1) Вступление.

1) Вступление.
В нашем крае воду дезинфецируют хлорированием. Меня заинтересовало как
такой полезный и в тоже время вредный хлор используется для дезинфекции
воды. Мне бы хотелось ответить на вопрос: можно ли использовать очищенную
таким способом воду или ее необходимо очищать дополнительно. Для того чтобы
это узнать необходимо, определить количество активного хлора.
Предлагаемый йодометрический метод (метод йодометри-/ческого титрования)
определения активного хлора является адаптированным стандартным методом
для анализа питьевой воды (ГОСТ 13190). Метод основан на свойстве всех
содержащих активный :лор соединений в кислой среде выделять из йодида калия
свободный йод:
Сl2+2I=I2 + 2СГ
ClO + 2Н++2I- = I2 + CI- + Н20
НСЮ + Н++ 2I- = I2 + Cl- + H2O
NH2Cl + 2Н+ + 2I- = I2 + NH4 + СГ
Свободный йод оттитровывают тиосульфатом натрия в присутствии крахмала как
описано при определении растворенного хислорсда. Реакцию проводят в
буферном растворе при рН 4,5, и тогда определению не мешают нитриты, озон и
другие соединения. Однако мешающими определению веществами являются
другие сильные окислители, которые также выделяют йод из йодида калия —
хроматы, хлораты и др. Концентрации, в которых указанные окислители
оказывают мешающее действие, могут присутствовать в сточных водах, но
маловероятны в питьевой и природной воде. Метод может использоваться для
анализа также мутных и окрашенных вод. Концентрацию активного хлора (Сдх) в
мг/л рассчитывают по результатам титрования, для которого обычно используется
раствор тиосульфата натрия с концентрацией 0,005 г-экв/л. Расчет проводят по
формуле:
Vt * K* 0.177*1000
Cax = ————————————
Va
где: Ут — количество раствора тиосульфата натрия с концентрацией 0,005 г-экв/л,
израсходованного на титрование, мл; К — поправочный коэффициент,
учитывающий отклонение точной фактической концентрации тиосульфата от
значения 0,005 г-экв/л (для большинства случаев значение К принимается равным
1; 0,177 — содержание активного хлора в мг, соответствующее 1 мл раствора
тиосульфата с концентрацией 0,005 г-экв/л; Уд — объем пробы воды взятой для
анализа, мл; 1000 — коэффициент пересчета единиц измерения из миллилитров
в литры.
Чувствительность метода — 0,3 мг/л при объеме пробы 250 мл, однако при
использовании растворов тиосульфата с различной концентрацией объем пробы
может составлять, в зависимости от требуемой чувствительности определения, от
500 до 50 мл воды и менее.
Лимитирующий показатель вредности для активного хлора — общесанитарный.
Это стандартный метод очень трудоемкий и им можно воспользоваться в
лабораторных условиях. И он позволяет определить количество активного хлора
ни ниже ПДК. А если активного хлора меньше? Значит вода продезинфицирована
некачественно и человек такую воду употреблять не должен е нужно прокипятить.
мы нашли что содержание хлора можно определить используя фотометрический
метод:
Методика определения активного хлора фотометрическим
методом
В коническую колбу помещают 5 мл раствора, содержащего 0.1 М Nа2В4О7
(рН 9.18), бромфеноловый синий , КВг 1 -103 М и 20 мл анализируемого
раствора. Интенсивно перемешивают раствор. Аликвоту раствора помещают
в кювету (1 = 1 см). Измерение оптической плотности [А] проводят через 10
мин (А, = 510 нм*)
Градировочную зависимость строят в координатах А от концентрации
активного хлора. Для построения градировочного графика делают серию
растворов, разбавляя стандартный раствор. В качестве стандартного раствора
активного хлора используется раствор гипохлорита натрия. Стандартный
раствор готовят из раствора гипохлорита натрия, технического разбавляя его
в 100 раз водой. Концентрацию стандартного раствора устанавливают
титриметрически по известным методикам. Важно что этот реактив может
выпускаться в промышленности в сухом виде Мы нашли оптиматьную
навеску которую может использовать человек – обыватель в домашних
условиях 67 мг БФС и 5 мг KBr на 250 мл исследуемой воды.
