Diese Arbeit untersucht den Einsatz von keramischen Materialien in der Trinkwasseraufbereitung mittels Filtration und fokussiert dabei die Entfernung von Viren. Herkömmliche, auf Kieselgur basierende Tiefenfilter (Filterkerzen) mit Porengrößen im unteren Mikrometerbereich, werden hinsichtlich ihres Rückhaltevermögens gegenüber Kolloiden (Viren sowie Polystyrolpartikel) untersucht, um deren Einsatzfähigkeit in der Entfernung von Mikroorganismen im Allgemeinen abschätzen zu können. Ferner wird gezeigt, wie durch ein einfaches Verfahren solche Filter modifiziert werden können, um auch kleinste Viren mit ca. 30 nm Durchmessern aus dem Rohwasser zu entfernen. Die Zugabe von MgO während der Granulierungsstufe im Herstellungsprozess der Filterkerzen bewirkt eine erhebliche Verbesserung des Virenrückhalts bis zu über 99.9999%. Die experimentellen Ergebnisse wurden dabei mit theoretischen Modellen verglichen, um Aussagen über die Mechanismen der Virenentfernung treffen zu können.:Contents
Chapter I Introduction 1
Chapter II Removal or inactivation of microorganisms, in particular viruses, for drinking water purposes with focus on small-scale, decentralised systems: A literature review 7
II. I Physical and chemical treatments 8
II. II Filtration processes 10
II. III Conclusions 15
Chapter III Mechanisms of adsorption in depth filtration 17
III.I Surface charge and the electrical double layer 18
III.II van der Waals interactions 22
III.III DLVO theory 23
III.IV Non-DLVO forces 25
III.V Extended DLVO Theory 27
Chapter IV Virus adsorption studies 29
IV.I A literature review 30
IV.I.I Virus concentration by adsorption-elution 33
IV.I.II Improved virus adsorption in filtration 35
IV.II The electrostatic enhanced adsorption approach 37
Chapter V Viruses 39
V.I Literature review 40
V.I.I Structure and morphology 40
V.I.II The viral life cycle 41
V.I.III Human pathogenic viruses in the aquatic environment 42
V.II Experimental 46
V.II.I The choice of viruses for adsorption studies 46
V.II.II Propagation and enumeration of the bacteriophages 48
V.II.III Characterisation of bacteriophages 51
V.III Results and discussion 54
V.III.I Production of high-titre and high-purity phage stocks 54
V.III.II Characteristics of bacteriophages 59
V.III.III Detection of a viral contaminant - the ‘Siphophage’ 64
Chapter VI The diatomaceous earth-based depth filter 69
VI.I Literature review 70
VI.I.I Diatomaceous earth 70
VI.I.II Retention of microorganisms in the DE-based depth filter 71
VI.II Experimental 73
VI.II.I Manufacturing the depth filter 73
VI.II.II Physical characterisation 74
VI.II.III Performing filter retention tests 75
VI.II.IV Latex retention test 76
VI.II.V Studying adsorption kinetics in a batch experiment 79
VI.II.VI Applying (X-)DLVO theory 80
VI.III Results and discussion 83
VI.III.I Characterisation of the depth filter 83
VI.III.II Latex removal in the depth filter 86
VI.III.III Filter performance on virus removal 94
VI.III.IV Batch-sorption experiments 99
VI.IV Summary and conclusions 102
Chapter VII The magnesium oxide modified depth filter 103
VII.I Experimental 104
VII.I.I Choice of the adsorbent material 104
VII.I.II Manufacturing the MgO-modified filter and characterisation methods 105
VII.II Results and discussion 106
VII.II.I The adsorbent: Magnesium oxide powder 106
VII.II.II Physical characterisation of modified depth filters 108
VII.II.III Virus removal in depth filters containing MgO 113
VII.II.IV Ageing behaviour of MgO modified filters 118
VII.II.V Discussion on the removal mechanisms 130
VII.III Summary and conclusions 134
Chapter VIII Summary, conclusions and outlook 135
VIII.I Summary and conclusions 136
VIII.II Outlook 137
Abbreviations, symbols and physical constants 139
Reference list 142
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:22754 |
| Date | 18 March 2011 |
| Creators | Michen, Benjamin |
| Contributors | Aneziris, Christos G., Graule, Thomas, Fritsch, Johannes, TU Bergakademie Freiberg |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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