Хлорирование — самый распространенный способ обеззараживания воды и окисления растворенной формы железа и марганца до твердых соединений с их последующим удалением с помощью механической фильтрации. Для этого применяют хлор в виде газа или в связанном состоянии, в качестве соединений гипохлоритов. Последние находят более широкое применение ввиду удобства технологии.
Технология хлорирования и ее эффективность
Добавление хлора или гипохлорита приводит к образованию в воде хлорноватистой кислоты. При этом использование гипохлоритов натрия или кальция приводит к увеличению pH образующегося раствора вследствие появления ионов OH-.
NaOCl + H2O -> HOCl + Na+ + OH-
Ca(OCl)2 + 2H2O -> 2HOCl + Ca2+ + 2OH-
Интерес представляет продукт взаимодействия гипохлоритов и воды — хлорноватистая кислота. Именно она впоследствии выделяет атомарный кислород, который является сильным окислителем.
Формы и применение
В качестве реагентов используют хлор, который получают тут же или привозят в баллонах в сжиженном виде. Гипохлориты получают путем растворения хлора в растворе щелочи NaOH или Ca(OH)2.
В водоочистке чаще всего используют гипохлорит натрия. Это водный раствор, который либо получает на месте с помощью электролиза в рассоле соленой воды, либо поставляют в готовом виде в пластиковой таре.
Водный раствор гипохлорита натрия, который можно найти в любом магазине бытовой химии — "Белизна". Внутри пластиковой бутылки прозрачная или зеленовато-желтая жидкость с раствором гипохлорита. Его pH обычно составляет 10-12. Такие растворы неустойчивы, и концентрация действующих веществ со временем уменьшается. Особенно важно учитывать это в технических растворах, где исходная концентрация гипохлоритов выше: чем она больше, тем быстрее разлагаются активные компоненты.
Гипохлорит кальция применяют в твердом виде: поставляется в порошке, гранулах и таблетках. Находит широкое применение для обеззараживания воды в бассейнах благодаря удобству хранения и дозировки.
Дозу вводимого реагента подбирают в зависимости от степени загрязненности, температуры, pH и требований по содержанию свободного хлора в очищенной воде. Когда говорят о содержании свободного хлора, подразумевают сумму концентраций гипохлорита и хлорноватистой кислоты. Также есть понятие свободного активного хлора. В этом случае учитывают только концентрацию хлорноватистой кислоты.
Так, значение pH раствора определяет количество хлорноватистой кислоты, которая преобладает в кислой среде. Повышение температуры усиливает влияние реагентов на инактивацию микроорганизмов.
При выборе технологии очистки и расчете дозировки ориентируются на свободный хлор, по которому можно судить о содержании активных веществ в воде. Например, обеспечение концентрации свободного хлора 0,5 мг/дм3 с временем экспозиции 30 минут и pH раствора ниже 8 способствует одновременному уничтожению вирусов полиомиелита и патогенных бактерий. Чтобы уничтожить цисты простейших нужны еще большие концентрации.
В централизованной сети водоснабжения содержание свободного хлора подбирают таким образом, чтобы препятствовать вторичному заражению воды. Минимальная концентрация составляет 0,1 мг/дм3.
| Вода | Цель использования | Особенности технологии |
|---|---|---|
| городские стоки | обеззараживание и удаление соединений серы | от 10-15 до 100-150 мг/дм3 свободного хлора |
| промышленные стоки | удаление цианидов | добавление раствора активного хлора с pH 11. Экспозиция — 5 минут |
| для охлаждения | обеззараживание | гипохлорит натрия в концентрациях 1 мг/дм3 свободного хлора при постоянном введении либо 10 мг/дм3 — при периодическом |
| для бассейнов | обеззараживание | гипохлорит с подкислением до pH 7 и достижении концентрации по свободному хлору 0,5 мг/дм3 |
Использование диоксида хлора
Диоксид хлора является очень сильным окислителем, гораздо более сильным, чем обычный хлор: действует быстрее и отличается более выраженным остаточным дезинфицирующим эффектом. Он обеззараживает воду, снижает ее цветность, удаляет посторонние привкусы и запахи.
Кроме более высокой эффективности, использование диоксида позволяет избежать ухудшения вкусовых качеств воды вследствие образования галоформ. Это актуально при содержании фенолов. В то же время получение хлоратов и их последующее восстановление до хлоритов может стать причиной появления специфического металлического привкуса.
Такой окислитель используется в подготовке питьевой воды в нескольких случаях:
- при незначительном количестве органических примесей для предварительного окисления;
- в целях обеззараживания. При отсутствии органики остаточный хлор должен находится в пределах 0,2 мг/дм3.
В целом же использование диоксида хлора ограничено из-за образования хлоритов и хлоратов в обработанной воде. Например, в ЕС максимальная доза составляет 0,4 мг/дм3, в США — 0,8 мг/дм3.
Диоксид хлора получают сразу в месте использования, его раствор вводят после приготовления во избежание разложения на хлорит и хлорат, а также выделения газообразного диоксида.
Остаточный хлор и его удаление
Вода, которая проходит этап хлорирования, имеет специфический хлорный привкус и запах. Он тем более выражен, чем больше реагента было добавлено вследствие высокой загрязненности воды. Помочь избавиться от этого в домашних условиях могут фильтры, оснащенные ступенями адсорбции. Простейший пример — фильтры с угольными картриджами. Под углем понимается активированный уголь из древесины или кокосовых орехов.
Картриджи бывают самых разных размеров, с прессованным и гранулированным углем. Есть и готовые комплекты фильтров с установкой под мойку и не только. Обращайтесь к нашим специалистам, и они помогут подобрать подходящий вариант для очистки вашей воды.