Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Применение катализаторов в системах водоподготовки, использующих пероксид водорода и озон, для повышения их эффективности и экологической безопасности Денисова Ирина Анатольевна

Применение катализаторов в системах водоподготовки, использующих пероксид водорода и озон, для повышения их эффективности и экологической безопасности
<
Применение катализаторов в системах водоподготовки, использующих пероксид водорода и озон, для повышения их эффективности и экологической безопасности Применение катализаторов в системах водоподготовки, использующих пероксид водорода и озон, для повышения их эффективности и экологической безопасности Применение катализаторов в системах водоподготовки, использующих пероксид водорода и озон, для повышения их эффективности и экологической безопасности Применение катализаторов в системах водоподготовки, использующих пероксид водорода и озон, для повышения их эффективности и экологической безопасности Применение катализаторов в системах водоподготовки, использующих пероксид водорода и озон, для повышения их эффективности и экологической безопасности Применение катализаторов в системах водоподготовки, использующих пероксид водорода и озон, для повышения их эффективности и экологической безопасности Применение катализаторов в системах водоподготовки, использующих пероксид водорода и озон, для повышения их эффективности и экологической безопасности Применение катализаторов в системах водоподготовки, использующих пероксид водорода и озон, для повышения их эффективности и экологической безопасности Применение катализаторов в системах водоподготовки, использующих пероксид водорода и озон, для повышения их эффективности и экологической безопасности Применение катализаторов в системах водоподготовки, использующих пероксид водорода и озон, для повышения их эффективности и экологической безопасности Применение катализаторов в системах водоподготовки, использующих пероксид водорода и озон, для повышения их эффективности и экологической безопасности Применение катализаторов в системах водоподготовки, использующих пероксид водорода и озон, для повышения их эффективности и экологической безопасности
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Денисова Ирина Анатольевна. Применение катализаторов в системах водоподготовки, использующих пероксид водорода и озон, для повышения их эффективности и экологической безопасности : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.01, 25.00.36.- Новочеркасск, 2002.- 181 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-5/161-5

Содержание к диссертации

Введение

Окислители в технологиях очистки природных и сточных вод (литературный обзор) 12

1.1. Окислители, содержащие галоген 12

1.1.1. Жидкий хлор 12

1.1.2. Гипохлориты натрия и кальция 16

1.1.3. Йод, бром и их соединения 20

1.2. Кислородсодержащие окислители 24

1.2.1. Перманганат калия и феррат натрия 24

1.2.2. Пероксид водорода 25

1.2.3. Озон : 33

1.3. Выводы по 1 главе 40

Исследование каталитического действия некоторых веществ на пероксид водорода и озон, используемых в качестве дезинфектантов 43

2.1. Методика проведения экспериментов 43

2.2. Исследование бактерицидной активности пероксида водорода и влияние на нее катализаторов разложения 47

2.2.1. Индивидуальная активность пероксида водорода 47

2.2.2. Интенсификация бактерицидного действия пероксида водорода введением катализаторов 48

2.2.2.1. Влияние ионов металлов 49

2.2.2.2. Влияние оксидов некоторых металлов 53

2.3. Усиление бактерицидной активности озона введением ионов серебра (I) и меди (II) 55

2.3.1. Каталитическое действие ионов серебра (I) 55

2.3.2. Каталитическое действие ионов меди (II) 58

2.3.3. Механизмы активизации бактерицидного действия озона при введении катализаторов 59

2.4 Выводы по главе 2 62

Обработка данных исследования кинетики обеззараживания воды 64

3.1. Обеззараживание воды пероксидом водорода 64

3.2. Индивидуальное обеззараживание воды ионами и оксидами некоторых металлов 67

3.3. Совместное действие пероксида водорода и катализаторов разной природы 71

3.4. Обеззараживание воды озоном 73

3.4.1. Индивидуальная активность озона и ионов некоторых металлов 73

3.4.2. Совместное действие озона и ионов металлов 75

3.5. Выводы по главе 3 80

Повышение активности катализаторов бактерицидного действия различной природы 81

4.1. Условия существования серебра в наиболее активной для бактерицидного действия форме 81

4.2. Условия применения медьсодержащих препаратов для обеззараживания воды 84

4.3. Бактерицидная смесь на основе медного купороса и сульфата серебра 86

4.4. Временная зависимость активности раствора и сухой бактерицидной смеси 88

4.5. Влияние некоторых минералов и гопкалита на активность пероксида водорода 90

4.6. Влияние добавок серебра на бактерицидную активность гопкалита 94

4.7. Выводы по главе 4 96

5. Рекомендации по применению катализаторов в системах питьевого и оборотного водоснабжения и их эколого-экономическое обоснование 97

5.1. Системы оборотного водоснабжения 97

5.1.1. Рекомендуемая схема очистки оборотной воды озоно-каталитическим методом 97

5.1.2. Узел обеззараживания системы оборотного водоснабжения, основанной на совместном использовании озона и ионов меди(П) 100

