Лекція Хімія гідросфери Укладачі: к ф. м н., Кузишин Ольга Василівна к ф. м н., Базюк Лілія Володимирівна
Реагентні методи знезараження води
жүктеу/скачать 0.58 Mb.
|
| 8.2. Реагентні методи знезараження води
Реагентними методами називаються такі, за яких для знезараження води використовуються речовини, від яких мікроорганізми гинуть. Такими речовинами є багато окисників (хлор, озон). А також солі деяких важких металів (в основному Арґентуму і Купруму). Солі Купруму через свою отруйність для організму людини використовуються лише для води, яка йде для технічних потреб (боротьба з наростами на поверхні труб). За безреагентних методів знезараження вода підлягає впливу ультрафіолетових променів, які мають бактерицидні властивості, чи високої температури (кип’ятіння). Вивчаються можливості використання для знезараження води ультразвукових хвиль, струму високої частоти та інших фізичних агентів. Найпоширенішим у водопровідній практиці методом знезараження води, якому вже понад 100 років, є хлорування рідким хлором, але можуть застосовуватися і препарати, що містять активний хлор (хлорне вапно, кальцій- і натрій гіпохлорити, хлораміни, хлор діоксид та ін.). Може застосовуватися активний хлор, отриманий методом електролізу на місці використання. Збудники холери, тифу, дизентерії й бруцельозу є дуже чутливими до хлору, їх клітини руйнуються навіть під дією невеликих його доз. Бактерицидний ефект хлору значною мірою залежить від його початкової дози, тривалості контакту з водою, а також наявності у воді завислих частинок як органічного, так і мінерального походження. На руйнування клітин мікроорганізмів затрачається лише незначна частина хлору. Більша його частина йде на реакції з різноманітними органічними і мінеральними речовинами, які містяться у воді (відбувається так зване хлоропоглинання води). На практиці при визначенні необхідної дози хлору виходять із загальної потреби хлору для води. Це включає її хлоропоглинання і деякий надлишок хлору, який забезпечує протягом певного часу бактерицидний ефект. Надлишок хлору необхідний для запобігання повторного бактеріального забруднення води під час проходження водопровідною мережею. Після хлорування в основному гинуть мікроорганізми, окиснюються і руйнуються органічні речовини, в результаті чого вода стає прозорішою, зникають запахи, поліпшуються інші показники, які пов’язані з наявністю у воді органічних речовин. Але відомі випадки, коли хлорування призводить до утворення продуктів, що мають сильний запах. Особливо стійкими і неприємними є хлорофенольні запахи і присмаки. Вони виникають при хлоруванні води, забрудненої стічними водами, що містять феноли та інші ароматичні сполуки. Хлорування сприяє очищенню води від сполук Феруму, Мангану і деяких токсичних речовин. При хлоруванні води великими дозами відбувається перехід частини карбонатної твердості в не карбонатну. Таким чином, хлорування води, поряд із знезараженням, відіграє велику роль також як чинник, що поліпшенню процесів коагулювання, відстоювання і фільтрування. Основні особливості хлору – висока ефективність знезаражувальної дії, можливість консервувати оброблену воду протягом тривалого часу, а також відносна доступність і дешевизна – зумовили широке використання методу хлорування на водопровідних станціях у всьому світі. Але як показують сучасні дослідження, за умов значного вмісту органічних речовин у воді при її обробці активним хлором можуть утворюватися небезпечні для здоров’я людини хлорорганічні сполуки. Зокрема, це хлороформ (має канцерогенну активність); дихлоробромометан, хлоробромометан, трибромометан (мають мутагенні властивості): 2,4,6-трихлорофенол, дихлорацетонітрил, хлоропіридин, полі хлоровані біфеніли (є імунотоксичними та канцерогенними). Можлива поява шкідливих для здоров’я людини високотоксичних хлорорганічних сполук у питній воді є основним недоліком методу хлорування води, виявлена наприкінці ХХ ст. Заходами, які рекомендуються для попередження появи цих небезпечних речовин під час хлорування природних вод при водопідготовці, є: усунення основної маси органічних речовин з води коагулюванням і адсорбцією до хлорування; зменшення концентрації хлору в зоні реакції; скорочення тривалості контакту з вільним хлором; заміна попереднього хлорування озонуванням. Широкомасштабне застосування на міських водопровідних станціях для знезараження великих об’ємів води інших окисників (озону, йоду, брому, калій перманганату, гідроген пероксиду та ін.) як основних реагентів стримується їх дефіцитом, високою вартістю, слабкою консервуючою дією. Так, лише озонування недостатньо для підтримання рівня надійного знезараження питної води під час її руху