De Gids. Jaargang 59

[p. 352]

Ozon als zuiveringsmiddel van drinkwater.

Waar er over geklaagd wordt - te recht - dat ons land zoo weinig deel neemt aan de ontwikkeling van de electrotechniek, daar mag wel eens de aandacht gevestigd worden op een technisch Laboratorium, zooals er geen tweede bestaat, dat de oplossing gebracht heeft van een hoogst belangrijk probleem: de vervaardiging van ozon in groote hoeveelheden tot een prijs veel lager dan tot heden mogelijk was.

Ik spreek van een Laboratorium. Welken anderen naam zal men geven aan de inrichting in de gemeente Oudshoorn - een vijftal minuten wandelens van het spoorwegstation Alfen - aan het hoofd waarvan Jhr. H. Tindal staat? Men is gewoon ze een fabriek te noemen. Maar een fabriek, die niets aflevert; die het als haar dagelijks terugkeerende taak beschouwt alle verkregen uitkomsten nauwkeurig op te teekenen; die elke gelegenheid aangrijpt om de gevolgde methoden, zoo het mogelijk blijkt, te verbeteren; die open staat voor belangstellende bezoekers, aan wie met de grootste voorkomendheid alle mogelijke inlichtingen worden gegeven; zulk een fabriek neemt dan toch onder hare zusteren wel een bijzondere plaats in.

Ik had het voorrecht deel te nemen aan een bezoek, dat onlangs door eenige heeren aan het technisch Laboratorium werd gebracht. Het meest trof mij als physicus, de toepassing van de electriciteit, al kwamen mij, door mijn leekenoogen bezien, de uitkomsten op het gebied der steriliseering verkregen, allerbelangrijkst voor.

Ozon is een vorm van zuurstof. De gewone zuurstof, zooals zij in de lucht aanwezig is, bestaat uit moleculen waarvan de scheikundigen op zeer goede gronden aannemen dat zij ieder uit twee

[p. 353]

zuurstof-atomen zijn opgebouwd. Daarentegen worden de ozonmoleculen door drie zuurstof-atomen gevormd.

Zuurstof verbindt zich met tal van lichamen; een verbinding met zuurstof heet verbranding of oxydatie, al moet men hierbij niet altijd denken aan een vlam en aan een hooge temperatuur.

De meeste lichamen van organischen oorsprong worden door aanhoudende aanraking met zuurstof geoxydeerd; doch dikwijls geschiedt dit proces uiterst langzaam. Een bespoediging kan men verkrijgen door de temperatuur van de te oxydeeren lichamen minder of meer hoog te maken. Doch hetzelfde is te bereiken zonder verhooging der temperatuur, indien men een dergelijk lichaam met ozon in aanraking brengt. Een ozon-molecule schijnt gemakkelijk een zuurstofatoom los te laten, waardoor zij weer een gewone zuurstof-molecule wordt maar tevens oxydatie veroorzaakt onder omstandigheden, waaronder de gewone zuurstof dit niet kan doen.

Het doel dat de heer Tindal zich stelt, is nu dit: het water, dat bestemd is drinkwater te worden, maar ontleend is bijv. aan een rivier en dus bezwangerd met tallooze bacteriën, door voldoende aanraking met ozon geheel vrij van bacteriën of, met andere woorden, geheel steriel te maken.

Dat bacteriën door aanraking met ozon-houdende lucht na korteren of langeren tijd gedood worden, was bekend. Maar een collegeproef waarbij een buisje water door ozon gesteriliseerd wordt, om te zetten in een sterilisatie bijv. van al het Vechtwater dat aan Amsterdam wordt toegevoerd, zal nog menig hygienist die het werk van het Laboratorium niet kent, volslagen onmogelijk schijnen.

Het is te begrijpen dat te Oudshoorn de vervaardiging van ozon op den voorgrond treedt.

Het gemakkelijkst verkrijgt men ozon, als men electrische vonken door zuurstof of door lucht laat slaan. Dan wordt een deel - gewoonlijk slechts een zeer klein deel - der aanwezige zuurstof in ozon omgezet. Maar het is voor de hoeveelheid gevormden ozon niet onverschillig in welken vorm de electrische vonken optreden.

