Методы обеззараживания воды. Хлорирование воды. Характеристика. Что такое активный хлор, остаточный хлор, оптимальная доза хлора. Кривая хлороёмкости воды. Как ее получить.

Обеззараживание или дезинферция – удаление из воды патогенных форм микроорганизмов. При обеззараживании используют методы:

1. физические (озонирование, ультразвук, ультрафиолет.лучи, кипячение).

2. Химич. Реагенты (хлорсодержащие в-ва, ионы серебра, меди, золота). Обеззараживание воды методом хлорирования – хлор окисляет в-ва, кот.нах-ся в цитоплазме и бактерии погибают. На окисление этих веществ затрачивается небольшое кол-во введенного хлора. Большая часть тратится на окисление восстановителей, нах-ся в воде.

Fe²⁺→Fe³⁺; H₂S→S⁺⁶; SO₃^2-→SO₄^2-; Mn²⁺→Mn⁴⁺

Воду хлорируют: CI₂ CIO₂ NaCIO

Ca(CIO)₂ - гидрохлоридкальция

CI₂+H₂O↔HCI^-1+HCIO (хлорноватистая к-та)

Хлорная вода – это смесь HCI, HCIO, CI₂.

При хлорировании воды, у кот.имеется щёлочность, происходит реакция:

CI₂+NaOH→NaCI+NaCIO^-+ H₂O

CI⁰₂+NaOH→NaCI^-1+NaCIO₃+H₂O

Все хлоросодержащие реагенты содержат активный хлор – это кол-во молекулярного хлора, кот.отвечает окислительной способности данного соединения относительно восстановителя KI в кислой среде. Рассчит-ют по ф-ле: С_акт%^СI= ≈38%

В лаборатории проводят пробное хлорирование используя метод йодометрии:

H₂O+CIреагент+KI_избыт+H⁺→I₂+ крахмал I^-(обесцвечивание)

CI₂+2KI→I₂+2KCI

CIO^-+KI+H⁺→I₂+KCI+H₂O

I₂+2Na₂S₂O₃→(крахмал)→2NaI+Na₂S₂O₆

Пробное хлорирование в лаборатории

В 6 колб отбирают по 100мл воды, и по 0,5;1;1,5;2;3;5; CIреагента соотв-нно в каждую колбу. После 30 мин хлорирования добавлябтKI.

KI+H₂SO₄ (в каждую колбу). Каждую колбу оттитровывают тиосульфатом натрия. По ф-ле определим дозу остаточного хлора:

Д^CI_ост= , мг/л

По полученным данным строим график: доза введенного хлора от дозы остаточного хлора и строим кривую хлороёмкости воды:

АД- кривая хлороемкости

АО- доза остаточного хлора

АС- протекает процесс хлорирования

СД- прямая линия – процессы окисления не протекают. Доза введенного хлора = дозе остаточного хлора.

Доза остаточного хлора после хлорирования 0,3-0,5мг/л. Оптимальная доза хлора – 0,3 мг/л.

Д_CIопт=1,05мг/л

 

Виды хлорирования. Озонирование воды. Олигодинамия.

Виды хлорирования:

1. Нормальное (если вода забирается из надежных водоисточников и вода имеет хорошие физико-химич. показатели). Доза остат. Хлора 0,3-0,5 мг/л.

2. Кратковременное и прериодическоет(вводят большие дозы хлора и хлорируют 3-30мин с интервалами и несколько раз). Хлорируют фильтры, резервуары, вводимые в эксплуатацию участки водопроводной сети.

3. Перехлорирование – добавляют большие дозы хлора: 1-10 мг/л, устраняют запахи, цвет, привкус.

4. Дехлорирование – удаление из воды избыточного хлора. В воду добавляют кислород, сульфиты, аммиак, SO₂.

5. Постхлорирование – после всех видов снова хлорируют.

Комбинированные методы хлорирования:

Хлорирование с манганированием, хлор серебряный, хлор медный. Комбинир. Методы исп-т при обеззараживании больших объёмов воды.

Олигодинамия – обеззараживание воды ионами серебра и меди. Ионы меди добавляют медный купорос, соли серебра. Они убивают патогенные микроорганизмы, кишечную палочку, улучшается цветность, вкус, привкус воды.

