Untersuchungen zur Umsetzung von N,N-Dimethylsulfamid (DMS) durch Desinfektionsmaßnahmen mit Chlor< zurück

Kurzbeschreibung

Die Aufklärung der Reaktionswege und Transformationsprodukte der Chlorung von DMS-haltigen Wässern war Gegenstand des Forschungsprojekts. Nach einer Übersicht zum Vorkommen von DMS in der Umwelt und dem bisherigen Kenntnisstand zum Verhalten des PSM-Metaboliten bei der Trinkwasseraufbereitung wurde eine Literaturübersicht zur Chemie von DMS und einiger seiner nachgewiesenen und potenziellen Transformationsprodukte durchgeführt. Mit diversen analytischen Methoden wurden Einblicke in die Reaktionspfade der Chlorungsreaktion von DMS gewonnen (u.a. pH-Wert, UV-Absorption, Chlorzehrungsexperimente, IC-ICP-MS- und IC-ESI-TOF-Kopplungstechniken, Anionenchromatographie, Kationenchromatographie, GC-MS-, LC-FLD- und NMR-Techniken).

Zunächst bildet sich bei der Chlorung von DMS ein Chloramin (DMS-Cl) aus, das in mehreren Reaktionswegen zu weiteren Transformationsprodukten reagiert. In Summe werden pro Molekül DMS bis zu 3 Äquivalente Chlor gezehrt. Neben Sulfat als stabilem Transformationsprodukt konnten vier intermediäre schwefelhaltige Verbindungen mit der Ladung (-1) gefunden werden, von denen drei identifiziert werden konnten (Amidosulfonsäure, Dimethylsulfamsäure, UDMH-Sulfonsäure). Zum vierten Intermediat liegt eine Summenformel vor (CH4N2SO3). Die Bildung von unsymmetrischem Dimethylhydrazin (UDMH) konnte in Laborversuchen experimentell bestätigt werden (bis zu 4 mol-%), spielt aber in der Praxis der Trinkwasseraufbereitung keine Rolle. Mögliche Folgeprodukte der Chlorung von UDMH sind in mehreren Publikationen bereits beschrieben. Aufbauend auf diesen Informationen wurde geprüft, ob in analogen Experimenten mit DMS die gleichen Transformationsprodukte gebildet werden. Ein wichtiges Transformationsprodukt (neben Sulfat) ist Dimethylamin (DMA). Für DMA wurden Umsatzraten von über 50 mol-% gefunden, sofern hohe Chlordosen angewandt wurden. Die Bildung von DMA aus DMS im Spurenbereich (Dosis von 20 µg/L) konnte in diversen Wassermatrices bestätigt werden.

Zusätzlich zu den analytischen Arbeiten wurden zehn Verbindungen in gentoxikologischen Testverfahren untersucht (umu- und Ames-Test). Im umu-Test konnten für drei Verbindungen gentoxische Effekte erhalten werden. Im Ames-Test wurde einzig beim Teststamm TA98(+S9) ein uneindeutiges Ergebnis für UDMH gefunden. Für die übrigen Verbindungen wurden keine gentoxischen Effekte nachgewiesen.

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Veröffentlichungen

Happel, O.; Brauch, H.-J.; Schmidt, C. K.; Kramer, M.:
Transformation von N,N-Dimethylsufamid bei der Chlor-Desinfektion.
DVGW energie|wasser-praxis 11/2012, 48-52 (2012)

Happel, O.; Brauch, H.-J.; Schmidt, C. K.; Kramer, M.:
Untersuchungen zur Umsetzung von N, N-Dimethylsulfamid (DMS) durch Desinfektionsmaßnahmen mit Chlor.
Veröffentlichungen aus dem Technologiezentrum Wasser, Band 54, ISSN 1434-5765 (2012)

Kontakt

Dr. Oliver Happel

Tel.: +49 721 9678-155
Fax: +49 721 9678-104
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Projektpartner

RheinEnergie AG, Köln

Förderung

DVGW

Stadtwerke Duisburg

Projektdauer

04/2009 - 08/2010