2) Как загрязняется вода.
Если бы вода, которая встречается в природе была чистая то отпала бы
необходимость в ее анализе и очистке. Но, к сожалению, независимо от источника
вода содержит примеси в растворенном или взвешенном состоянии. Дождевая
вода, проходя через атмосферу, растворяет в себе содержащийся в воздухе
кислород азот и углекислый газ. Она также контактирует с пылью дымом и
другими примесями, которые остаются в ней виде растворенных веществ или
взвесей. В нее также могут попадать бактерии и споры различных
микроорганизмов. Дождевая вода проходя через воздух и просачиваясь через
верхние слои почвы, поглощает двуокись углерода которая соединяется с водой.
Эта кислая вода растворяет в себе минеральные вещества и горные породы с
которыми она контактирует. Вода полученная из поверхностных слоев водоемов
может быть мутной из-за присутствия в ней глины и ила. Сельскохозяйственные
земли могут загрязнять воду органическими веществами, отходами животных.
Болота во время паводков могут выбрасывать в воду продукты гниения
растительности микроорганизмы и повышать цветность воды. Кроме того
поверхностные воды загрязняются загрязнению отходами животных и человека,
городскими и промышленными сточными водами. Грунтовые воды из неглубоких
скважин (около 300 м) могут быть как жесткими, так и мягкими в зависимости от
минерального состава грунта в данной области. Естественная фильтрация через
песок придает такой воде прозрачность с низким содержанием органических
веществ. Вода из глубоких скважин обычно содержит сравнительно высокие
концентрации растворенных минералов. Эти воды обычно чистые и прозрачные
благодаря фильтрации слоями песка. Ключевая вода обычно похожа на воду
получаемую из неглубоких и глубоких скважин в данном регионе. Однако
ключевая вода вследствие своей поверхностной природы вероятно более
подвержена внешнему загрязнению. Химические примеси отсутствуют в любой
природной воде очень важно изучить их влияние и значение.
В воде способны размножаться болезнетворные микроорганизмы, бактерии,
палочки. Поэтому человек человек должен использовать очищенную воду.
Существует много способов очистки воды: хлорирование, озонирование, но!
вспомните уроки химии как горит в кислороде железо, фосфор, не вызовет ли это
ускорение процессов в организме? Последние исследования показали, что
мнение об озонировании как о более безвредном способе обеззараживания воды
ошибочно. Продукты реакции озона с содержащимися в воде органическими
веществами представляют собой альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты и
другие гидроксилированные алифатические и ароматические соединения.
Наиболее часто в озонированной воде отмечается присутствие альдегидов
(формальдегид, ацетальдегид, глиоксаль, метилглиоксаль)
3). Для тез кому не нравится хлор
Самое раннее предложение хлорировать воду было высказано доктором Робли
Данлингсеном в 1835 г, еще до того, как было обнаружено, что вода может быть
переносчиком болезнетворных бактерий, К 1846 г. относится первое упоминание
об использовании хлора как бактерицидного средства - доктор Семмелвейс в
главном госпитале г. Вены использовал хлорную воду для мытья рук перед
осмотром больных, А в 1881 г. немецкий бактериолог Роберт Кох
продемонстрировал, что чистые культуры бактерий могут быть разрушены
хлорсодержащим раствором -гипохлоритом натрия.
За последние 100 лет хлор стал практически универсальный средством для
обработки питьевых и сточных вод [1],
Кроме главной функции - дезинфекции, благодаря уникальным окислительным
свойствам и консервирующему эффекту последействия хлор служит и другим
целям - контролю за вкусовыми качествами и запахом, предотвращению роста
водорослей? поддержанию в чистоте фильтров, удалению железа и марганца,
разрушению сероводорода, обесцвечиванию и т, п. В этом смысле ни одно из
альтернативных хлору средств не может сравниться с ним по универсальности и
простоте применения.