5.2. Питьевое водоснабжение 112

5.2.1. Модернизация контейнерных установок, основанная на сочетании озона и ионов - катализаторов разложения 112

5.2.2. Схемы процесса обеззараживания воды, основанного на сочетании пероксида водорода и катализаторов разложения... 118

5.2.3. Озоно-ионное обеззараживание в системах централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения... 121

5.2.3.1. Недостатки двойного хлорирования воды в указанных системах водоснабжения (на примере г. Новочеркасска) 121

5.2.3.2. Эколого-экономическое обоснование замены схемы "озон -хлор" на схему "озон - ионы меди" 124

5.3. Введение микроэлементов с поливной и питьевой водой 128

5.4. Выводы по главе 5 132

Заключение 134

Общиевыводы 139

Литература 142

Приложения 161

Интенсификация бактерицидного действия пероксида водорода введением катализаторов

Кроме соединений хлора, в практике очистки сточных вод и подготовки питьевых вод могут быть использованы другие галогены, например, йод и бром, а также некоторые их соединения, прежде всего хлорид брома. Все они обладают относительно высокой активностью.

В воде при растворении йода протекает реакция: В этих целях обычно применяют насыщенный раствор йода в воде; при этом увеличение температуры способствует повышению концентрации раствора: если при 20 С растворяется 100 мг/л, то при 50 С - уже 750 мг/л [55]. Стандартный электродный потенциал йода в водном растворе (J2 /J ) + 0,535 В. По реакционной способности йод уступает фтору, хлору и брому. Сильные окислители, например, хлор и гипохлориты, окисляют йод в водных растворах до йодноватой кислоты ШОэ [26]. Йодноватистая кислота ИЗО существует только в очень разбавленных растворах. Она способна диссоциировать как кислота Экспериментально найдено, что при рН доза йода, потребная для обеззараживания воды природных источников, находится в пределах от 0,3 до 1,0мг/л [56]. Весьма важным является то, что в присутствии в очищаемой воде остаточного хлора происходит связывание последнего йодом: Указанный процесс может улучшить органолептические свойства воды [57], но при этом в ней появляются токсичные ионы 30$ [58, 12]. Как самостоятельное средство для обеззараживания питьевой воды, йод используется в замкнутых системах, например, жизнеобеспечения космических станций [60], а также в плавательных бассейнах [61]. В некоторых случаях йод в виде органических соединений (йодофоров) применяют для дезинфекции воды [57, 62]. Из-за высокой стоимости йод не находит применения в процессах очистки сточных вод: при сравнительной оценке обеззараживания сточных вод с одинаковыми показателями дезинфекция йодом в 15-20 раз дороже, нежели хлором [1]. Йод ядовит, его пары раздражают слизистые оболочки; предельно допустимая концентрация йода в воздухе 1 мг/м3. При частом воздействии йода на кожу возникают дерматиты [26]. Бром растворяется в воде (3,58 г в 100 г при 20 С), в присутствии хлоридов и особенно бромидов растворимость повышается, а в присутствии сульфатов понижается. В водных растворах бром частично гидролизуется: при этом константа равновесия Кр = 5,8 -10"9 (25 С). По реакционной способности бром занимает промежуточное положение между хлором и йодом, т.е. является сильным окислителем. Он окисляет в водных растворах J" до J, сульфиты и тиосульфаты - до сульфатов, нитриты - до нитратов, NH3 до N2 . Ион Вг в водных растворах бромидов окисляется С12, КМПОА , К2Сг207, Н202 до Вг2. Из реакций брома с органическими соединениями наиболее характерны присоединение по крайним связям и замещение водорода (обычно в присутствии катализаторов или при действии света). Бромноватистая кислота НВгО существует только в разбавленных водных растворах; она является слабой кислотой и сильным окислителем. В присутствии катализаторов (Pt, Fe) или под действием света разлагается с выделением кислорода. Бром и некоторые его препараты применяются в настоящее время в целях обеззараживания воды плавательных бассейнов и в ряде других случаев [56, 63]. Кроме этого, в работе [64] предложено для обеззараживания воды использовать ионообменные смолы, содержащие бром. Тем не менее, несмотря на относительно большое число работ, посвященных бактерицидной активности указанных галогенов, в этом отношении нет единого мнения. По одним данным [61,65], их активность уступает хлору, напротив, авторы работ [66, 67] указывают на их большую эффективность в отношении тест-объектов. Нет ясности и касательно сведений о необходимых дозах реагентов. Для устранения указанного недостатка И.П. Томашевская с сотрудниками [56] исследовала в одинаковых условиях бактерицидное действие препаратов брома и йода в сравнении с традиционным хлором. Установлено, что применительно к санитарно-показательным микроорганизмам Е. coli препараты брома и йода уступают хлору и для повышения эффективности обеззараживания воды должны применяться в относительно высоких концентрациях (1-2 мг/л). Обнаружено явление синергизма при сочетании йода с ионами меди, что позволяет, в свою очередь, уменьшать дозы йода без уменьшения эффективности обеззараживания и использовать указанный феномен в практике подготовь ки питьевой воды.

