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.

Емкости с гипохлоритом натрия

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.

Гипохлорит кальция в виде порошка

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.

Дозатор гипохлорита в питьевую воду

В централизованной сети водоснабжения содержание свободного хлора подбирают таким образом, чтобы препятствовать вторичному заражению воды. Минимальная концентрация составляет 0,1 мг/дм3.

Использование хлора для других целей (кроме обеззараживания питьевой воды)
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. Обращайтесь к нашим специалистам, и они помогут подобрать подходящий вариант для очистки вашей воды.