В последнее десятилетие в России активно обсуждается вопрос повышения
эффективности очистки и обеззараживания воды с применением для этого новых
технологических схем. Причем эти обсуждения иногда сопровождаются такими
"глубокомысленными" высказываниями, как: "хлорирование - это очень плохо",
"уже нигде (кроме России) воду не хлорируют", вплоть до категоричного
высказывания; "мне не нравится хлор", А не пора ли остановиться и трезво
(научно обоснованно) взглянуть на проблему?
Все технологические схемы очистки и обеззараживания воды (старые и новые)
должны опираться на основные критерии, предъявляемые к качеству питьевой
воды; питьевая вода должна быть безопасна в эпидемиологическом отношении,
безвредна
по
химическому
составу
и
обладать
благоприятными
органолептическими (вкусовыми) свойствами. Эта критерии лежат в основе
нормативных актов всех стран, в т, ч, и России (СанПиН 2.14,1074-01), Причем эти
документы учитывают тот факт, что опасность заболеваний человека от
микробиологического загрязнения воды во много тысяч раз выше, чем при
загрязнении воды химическими соединениями различной природы,
о существующей практике обеззараживания питьевой воды хлорирование
используется наиболее часто как наиболее экономичный и эффективный метод
по сравнению с любыми другими известными методами, В США 98,6% воды
(подавляющее
количество)
подвергается
хлорированию,
Аналогичное
применение хлора в России, да и в других странах, Т,е, в мире в 99 из 100 случаев
для дезинфекции используют либо чистый хлор, либо хл о рсо держащие
продукты, В США для этих целей используют в среднем около 500 тыс, т хлора в
год, в России -до 100 тыс, т. Такая популярность хлорирования связана с и тем,
что
это
единственный
способ,
обеспечивающий
микробиологическую
безопасность воды в любой точке распределительной сети и в любой момент
времени благодаря эффекту последействия. Все остальные методы
обеззараживания воды, в т.ч. и промышленно применяемые в настоящее время
озонирование
и УФ-облучение,
не
обеспечивают
обеззараживающего
последствия и поэтому требуют хлорирования на одной из стадий
водоподготовки. Одним из существенных недостатков газообразного хлора
считаются повышенные требования к его перевозке и хранению и потенциальный
риск для здоровья, связанный, прежде всего с возможностью образования
тригалометанов (ТГМ): хлороформа, дихлорбромметана, дибромхлорметана и
бромоформа. Образование тригалометанов обусловлено взаимодействием
соединений активного хлора с органическими веществами природного
происхождения. Замена газообразного хлора гипохлоритом натрия или кальция
для дезинфекции воды вместо молекулярного хлора не снижает, а значительно
увеличивает вероятность образования ТГМ. Ухудшение качества воды при
применении гипохлорита связано с тем, что процесс образования ТГМ растянут
во времени до нескольких часов, а их количество при прочих равных условиях тем
больше, чем больше рН. Поэтому наиболее рациональным методом уменьшения
побочных продуктов хлорирования является снижение концентрации органических
веществ на стадиях очистки воды до хлорирования. Это позволит уменьшить дозу
хлора при обеззараживании и не превышать концентрацию побочных продуктов
ПДК, которые установлены в пределах 0,06-0,2 мг/л и соответствуют
современным научным представлениям о степени их опасности для здоровья,
Проведенные в США научные исследования по способности этих веществ
вызывать рак показали их безопасность в указанном выше диапазоне
концентраций. Уменьшение концентраций побочных продуктов хлорирования
требует нестандартных решений очистки воды на первичном этапе
водоподготовки. Одним из таких решений является технологическая схема с
предварительным озонированием воды. Опыт ее применения позволяет сделать
вывод, что при этом повышается качество очищенной воды по мутности,
цветности, удаляются привкусы и запахи. Предварительное озонирование
позволяет существенно уменьшить дозу коагулянта. Вместе с тем, несмотря на
российский и зарубежный опыт применения озона в технологии водоподготовки,
есть еще множество нерешенных проблем.
