ジョン・ウォイトヴィッツ：現代プール化学の礎を築いた化学者

シアヌル酸シアヌル酸安定剤やコンディショナーとも呼ばれます。塩素を紫外線による分解から守ります。屋外プールには不可欠ですが、多すぎると塩素の消毒力が低下します。を考慮したプール計算機を使ったことがあるなら、あなたはすでにジョン・ウォイトヴィッツの研究の恩恵を受けている。アプリが総アルカリ度総アルカリ度水がpH変化に抵抗する能力の指標。pHを安定させる緩衝剤と考えてください。ppmで測定します。の数値を安定剤の影響で補正しているなら、それはウォイトヴィッツが導き出した計算式だ。プール業界の飽和指数飽和指数水がスケールを堆積するか、表面からカルシウムを溶かすかを予測する計算。バランスの取れた水は指数がゼロに近い。がなぜ見直しを必要としたのかを誰かに教わったことがあるなら、その人は1990年代後半に発表された研究を伝えていたのだ。

ほとんどのプールオーナーはこの名前を知らない。だが、日々頼りにしている科学の根幹は、32年間の産業化学者としてのキャリアを終えた後に書かれた論文にさかのぼる。

ジョン・A・ウォイトヴィッツは1926年10月12日、ニューヨーク州ナイアガラフォールズに生まれた。10歳のとき、大恐慌の最も厳しい時期に、孤児院で数年を過ごした。その後、叔父夫婦に引き取られた。1945年にトロット職業高校を卒業し、バッファロー大学で化学の学士号を、ナイアガラ大学で修士号を取得した。

ナイアガラフォールズのデュポン社で11年間、研究技術者として勤務。2年間の兵役を経て、オリン・コーポレーションに研究化学者として入社した。1959年、オリン社はコネチカット州ニューヘイブンの研究所に異動を命じ、1991年の定年退職までシニア研究化学者として働いた。

オリン社でのキャリアは、56件の米国特許と多数の海外特許を生み出した。学術論文は50本。産業化学の標準的な参考文献であるカーク・オスマー化学技術百科事典では6章を担当した。寄稿内容は次亜塩素酸次亜塩素酸プール内の塩素の活性殺菌形態。pHが低いほど、塩素の多くがこの効果的な形態になります。、次亜塩素酸塩、クロラミンクロラミン塩素が汗、尿、その他の汚染物質由来の窒素と反応して形成される化合物。強い「プール臭」や目の刺激の原因。、臭素アミン、シアヌル酸。アメリカ化学会の全国大会で論文も発表している。どこから見ても、その分野の最高レベルで活躍する真の産業化学者だった。

そして、定年を迎えた。関心はプールに向かった。

見出した問題

プール業界は1960年代初頭から、水がスケールを形成するか腐食するかを予測するためにランジェリエ飽和指数（LSI）ランジェリエ飽和指数水がスケールを形成するか、表面を腐食するかを予測する計算式。ゼロがバランス状態。プラスはスケール形成、マイナスは腐食傾向。を使用していた。LSIの起源は1930年代にさかのぼる。カリフォルニア大学バークレー校の衛生工学教授ウィルフレッド・ランジェリエ博士が、上水道システム向けに開発したものだ。想定されていたのは、閉鎖系の工業用途における配管の腐食だった。

プール業界はこの指数を採用し、応用した。応用には簡略化が伴った。熱力学的計算の代わりに係数表が使われ、近似値が積み重なっていった。ウォイトヴィッツが業界の計算式を検証したとき、元の科学からかなり離れたものになっていた。

いくつかの問題が見つかった。公開されている表の温度係数は誤って計算されており、それがすべての主要なプール管理教科書に転載されていた。総溶解固形分TDS総溶解固形分。ミネラル、化学物質、塩など、水中に溶けているすべてのもの。高いTDSは水を「重く」感じさせ、化学物質の効果を低下させます。には500ppmppmプール水中の化学物質濃度を測定する標準単位。1ppmは約50リットル中の1滴に相当します。という定数が使われていたため、塩水プールでは信頼性がなかった。最も重要な点は、総アルカリ度を炭酸塩アルカリ度炭酸塩アルカリ度実際に水のバランスに影響する総アルカリ度の部分。安定剤入りのプールでは、総アルカリ度からCYAの約3分の1を引くとこの値になります。と同一視していたことだ。