Wanneer tusschen de knoppen bijv. van een electriseer-machine van Holtz bij een bepaalden afstand der knoppen door het draaien der beweeglijke schijf een bepaald spanningsverschil - de natuurkundigen spreken liever van potentiaal-verschil - is ontwikkeld, ontstaat een vonk, die zich als een sterk-lichtgevende lijn aan ons voordoet en vergezeld gaat van een knal. Verbindt men aan de

[p. 354]

knoppen van de Holtz-machine een paar Leidsche flesschen, dan zal een grootere hoeveelheid electriciteit door het draaien der beweeglijke schijf ontwikkeld moeten worden alvorens tusschen de knoppen het spanningsverschil bereikt wordt, noodig voor het optreden der vonk. Maar de optredende vonk is dan ook zwaarder - sterker lichtgevend - en de knal harder.

Dit laatste bewijst reeds dat de vonk een vrij samengesteld verschijnsel is. Het spanningsverschil noodig om een vonk van zekere lengte te verkrijgen, hangt namelijk af van verschillende omstandigheden. Voor een vonk van bepaalde lengte is het vereischte spanningsverschil des te kleiner naarmate de tusschengelegene lucht warmer is en ijler. Indien nu bij een bepaalde temperatuur en een bepaalde dichtheid der lucht tusschen de knoppen het noodige spanningsverschil is verkregen, gaat een eerste kleine hoeveelheid electriciteit over, waardoor terstond het spanningsverschil daalt. Maar door den overgang van die eerste kleine hoeveelheid electriciteit is de lucht iets verwarmd geworden en ook eenigermate weggeslingerd, zoodat nu een kleiner spanningsverschil in staat is een vonk van dezelfde lengte te geven, wat ten gevolge heeft dat wederom een hoeveelheid electriciteit overgaat, welke op haar beurt de omstandigheden zoodanig wijzigt dat een derde hoeveelheid kan overgaan; enz. Ten slotte is door het wegvloeien van al die hoeveelheden electriciteit het spanningsverschil zóó ver gedaald, dat zelfs onder de meer gunstige omstandigheden een verdere overgang van electriciveit onmogelijk wordt; het verschijnsel van de vonk is ten einde.

Nu is het te begrijpen waarom de aanwezigheid van Leidsche flesschen van invloed is op de zwaarte der vonk. Er is dan wel eeu grootere hoeveelheid electriciteit noodig geweest om tusschen de knoppen het vereischte spanningsverschil te doen ontstaan, maar omgekeerd zal nu ook een grootere hoeveelheid electriciteit moeten overgaan voordat het spanningsverschil met een zeker bedrag is verminderd. Natuurlijk moet men er voor zorgen, wil men een zware vonk verkrijgen, dat de electriciteit zoo gemakkelijk mogelijk van de binnenbekleedsels der Leidsche flesschen naar de knoppen kan stroomen.

Bemoeilijkt men deze toevloeiing door de Leidsche flesschen met de knoppen te verbinden, niet door middel van metaalstaven maar door middel van vochtige touwen, dan zal tusschen de knop-

[p. 355]

pen het spanningsverschil eerder dalen en de hoeveelheid electriciteit welke overgaat voordat de vonk ten einde is, veel kleiner zijn.

Kan men de proeven zoodanig inrichten dat de vonken zwaarder worden, zoo kan men ook verkrijgen dat de vonken veel minder zwaar worden dan bijv. onder gewone omstandigheden tusschen de knoppen van een Holtz-machine. Men bereikt dit door de knoppen te vervangen door metalen punten. Dan brengt de overgang van een kleine hoeveelheid electriciteit een zoodanige vermindering van het spanningsverschil te weeg, dat de vonk al zeer spoedig ten einde is. Op die wijze kan men ook zoogenaamde stille ontladingen in het leven roepen, dat zijn ontladingen zich openbarende door vonken die met nagenoeg geen geluid gepaard gaan en zeer lichtzwak zijn; het licht dat zij uitzenden is alleen in een donkere kamer goed waar te nemen en van een violette tint.

Het zijn nu vooral deze stille ontladingen welke de omzetting van gewone zuurstof in ozon tot stand brengen.

Men zou kunnen meenen dat niets eenvoudiger is dan een toestel tc vervaardigen voor het verkrijgen van ozon. Men zou aan een der staven van een Holtz-machine een reeks metalen punten kunnen aanbrengen en daartegenover stellen een tweede reeks metalen punten verbonden met de andere staaf der Holtz-machine. Indien men dan een bepaalde omwentelingssnelheid van de beweeglijke schijf wist te onderhouden, zou men zeker een reeks van stille ontladingen waarnemen; maar telkens zou men een gewone vonk zien optreden, gevolgd door talrijke andere gewone vonken. Door de omwentelingssnelheid der beweeglijke schijf te veranderen, zou men wel de stille ontladingen opnieuw kunnen verkrijgen; doch een oogenblik later zouden de gewone weer voor den dag komen. In één woord, men heeft het niet in zijn macht er voor te zorgen dat uitsluitend stille ontladingen plaats grijpen of zelfs dat zij in aantal overwegend zijn.