Применение другого альтернативного дезинфектанта - УФ-облучения - позволяет
избавиться от побочных продуктов обеззараживания, что является его
несомненным достоинством, Но на сегодня его промышленное применение
осложняется отсутствием возможности оперативного контроля эффективности
обеззараживания воды. Применение этого метода на практике определило
необходимость
конкретизации
ряда
положений
водно-санитарного
законодательства в части гигиенических требований к применяемой дозе
облучения, гарантирующей качество воды, к УФ-сиетемам и месту их
расположения в технологической схеме водоподготовки.
Неоспоримым достоинством УФ-облучения является то, что этот способ
обеззараживания не образует побочных продуктов, т, е. не ухудшает качества
воды с точки зрения влияния на здоровье человека, Но те технические сложности,
которые сопровождают этот способ сегодня, требуют достаточно критичного
отношения к его применению в тех или иных практических условиях.
Неоспоримых достоинств у озона как дезинфектанта нет. Однако не следует быть
категоричным к его применению. Но, решаясь на этот шаг, всегда необходимо
помнить, что озон - неустойчивое химическое соединение трех атомов кислорода
03 (в отличие от устойчивой двухатомной молекулы 02). Поэтому озон имеет
очень высокую химическую активность, и эта активность не всегда приводит к
желаемым результатам [9].
Обработка воды хлором и его соединениями основана на способности свободного
хлора (в виде устойчивого химического соединения - двухатомной молекулы С12)
\ угнетать ферментные системы микробов^ катализирующие окислительновосстановительные процессы. Причем хлор вводят с избытком с целью
уничтожения микробов, попадающих в воду после ее хлорирования.
Наличие в воде остаточного свободного хлора до 1 мг/л (СанПиН 2,14.1074-01) не
только безвредно для здоровья человека, но и способствует пополнению
потребности организма человека в хлоре, составляющей около 3 г в сутки! •
Так что же получается? Оказывается, хлор (в отличие от озона, способствующего
старению организма) необходим для обеспечения жизнедеятельности организма
человека!
"Хлор - один из биогенных элементов, постоянный компонент тканей растений и
животных, Содержание хлора в растениях (много хлора в галофитах) - от
тысячных долей процента до целых процентов, у животных - десятью и сотые
доли процента. Суточная потребность взрослого человека в хлоре (2-4 г)
покрывается за счет пищевых продуктов. С пищей хлор поступает обычно в виде
хлорида натрия (поваренная соль). Особенно богаты хлором хлеб, мясные и
молочные продукты,
Б организме хлор - основное осмотически активное вещество плазмы крови,
лимфы, спинномозговой жидкости и некоторых тканей, Хлор играет роль в водносолевом обмене, способствуя удержанию воды тканями. Регуляция кислотнощелочного равновесия в тканях осуществляется наряду с другими процессами
путем изменения в распределении хлора между кровью и другими тканями,
Хлор участвуете энергетическом обмене у растений, активируя как окислительное
фосфорирование, так и фотофосфорирование. Хлор положительно влияет на
поглощение корнями кислорода. Хлор необходим для образования кислорода в
процессе фотосинтеза..." [10],
Поэтому утверждение "мне не нравится хлор" равносильно заверению "мне не
нравится здоровая жизнь", которое не может произнести здравомыслящий
человек.
4) активный хлор
Хлор может существовать в воде не только в составе хлоридов, но и в составе других
соединений, обладающих сильными окислительными свойствами. К таким соединениям
хлора относятся свободный хлор (С12), гипохлорит-анион (СlO ), хлорноватистая кисло!л
(HС1О),хлорамины (пениста, при растворении в воде которых образуются монохлорамин
NНС1, дихлорамин - НС12, трихлорамин NCl3.). Суммарное содержание этих соединений
называют термином "активный хлор". Содержащие активный хлор вещества
подразделяют на две группы: сильные окислители —хлор, гипохлориты и хлорноватистая
кислота — содержат так называемый "свободный активный хлор", и относительно менее
слабые окислители — хлорамины "связанный активный хлор. Благодаря сильным
окислительным свойствам соединения, "имеющие активный хлор, используются для
обеззараживания (дезинфекции) питьевой воды и воды в бассейнах, а также для химической очистки некоторых сточных вод. Кроме того, некоторые содержащие активный
хлор соединения (например, хлорная известь) широко используются для ликвидации
очагов распространения инфекционных загрязнений.