シアヌル酸（CYACYAシアヌル酸の略称。安定剤やコンディショナーとも呼ばれます。屋外プールで塩素を紫外線分解から守ります。）を安定剤安定剤シアヌル酸（CYA）の別名。塩素を紫外線による分解から守ります。コンディショナーとも呼ばれます。として使用するプールでは、この最後の問題が深刻だった。シアヌル酸は水中でイオン化してシアヌレートシアヌレートシアヌル酸が水に溶けたときの形態。塩素と結合して紫外線から守りますが、消毒速度を遅くします。となる。これはアルカリ性を示す。標準的な試験キットで総アルカリ度を測定すると、炭酸塩アルカリ度とシアヌレートアルカリ度の両方をまとめて拾ってしまう。飽和指数が関係するのは炭酸塩アルカリ度だけだ。炭酸カルシウムの溶解度を決めるのがこちらだからだ。間違った数値を使えば、指数の計算は狂う。時に大きく狂う。

ウォイトヴィッツはその補正方法を導き出した。一般的なプールのpHでは、総アルカリ度の測定値からシアヌル酸濃度のおよそ3分の1を差し引けば、炭酸塩アルカリ度が得られる。pH 7.4でCYA 100ppmの場合、総アルカリ度100ppmという測定値は、実際には炭酸塩アルカリ度約69ppmを意味する。この差は無視できない。書面上ではバランスが取れているように見える水が、実際には腐食性を持っている可能性がある。

論文の数々

1995年から2000年代初頭にかけて、Journal of the Swimming Pool and Spa Industryに精力的な執筆が続いた。定年後の人物としては驚くべき量だ。プール水のバランスに関する9部作は、飽和指数を基本原理から再構築した。シアヌレートによるアルカリ度補正を、実験室での実験とフィールドテストで実証。緩衝化学、炭酸カルシウム沈殿ポテンシャル、二酸化炭素の放出、そしてそれらすべての基盤となる熱力学について書いた。

中身は濃い。導出式、平衡定数、イオン化分率、活量係数が並ぶ。PlummerとBusenbergによる1982年のカルサイト溶解度に関する研究、塩素化イソシアヌレートに関するO’Brienの1972年のハーバード大学博士論文、さらに数十年にわたる基礎文献を引用している。経験則で運営されてきた業界に、査読付きの科学が持ち込まれた。

実用的な論文もある。消毒剤と消毒システムの概説。製品情報のまとめ。薬剤調整量のガイド。プール用薬品の安全な保管・輸送温度。理論的な研究は常に実用的な応用を支えていた。

プールへのランジェリエ飽和指数の適用可能性に関する論文は、閉鎖配管用に設計された指数が開放された水域に対して意味を持つのかという問題に正面から取り組んだ。意味がないと主張する人もいた。ランジェリエの後継者であるバークレー校のトーマス博士は、この指数は「開放水域には意味がない」と語ったとされている。ウォイトヴィッツは実験によって示した。適切な補正を加えた正しい計算式を使えば、飽和指数はプールにも確かに適用できる。

なぜこれが今日重要なのか

今日のすべての信頼できるプール化学資料は、ウォイトヴィッツを引用している。業界団体は改訂された飽和指数式を参照している。試験キットメーカーは、プール水質化学の理解に対する貢献を認めている。現代のプール科学が拠って立つ基盤は、あの論文群なのだ。

最新のプールアプリでCSICSIカルサイト飽和指数の略称。LSIより正確な飽和指数で、炭酸カルシウムの実際の熱化学に基づいています。や補正済みLSIが表示されるとき、基盤となる科学はあの論文に由来する。シアヌル酸がアルカリ度の測定値に影響すると誰かが説明するとき、それはウォイトヴィッツの研究だ。フォーラムの投稿が時代遅れのプールショップのアドバイスを実際の化学で否定するとき、その化学は往々にしてあの研究に基づいている。

PoolFu（プールフー）の化学エンジン

プールフーの化学エンジンは、ウォイトヴィッツの基礎研究の上に構築されている。補正された飽和指数式、シアヌル酸による炭酸塩アルカリ度調整の研究、温度依存の計算。すべてがアプリによる水質評価に反映されている。