Daarom was men gewoon tot het verkrijgen van ozon in kleine hoeveelheid gebruik te maken van een toestelletje van von Babo. Binnen een glazen buis werd een metaaldraad gebracht; deze glazen buis werd gestoken in een tweede buis, die aan de buitenzijde door een metaaldraad omgeven was. Door de tusschenruimte tusschen de beide buizen werd lucht gevoerd, terwijl de metaaldraden verbonden werden met de polen van een electriseermachine, nu niet van een machine van Holtz maar van een inductor van Ruhmkorff.

[p. 356]

De metaaldraden waren dus gescheiden door twee glaslagen, waardoor het optreden van vonken verhinderd werd; maar daar het spanningsverschil tusschen de metaaldraden bij gebruikmaking van een inductor van Ruhmkorff telkens wisselt, zoodat het eene oogenblik de buitenste draad een hoogere spanning had dan de binnenste, en het volgende oogenblik de binnenste een hoogere spanning dan de buitenste metaaldraad, ontstond er in de gasmassa tusschen de beide glazen buizen een beweging van electriciteit nu in de eene richting, dan in de tegenovergestelde richting, welke geheel als de stille ontladingen de omzetting van zuurstof in ozon bewerkte.

Men heeft getracht het toestelletje van von Babo in het groot voor de techniek bruikbaar te maken. In het Laboratorium te Oudshoorn zag ik een vroeger gebruikten toestel, bestaand uit een groot aantal glazen buizen, in ieder waarvan een metaaldraad gestoken was. De eene helft van die metaaldraden werden in verbinding gebracht met de eene pool, de andere helft in verbinding met de andere pool der electriseermachine. Tusschen de buizen werd lucht toegevoerd en na gedeeltelijk in ozon omgezet te zijn, weggezogen. Natuurlijk moest men om gunstige uitkomsten te verkrijgen, het spanningsverschil tusschen de polen zoo groot mogelijk maken. En hierbij kwamen groote bezwaren aan den dag. Telkens gebeurde het dat een buis doorgeslagen werd zonder dat men de reden kon aangeven waarom zij dagen of weken lang aan het electrische spanningsverschil weerstand had kunnen bieden en nu plotseling hiertoe niet in staat bleek te zijn. In zulk een geval moest de verbinding met de electriseermachine opgeheven en de gebroken buis vervangen worden door een andere, wat voor een geregeld bedrijf natuurlijk in de hoogste mate hinderlijk was.

Het mag dus wel een belangrijke uitvinding genoemd worden dat de heer Schneller, de electro-technicus welke den heer Tindal terzijde staat, een methode vond tot het met zekerheid onderhouden van de stille ontlading zonder gebruik te maken van glazen buizen; een methode die bovendien veroorloofde de doorgevoerde lucht tot een ongekend hoog gehalte ozon-houdend te maken.

De uitvinding is, zooals met vele belangrijke uitvindingen het geval is, à posteriori bezien het ei van Columbus.

De heer Schneller verbindt de polen van een electriseermachine - waarover dadelijk meer - tusschen welker polen het spanningsverschil evenals bij den inductor van Ruhmkorff telkens

[p. 357]

wisselt, met twee borstels van metaaldraad, waarvan de punten tegenover elkander zijn geplaatst. Tot zoover is dus de overeenkomst volledig met het straks gedachte toestel, waarbij twee reeksen metalen punten aan de staven van een Holtz-machine waren bevestigd en dat afgekeurd werd omdat men het onderhouden van de stille ontlading niet in zijn macht had. Maar in de verbinding tusschen de polen der electriseermachine en de borstels legt de heer Schneller der electriciteit, die zich anders zoo ontzettend snel verplaatst, een breidel aan. De electriciteit kan van de polen de metalen borstels alleen bereiken door een kolom water. Deze kolom water biedt aan de beweging der electriciteit een grooten tegenstand; de toevoer der electriciteit heeft wel geregeld plaats, maar niet snel genoeg om, als tusschen de punten van de borstels een eerste hoeveelheid electiciteit overgaat, te verhinderen dat het spanningsverschil tusschen de punten van de borstels daalt beneden het bedrag vereischt voor den overgang van een tweede hoeveelheid electriciteit. Bij elke vonk op zich zelve gaat dus slechts een kleine boeveelheid electriciteit over, maar het aantal vonken die elkander in kort tijdsverloop opvolgen is zeer groot.