водопровідною мережею через дуже малий період після озонування. Озонування ефективно застосовується в комбінації з хлоруванням для деструкції органічних, токсичних чи важкоокиснюваних речовин. Озонування води ґрунтується на властивості озону розкладатися у воді з утворенням атомарного кисню (О3 → О2 + О), який руйнує ферменти системи мікробних клітин, окиснює деякі сполуки, що надають воді неприємного запаху (наприклад, гумінові основи). З позиції гігієни озонування є одним з найкращих способів знезараження води. У воді при цьому не утворюються додаткові сполуки. Крім зазначених вище обставин, які стримують широке застосування озону, є ще лімітуючі технічні умови. Озонування води є відповідальним технологічним процесом, який потребує великої кількості електроенергії, застосування складних приладів і висококваліфікованого технічного складу, оскільки концентрований озон – надзвичайно отруйний газ (більше, ніж чадний газ СО). За літературними даними, у світі діє понад 3 тис. озонаторних установок різної потужності. Бактерицидні властивості срібла свого часу знайшли своє втілення у використанні срібного посуду. Механізм бактерицидної дії срібла пояснюється тим, що воно викликає порушення обміну речовин у клітинах бактерій внаслідок блокування активних груп (–СООН та SH) деяких ферментів. Збагачення води йонами Арґентуму досягається кількома способами: методом контакту води з розвинутою поверхнею металу (посріблені кільця Рашига, пісок Краузе тощо); безпосереднім розчиненням у воді препаратів Арґентуму електролітичним методом. Найбільшу практичну цінність має електролітичний метод. Він забезпечує можливість швидкого отримання необхідних концентрацій Арґентуму у воді, дає змогу за допомогою приладів точно дозувати і регулювати процес. «Срібна вода», яку одержують внаслідок електролітичного розчинення срібла, має високі бактерицидні властивості і з успіхом може бути використана для очищення води від шкідливих мікроорганізмів, дезінфекції та консервування продуктів харчування, для лікувальних цілей тощо. Завдяки мізерним концентраціям Арґентуму вона є зовсім не шкідливою. Стаціонарні й переносні вітчизняні установки різної продуктивності для отримання електролітичної срібної води були розроблені в Інституті колоїдної хімії та хімії води НАН України під керівництвом Л.А. Кульського. Негативну дію світла на розвиток більшості бактерій теж було помічено давно. Але механізм дії світла тривалий час залишався невідомим. За детальнішого вивчення цього явища наприкінці ХІХ ст. було встановлено, що бактерицидну дію має переважно короткохвильова частина спектра, тобто ультрафіолетове проміння. Воно впливає на білкові молекули і ферменти цитоплазми клітин мікроорганізмів, спричиняє їхню загибель. Знезараженню ультрафіолетовим промінням краще за все піддається очищена прозора вода, оскільки завислі та колоїдні частинки розсіюють світло і заважають проникненню ультрафіолетового проміння. Установки для знезараження води ультрафіолетовими променями застосування для обробки порівняно невеликих об’ємів питної води. Використання методу обмежується високою вартістю обробки води й відсутністю післядії. Короткочасність знезаражувального ефекту виключає час застосування методу, якщо існує небезпека повторного зараження води. Після короткого розгляду різних методів знезараження питної води зазначимо, що у 90-ті роки в установах НАН України була розроблена концепція поліпшення якості питної води в країні згідно з прийнятою урядом 1991 р. науково-соціальною програмою «Питна вода». Концепція передбачає розробку і впровадження технологій отримання якісної питної води на водопровідних станціях з використанням озону, гідроген пероксиду, що у перспективі виключатиме застосування хлору в технології очищення води і запобігатиме утворенню високотоксичних хлорорганічних сполук, сприятиме раціональному використанню водних ресурсів. Запитання. Аномальні фізичні властивості води. Аномальні біологічні властивості води. Роль води в життєдіяльності людини. Назвіть головні йони, що зумовлюють мінералізацію води. Класифікація природних вод за О.