Озонирование воды.

2O₂↔2O₃ – Q

Озон обладает сильными бактерицидными свойствами. Имеет высокий окислительный потенциал, легко проходит через клеточную оболочку микроорганизмов и т.д. Окисляет органические и минеральные в-ва. ПДК_азона 0,1 мг на 1 м³воздуха. Доза вводимого азона в воздух сост. 0,5-4мг/л (зависит от типа воды).

Недостатки процесса озонирования: большие затраты электроэнергии, усиливает процесс коррозии.

27.Удаление из воды Fe, Mn, H₂SiO₃

Универсальных методов очистки воды от Fe не сущ., а выбор опр-х методов зависит от результатов хим. анализа. При анализе уст-т: 1. в какой форме нах-сяFe(минер-я FeSO₄(2), Fe(HCO₃)₂, Fe₂(SO₄)₃Fe(OH)₃- гидрозоль, гуматы железа и орган.форма).

2. примеси воды,

3. уст-т требуемую эф-ть очистки воды, вода для питья 0,3-0,5 мг/л, для крошения для производства лекарств, пищевая.

В хим. лабор. Производят пробное обезжелезивание. Исп-т методы фильтрации с реагентами-окислителями. А если в воде сод-ся только гуматы железа, то треб-сянеск-ко способов обезжелез-я.

Способы обезж-я: физич-е, реагентные, аэриров-е, озониров-е, хлорир-е, известков-е, катионир-е, коагулиров-е, фильтрование(окисл-е).

Физико-хим. процессы: окислит-восстан-е, ионный обмен, образ-е осадков, коллоидов, абсорбция, адсорбция, хемосорбция, седиментация(осаждение нераств-х частиц).

Схема аэрации воды: воду насыщ-т О₂. Процесс протекает быстро, если рН=7,5, конц-я железа общего 10 мг /л, а если 2-валентной формы-70%. Процесс обезжилез-я мешает повышения кисл-ть, CO₂ агрессивная, H₂S много, высокая окисл-ть. Сод-яFe(2+) окисл-ся до Fe(3+) и в виде осадка Fe(OH)₃ оседают на дно фильтра, устран-ся форма железа. При аэрации прот-т гидролиз Fe(HCO₃)₂+ 2H₂O«Fe(OH)₂+2H₂CO₃

4Fe²⁺(OH)₂+O₂+2H₂O®4 Fe³⁺(OH)₃¯(бурый ос-к).

Технолог-я схема

Н₂О®аэрация О₂возд.®отстаив-е осаждение®фильтр-е через песч-й фильтр.

Если в ПВ сод-ся устойчивые формы гуматы, то О₂возд. не может окислить и треб-ся более сильные окисл-ли.

Технол-я схема:

Н₂О®аэрация О₂возд.®отстаив-е осаждение®фильтр-е

Известков-е, коагулир-е

К воде доб-т известковое молоко Са(ОН)₂ и удал-сяFeSO₄.

FeSO₄ + Са(ОН)₂ =Fe(OH)₂+CaSO₄.

4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O®4Fe(OH)₃¯(бурыйос-к).

Al₂(SO₄)₃, AlCl₃, FeCl₃, FeSO₄.

FeCl₃+(AlCl₃+NaOH)- смеш. коагул-т.

Алюминий образ-т коллоид, где гранула несёт отриц-й заряд, а Fe –полож-й. Примеси ПВ имеют отриц-й заряд.FeCl₃®Fe³⁺+3Cl^-, NaAlO₂®Na⁺+AlO₂^-

Строение гидрозоля

[mFe(OH)₃∙nFe³⁺ ∙3(n-x)Cl^-∙yH₂O]^3x+ 3x∙Cl^-∙zH₂Oý⁰

Строение гидрозоля Al

[(Al(OH)₃)_m∙nAlO₂^-(n-x)Na⁺∙yH₂O]^x-∙xNa⁺∙zH₂O}^-

Т. о. образ-ся гидрозоли с зарядом+и – и протекает совместная коагуляция.

Техн-я схема:

H₂O®аэриров-т®известков-е Ca(OH)₂®коагулир-е соли Al, Fe.®отстаив-е®фильтрац-я.