Наиболее широко для дезинфекции питьевой воды используется свободный хлор, который
при растворении в воде диспро-порционирует по реакции:
С12+Н2О=Н++С1 +НОС1
В природной воде содержание активного хлора не допускается; в питьевой воде его
содержание установлено в пересчете на хлор на уровне 0,3-0,5 мг/л в свободном виде и на
уровне 0,8-1,2 мг/л в связанном виде.* Активный хлор в указанных концентрациях
присутствует в питьевой воде непродолжительное время (не более нескольких десятков
минут) и нацело удаляется даже при кратковременном кипячении воды. По этой причине
анализ отобранной пробы на содержание активного хлора следует проводить
немедленно.
Интерес к контролю содержания хлора в воде, особенно в питьевой воде, возрос после
осознания того факта, что хлорирование воды приводит к образованию заметных
количеств хлоруглеводородов, вредных для здоровья населения. Особую опасность
дставляет хлорирование питьевой воды, загрязненной фенолом. ПДК для фенолов в
питьевой воде при отсутствии хлорирования питьевой воды установлено 0,1 мг/л, а в
условиях хлорирования (при этом образуются гораздо более токсичные и имеющие резкий
характерный запах хлорфенолы) — 0,001 мг/л. Аналогичные химические реакции могут
протекать с участием органических соединений природного или техногенного
происхождения, приводя к различным токсичным хлороорганическим соединениям —
ксенобиотикам.
5) Дезинфекционные свойства хлора и гипохлорита натрия
При растворении хлора в воде идут две параллельные реакции:
CI2 +H2O = H+ + CI- + HClO
HclO = H+ + ClOДезинфектами в данном случае являются хлор и хлорноватистая кислота.
При увеличении pH увеличивается концентрация ионов ClO, которые не имеют
дезинфекционной способности и, соответственно уменьшаются бактерицидные
свойства раствора.
В случае гипохлорида натрия идут следующие реакции:
NaClO + H2O = NaOH + HClO
Дезинфектом в данном случае является только хлорноватистая кислота.
При разборе микробиологического механизма дезинфекции, обращают на себя
внимание следующие сообщения:
1. Отмечено образование ассоциатов микроорганизмов, в которые
проникновение хлора затруднено, в следствие чего дезинфекция как процесс
увеличивается во времени.
2. При взаимодействии гипохлорида натрия с палочкой Коха добавочное
действие электрического поля УФ – излучение позволяют увеличить
дезинфекционный процесс в 100 и даже 1000 раз.
Предполагают что при воздействии указанных реагентов происходит изменение
цитоплазмической мембраны, что делает клетку более уязвимой. Оставляя
сделанные выводы в компетенции авторов статей следует отметить, что
дезинектами такими как Cl2 и HClO и начинается с разрушения цитоплазмической
мембраны, окружающей клетку.
6) КАВИТАЦИЯ
Явление местного парообразования, возникающее в жидкости, движущейся с
большой скоростью по поверхности твердого тела, и обусловливаемое падением
давления в жидкости до давления, соответствующего в практических условиях
давлению парообразования, В физическом понимании кавитация нарушение,
разрыв сплошности потока жидкости с образованием в нем пустоты, в которую
выделяются пузырьки насыщенного пара и растворенных в жидкости газов.
Появление кавитации в авиационных системах (гидравлической, топливной,
масляной, жидкостного охлаждения) может наступать с подъемом самолета
предотвращения появления кавитации перед входом в основной
дополнительных насосов подкачки топлива, инжекторов и удаляют пузырьки
сепарированием и центрифугированием жидкости.