プールフーが水のバランスを計算するとき、使われているのはあの論文に直接遡る科学だ。古いチャートの固定された範囲を単に適用するのではない。文書化された熱力学的関係を実装し、実際の水温と化学組成に基づいて目標値を調整する。

引退後に築き上げたのは、まさにこれだった。ソフトウェアが正確に実装できるほど厳密な科学的基盤。その基盤は今、化学論文を読んだことがないプールオーナーのスマートフォンの中で動いている。水質を検査するたびに、あの研究の恩恵を受けている。

「塩素ロック」という疑問

ウォイトヴィッツの論文は、根強い神話に対する反証も提供している。「塩素ロック」塩素ロック神話です。高CYAで塩素が完全に機能停止するという考え。実際には、高CYAは比例して高い塩素レベルを必要とするだけで、何も「ロック」しません。という概念がある。高濃度のシアヌル酸が塩素を完全に無効化するという考えだ。プール業界で何十年も流布してきた。出発点は、1960年代の実験室研究。シアヌル酸が細菌に対する塩素の殺菌時間を遅らせることを示したものだ。

その研究は確かに存在した。1965年のアンダーソン、1969年のフィッツジェラルドとデルヴァルタニアン。管理された条件下でCYAが殺菌速度を低下させることを記録している。ただし、アンダーソン自身が注意を促していた。実験室条件での結果であり、実際のプール運用に拡大適用する際には慎重であるべきだと。他の研究者によるフィールド調査では、実際のプールで、有機物負荷や窒素化合物が存在する実環境では、関係はより複雑だった。特定の条件下では、安定剤入りプールの塩素が非安定化プールよりも優れた性能を示すこともあった。

塩素化学、クロロイソシアヌレート平衡、CYAと有効塩素の相互作用に関する論文は、実際に何が起きているのかを理解するための科学的基盤を提供している。高濃度のCYAは、同じ消毒力を維持するために比例して高い遊離塩素遊離塩素今すぐプールを消毒できる状態の塩素。これが細菌や藻類を殺します。すでに汚染物質と反応した結合塩素とは異なります。を必要とする。その関係は明確に定義され、計算可能だ。ある閾値で塩素が完全に「ロック」されるという考えは、科学の誤読にすぎない。

化学に捧げた生涯

ウォイトヴィッツは2020年5月19日、93歳で亡くなった。引退後はアリゾナ州で過ごし、ユタ州のワールドシニアゲームズやアリゾナシニアオリンピックに出場していた。ノートルダム大学フットボールのファンだった。3人の子供、7人の孫、3人のひ孫を残した。

ハートフォード・クーラント紙の訃報には、特許、百科事典への寄稿、学術論文、そして著書『The Chemistry and Treatment of Swimming Pool and Spa Water』が記載されていた。コンサルティング業務や、化学製品訴訟における専門家証人としての活動にも触れられていた。大恐慌時代の孤児院を経て教育を受け始めたことも記されていた。

引退後に多大な貢献をしたプール業界が、この名前を挙げることはめったにない。論文は技術文書やウィキの脚注で引用されている。計算式は計算機の中で黙々と動いている。補正は、その数学がどこから来たのかを説明することなく、アプリによって自動的に適用されている。

科学とはしばしばそういうものだ。基礎研究を行った人物は背景に消え、実用的な応用だけが広がっていく。しかし、より深いレベルでプール化学を理解したい人、なぜCYAでアルカリ度を調整するのか、なぜ飽和指数が重要なのかを知りたい人にとって、あの論文は今も一次資料であり続ける。

無料で入手できる。Journal of the Swimming Pool and Spa Industryのアーカイブはpoolhelp.comでホストされている。興味を持って読む人は、プールオーナーが日々直面する問題に適用可能な、明確に文書化された緻密な科学を見出すだろう。

ほとんどのプールオーナーはあの論文を読むことはないだろう。帰属表示なく研究を組み込んだアプリや計算機を使うだろう。知らずに研究にさかのぼるアドバイスに従うだろう。そしてそのプールは、より良く管理されることになる。一人の引退した産業化学者が、それを必要としていた分野に真剣な科学を適用することを決意したからだ。