А. Алекіним Гідрохімічний індекс забруднення води (ІЗВ), його розрахунок та характеристка вод за цим індексом. Інтегральні та індивідуальні показники якості води. Головні показники якості води. Фактори, які впливають на формування складу природних вод. Основні нормативні документи якості питних вод, що діють в Україні. Розшифруйте поняття ГДК та ЛД50. Хімічний склад поверхневих вод. Вкажіть загальні та сумарні показники вмісту природних та антропогенних компонентів, що застосовуються при спостереженнях за забрудненням і станом водних систем Що таке «кислотні опади» та чим вони зумовлені? Підземні води. Морські та океанські води. Що таке кислотність води, присутністю яких сполук вона зумовлена? Що таке лужність води, присутністю яких сполук вона зумовлена? Що розуміють під загальною та вільною лужністю води? Як визначають різні форми лужності? Хімічний склад підземних вод. Основні відмінності у складі від поверхневих вод. Хімічний склад океанських вод. Хімічний склад морської води. Солоність морських та океанських вод. Основні вимоги до якості питних вод. Пробовідбір. Види проб. Порівняйте методи концентрування мікрокомпонентів у воді. Консервація проб води. Реаґентні методи знезараження води Основні особливості хлору. Скільки см3 37%-ного розчину НСl (густиною 1,19 г/см3) потрібно взяти, щоб приготувати 200 см3 0,1н розчину НСl, що провести визначення лужності питної води? (1,7см3). Скільки см3 2 н розчину NaOH потрібно взяти, щоб приготувати 500 см3 0,1 н розчину NaOH, для визначення кислотності природної води? (100см3) Скільки грамів Na2B4O7·10H2O необхідно взяти для приготування 500 см3 розчину, що використовують для визначення концентрації приблизно 0,1н розчину НСl, щоб провести визначення лужності природної води? (9,55 г). Скільки грамів H2C2O2·2H2O необхідно взяти для приготування 250 см3 розчину, що використовують для визначення концентрації приблизно 0,1н розчину НСl? На титрування 20 см3 0,1н розчину NaOH пішло 25 см3 розчину НСl. Визначити молярну та нормальну концентрації розчину НСl, кількість грамів НСl, що міститься в 1 дм3 цього розчину. Які значення рН (7, 7, 7) мають розчини таких речовин: CH3COONa, CH3COOH, Na2CO3, NH4Cl, NaCl? Вкажіть, які робочі розчини потрібно використовувати під час титрування означених розчинів за методом нейтралізації, які індикатори треба застосовувати в кожному окремому випадку для визначення точки еквівалентності? Скільки грамів CH3COOH міститься у розчині, якщо на його титрування витрачено 15 см3 0,1 н розчину NaOH. При визначенні кислотності стічних вод на титрування 100 см3 води (за фенолфталеїном) витрачено 10 см3 0,1н розчину NaOH. Чому дорівнює кислотність води? На титрування 100 см3 досліджуваної води витрачено за метилоранжем 5 см3, а за фенолфталеїном 2 см3 0,1н розчину HCl. Визначити вільну і загальну лужність води. рН води дорівнює 6. Які показники якості води можна визначити методом нейтралізації? Література. Базова Набиванець Б.Й. Аналітична хімія природного середовища/ Б.Й. Набиванець, В.В.Сухан, Л.В. Карабіна. – К.: Либідь, 1996. – 304с. Лурье Ю.Ю., Рыбникова А.И. Химический анализ производственных сточних вод/ Ю.Ю. Лурье , А.И. Рибникова. – М.: Химия, 1974. – 335 с. Воробьева Л.А. Лекции по химическому анализу почв./ Л.А. Воробьева. – М: МГУ, 1978. –158 с. Практикум по агрохимии/ под ред. Минева В.Г. –М.: МГУ, 1989. – 303 с. Мислюк О.О. Основи хімічної екології Навчальний посібник / О.О.Мислюк. –К.: Кондор, 2012. – 660с Клименко М.О. Моніторинг довкілля: Підручник / М.О. Клименко, А.М. Прищепа, Н.М.Вознюк. – К.: Академія, 2006 – 360 с. Химия окружающей среды /Под ред. О.М. Бокриса. – М.: Химия, 1982.– 370 с. Білявський Г.О. Основи загальної екології / Г.О. Білявський. – К.: Либідь, 1995. - 350 с. Сегеда А.С. Аналітична хімія. Якісний аналіз / А.С. Сегеда. – К.: ЦУЛ, 2002. – 524 с. Сегеда А.С. Аналітична хімія. Кількісний аналіз / А.С. Сегеда. – К.: Фітосоціоцентр, 2006. – 544 с. Основы аналитической химии. В 2 кн. Под ред. Золотова Ю.А. – М.: Высш. шк., 2004. – Т. 1. – 361 с. Основы аналитической химии. В 2 кн. Под ред. Золотова Ю.А. – М.: Высш. шк., 2004.–, Т. 2. – 503 с. Алексеев В.Н. Количественный анализ / В.Н.Алексеев. – М.: Химия, 1972. – 504 с. Пилипенко А.Т. Аналитическая химия / А.Т. Пилипенко, И.В. Пятницкий. – М.: Химия, 1990. – Т. 1. – 479 с. Пилипенко А.Т. Аналитическая химия / А.Т. Пилипенко, И.В. Пятницкий. – М.: Химия, 1990.– Т. 2. – 845 с. Логинов Н.Я. Аналитическая химия / Логинов Н.Я., Воскресенский А.Г., Солодкин И.С – М.: Просвещение, 1975. – 478 с. Мінаєва В.О. Титриметричний аналіз: навчальний посібник для студентів ВНЗ / Т.С. Нінова, Ю.А. Шафорост. – Черкаси. Вид. від .ЧНУ імені Богдана Хмельницького, 2010. – 456 с. Допоміжна Справочник по аналитической химии/Ю.Ю. Лурьє. – М.: Химия, 1989. – 448 с. Янсон Э.Ю. Теоретические основы аналитической химии / Э.Ю. Янсон. – М.: Высш. шк., 1987. – 304 с. Мислюк О.О. Основи хімічної екології Навчальний посібник / О.О.Мислюк –К.: Кондор, 2012. - 660с Математична обробка даних хімічного експерименту. Навч. посібник / Укладачі: В.О. Мінаєва, В.М. Бочарнікова, Т.А. Григоренко. – Черкаси: Вид. відділ ЧНУ ім. Б. Хмельницького, 2003. – 208 с. жүктеу/скачать 0.58 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|