De uitkomst door deze eenvoudige inrichting van den heer Schneller verkregen, is verrassend. Het is werkelijk een genoegen in een donker vertrek zijn toestel te zien werken waar de tallooze stille ontladingen de geheele tusschenruimte tot een violet-lichtende massa maken, en slechts hoogst zelden een knetterende vonk onder hare stille zusteren wordt waargenomen.

Een reeks van deze borstel-paren zijn in een groote glazen kast geplaatst, waarbinnen lucht gevoerd wordt die te voren is afgekoeld De ervaring heeft te Oudshoorn geleerd dat van de afgekoelde zuurstof een grooter deel in ozon omgezet wordt dan van de zuurstof bij gewone temperatuur. De reeds gedeeltelijk geozoniseerde lucht wordt weggezogen, en kan, na opnieuw afgekoeld te zijn, in de kast worden teruggevoerd om nog grooter gehalte aan ozon te verkrijgen. Op die wijze is, naar men mij mededeelde, lucht te verkrijgen die 10 percent ozon bevat.

Ook de electriseermachine is de bezichtiging ten volle waard. Het zou mij veel te ver voeren als ik een beschrijving ervan wilde geven welke gevolgd zou kunnen worden door lezers, die geen speciale studie van de natuurkunde of de electro-techniek hebben gemaakt. Daarom zij alleen vermeld dat gebruik gemaakt wordt

[p. 358]

van een wisselstroommachine van Brush met 400 poolwisselingen per seconde en een klemspanning van 100 volt. Deze wissel-stroomen worden geleid naast elkander in twee transformatoren, door den heer Schneller zelven gebouwd, waarbij de isoleering door lucht verkregen is.

In elk der transformatoren wordt de spanning opgevoerd tot 25000 volt. De twee secondaire draden worden achter elkander geschakeld, waardoor een spanning van 50000 volt wordt bereikt.

De eene pooldraad is in verbinding met de aarde, wat het natuurlijk dubbel noodig maakt dat men niet bij ongeluk den anderen pooldraad aanraakt.

Merkwaardig waren de vlamontladingen, die de heer Schneller ons liet zien door den geisoleerden pooldraad te doen naderen tot den muur van het vertrek. Zij herinnerden dadelijk aan de ontladingen door Tesla beschreven.

Op twee wijzen wordt de geozoniseerde lucht aangewend tot het steriliseeren van water. Bij de eene methode wordt in een afgesloten ruimte lucht gebracht met zoo hoog mogelijk gehalte aan ozon, en laat men het water in fijne stralen deze ruimte binnentreden. De waterstralen verdeelen zich in tallooze droppelen welke zich in het benedenste gedeelte verzamelen. De betrekkelijk kort durende aanraking van deze droppels met de sterk geozoniseerde lucht is dan voldoende om de steriliseering te weeg te brengen.

Bij de tweede methode wordt het water te gelijk met ozon-houdende lucht geleid door een stelsel van buizen. Om langs dezen weg de sterilisatie volkomen te bereiken, behoeft het ozon-gehalte der lucht lang niet zoo groot te zijn als bij de eerste methode; maar de aanraking tusschen het water en de ozon-houdende lucht moet hier veel langer duren. Daartegenover staat dat de vervaardiging van 5 kub. meter lucht met een ozon-gehalte van 2 pct. minder kost dan die van 1 kub. meter lucht met een ozon-gehalte van 10 pct.

De sterilisatie-proeven worden genomen met het water van den Ouden Rijn. De heer van der Sleen, de bacterioloog welken de heer Tindal aan zijn Laboratorium heeft verbonden, onderzoekt dagelijks of het verkregen water volkomen steriel is. Ik acht mij niet gerechtigd een oordeel uit te spreken over de beteekenis der uitkomsten van den heer van der Sleen; dit moge een hiertoe bevoegde doen. Evenmin zal ik mij wagen aan een beoordeeling van de meening van den heer Tindal datde toepassing der methode

[p. 359]

in het groot niet alleen niet op onoverkomelijke finantieele bezwaren behoeft af te stuiten, maar integendeel groote finantieele voordeelen biedt waar anders het water van ver verwijderde plaatsen aangevoerd zou moeten worden. Al schijnt mij zijn meening juist toe, ik zou haar niet met cijfers kunnen staven.

Maar wel meen ik te mogen beweren dat dank zij der uitvinding van den heer Schneller de mogelijkheid van sterilisatie van water in het groot door middel van ozon te Oudshoorn bewezen is en dat den heer Tindal en zijnen medewerkers voor hun streven de erkentelijkheid toekomt van allen, die belang stellen in de volksgezondheid.

V.A. Julius.