Фильтр-е через фильтры

-“чёрный песок”, взвеш-й фильтр.

-фильтр-е через кварцевый песок.

1.чёрный песок: фильтр зап-т песком ср крупности и проп-т р-р 2-5% KMnO₄. Образ-сяMnO₄ ®песок становится чёрным, бурым или исп-т прир. минерал-пиролюзит.

2.взвеш. фильтр, готовят высокодисперсную суспензию

CaCO₃ +(AlCl₃+NaOH)

100в.ч.16в.ч.

FeSO₄+ CaCO₃®FeCO₃+CaSO₄

FeCO₃+2H₂O=Fe(OH)₂ + H₂CO₃

4Fe(OH)₂ +O₂ + 2H₂O ®4Fe(OH)₃

4FeSO₄+ O₂ +6 H₂O+4CaCO₃®4Fe(OH)₃¯ + 4CaSO₄+4CO₂

AlCl₃ образ-т гидрозоль, Fe(OH)₂¯ - образ-т коллоид.

Техн-я схема:

H₂O®аэриров-т®хлорир-е®фильтр-е через взвеш-е фильтр®отстаив-е®фильтрац-я через песч. фильтр.

Метод катионного обмена

Исп-т катионид Са²⁺R₂, удал-ся 3-х валентная форма Fe.

Fe₂(SO₄)₃+ 3Са²⁺R₂®2FeR₃+3CaSO₄

Fe₂SO₄ +CaR^2-®FeR+ CaSO₄

Техн-ясхема:

H₂O®аэриров-т®хлорир-е®катионир-е®отстаив-е®фильтрац-я через песч. фильтр.

Доза ост-гоFe 0,1-0,5мг/л.

Mn в ПВ нах-ся в виде Mn²⁺, MnCl₂, MnSO₄, MnOH⁺, MnOHCl.

Удал-еMn²⁺ из воды осущ-ся в виде

Mn(OH⁺)₄ и MnO₂.

Техн-я схема:

H₂O®аэриров-т®хлорир-е®окисл-е®коагулир-е®отстаив-е®фильтрац-я через песч. фильтр.

Хим. процессы прот-т с большой скоростью, если рН=8,5 и кат-р,О₂- окисл-ль.

Техн-я схема:

H₂O®аэриров-т®®известков-е®”чёрн. песок” MnO₂®отстаив-е®фильтрац-я через песч. фильтр.

Воду аэрируют О₂возд.+ Ca(OH)₂ и фильтр-т через “чёрный песок” при этом MnO₂ок-сякисл-м воздуха и обр-т ок-ль

MnO₂+0,5O₂+ Ca(OH)₂®CaMnO₄

CaMnO₄+MnCl₂®2MnO₂+CaCl₂.

Обескремнивание воды

Кремний в прир. воде нах-ся виде Na₂SiO₃, NaHSiO₃, H₂SiO₃ золь. Сод-е в воде Siсост-т 1-50 мл гр/л. Обескремнивание необходимо: если вода для производства лекарств, целлюлозы, питания паровых котлов.

Методы удаления Si:

Реагентный -исп-т известкование воды, содово-известковый метод. При этом происходит умягчение воды, удаляется Si в виде KSiO₃, MgSiO₃(удаляется Fe, Mn). Процесс протекает более эффективно, если исп-ть избытки реагентов.

Фильтрац-й - воду пропускают через взвешан. фильтр.

CaCO₃ +(AlCl₃+NaOH)

100в.ч.16в.ч.

Исп-т фильтрование через зернистый песок. Подкисление воды:

Na₂SiO₃+2HCl®H₂SiO₃+2NaCl

Образ-ся гидрофильный гидрозоль.

Ионно-обменный- исп-т метод ионирования воды:HSiO₃^-, 2R⁺OH^-, R⁺Cl^-, Na₂SiO₃+ RCl®RCl+ R₂SiO₃+2NaCl.Глубокое удаление кремния.

Коагулирование- исп-т соли-коагулянты:

FeSO₄∙7H₂O(железный купорос), Fe₂(SO₄)₃∙18 H₂O(cульфатFe-3), Al₂(SO₄)∙24H₂O, FeCl₃∙6 H₂O, Fe(OH)₃. Удаляется Fe, Si, Mn.