, N., Richardson, K., Mackay, W., Rateb, M. E., & Yaseen, M. (2022). Stabilisation of Ozone in Water for Microbial Disinfection. Environments – MDPI, 9(4). DOI: https://doi.org/10.3390/environments9040045

Andoyo, R., Prawitasari, I. A. P., Mardawati, E., Cahyana, Y., Sukarminah, E., Rialita, T., Djali, M., Zaida, Hanidah, I., & Setiasih, I. S. (2018). Retention time of ozone at various water condition. Journal of Physics: Conference Series, 1080(1), 012033. DOI: https:// doi.org/10.1088/1742-6596/1080/1/012033

Gardoni, D., Vailati, A., & Canziani, R. (2012). Decay of Ozone in Water: A Review. In Ozone: Science and Engineering (Vol. 34, Issue 4, pp. 233–242). DOI: https://doi.org/10.1080/01919512.2012.686354

Elovitz, M. S., von Gunten, U., & Kaiser, H.-P. (2000). The Influence of Dissolved Organic Matter Character on Ozone Decomposition Rates and R ct (pp. 248–269). DOI: https://doi.org/10.1021/ bk-2000-0761.ch016