Однако следует учитывать тот факт, что бром весьма ядовит. При работе с ним необходимо пользоваться противогазом, перчатками и спецодеждой. При концентрации брома в воздухе около 0,001 % наблюдаются раздражение слизистых оболочек, головокружение, кровотечение из носа; при 0,02 % - происходят удушье, спазмы и заболевания дыхательных путей. Установлена предельно допустимая концентрация брома 0,5 мг/м3. Попадание жидкого брома на кожу вызывает зуд, при длительном действии образуются медленно заживающие язвы [68].

При изучении антимикробных свойств группы галогенов было установлено, что их окислительная и антимикробная способность убывает в ряду

Полученные данные послужили основой для поиска новых антимикробных соединений среди веществ с выраженными окислительными свойствами. Было обнаружено, что сильными окислителями являются межгалоидные соединения, которые обладают большей антимикробной активностью, чем отдельные галогены в тех же концентрациях [35, 131]. Особенно важно то, что высокий антимикробный эффект достигается в первые минуты после внесения дезинфектанта, что необходимо учитывать при разработке схем обеззараживания воды (таблица 1.2).

Индивидуальное обеззараживание воды ионами и оксидами некоторых металлов

Стоимость реагентов играет определяющую роль при выборе технологии водоподготовки. Из таблицы 1.1 видно, что данный показатель сопоставим для наиболее широко применяемых в настоящее время окислителей (хлора и озона), если схема предусматривает дехлорирование.

«Методические рекомендации по применению озонирования и сорбци-онных методов в технологии очистки воды от загрязнений природного и антропогенного происхождения» (Минстрой РФ, НИИ КВОВ, 1995 г.) определили основные параметры обработки воды: суммарная доза озона 5 мг/л, в т.ч. для первичного озонирования 3 мг/л, для вторичного 2 мг/л; концентрация озона в озоновоздушной смеси 15-22 г/м ; удельный расход электроэнергии на производство и последующее использование 1 кг озона 21 кВт-ч; степень полезного использования озона 80 %; время контакта воды с озоно-воздушной смесью в камерах смешения (первичного и вторичного озонирования) 10 мин; время пребывания воды в промежуточном резервуаре 30 мин.

Анализ литературных источников и практика водоподготовки выявили несомненные преимущества озонирования воды по сравнению с хлорированием [57, 62, 88, 113-117]: 1) высокая бактерицидная активность в широком диапазоне рН и температур в отношении бактерий, вирусов, спор; 2) озон вырабатывается на месте потребления, для его производства требуется лишь достаточное количество электроэнергии; 3) минеральный состав воды, ее щелочность, рН, показатель стабильности и содержание свободной углекислоты остаются без изменения; 4) возможно удаление из воды железа и марганца, окисление сульфитов, нитритов и сероводорода [ 117,118]; 5) озонирование не требует дополнительных операций и устройств с целью извлечения из очищенной воды избытка бактерицидного препарата (как в случае с дехлорированием при обработке воды хлором). Это позволяет при ухудшении качества природной воды пользоваться повышенными дозами озона; 6) не требуется приобретать и хранить вспомогательные химические препараты (кроме силикагеля - адсорбента влаги, содержащейся в озонируемом воздухе или кислороде). В то же время несмотря на обширный положительный опыт практического применения озона выявился и ряд существенных недостатков. Во-первых, из-за относительно низкой растворимости озона в воде до 20 % от его количества удаляется в атмосферу, что, учитывая экологическую опасность озона, требует дополнительных мероприятий по его разрушению. Во-вторых, обработка воды озоном не исключает образования в ней вредных для здоровья человека химических соединений мутагенного и канцерогенного действия [107, 111, 20, 119, 120, 122-124]. В третьих, недостатком принципи-ального значения является отсутствие у озона бактерицидного последействия. Под ним понимается то, что вода, обработанная озоном, из-за высокой скорости разложения последнего легко подвергается впоследствии вторичному бактериальному загрязнению, прежде всего внешнему [6]. Остановимся на этом недостатке более подробно. Быстрое разложение озона в обработанной им воде резко ограничивает применение последнего в качестве финишного дезинфицирующего препарата. Так, согласно [103], при рН 7,6 и температуре 20 С остаточный озон (0,4 мг/л) разлагается полностью менее чем за 1 час. В результате этого в воде, прошедшей все стадии классической очистки, включая и обеззараживание озоном, после разложения последнего происходит усиление жизнедеятельности различных микроорганизмов и даже увеличение их числа. В частности, указанный феномен объясняется [93] тем, что озонирование способствует окислению различных фенольных групп, которые входят в состав ядер гуминовых веществ. В присутствии последних биомасса находится в «подавленном» состоянии, не характеризуется активной жизнедеятельностью. Из-за этого разрушение фенольных групп озоном и его последующая полная деструкция в воде формируют хорошие условия для относительно быстрого возрождения микроорганизмов, а также создания колоний привнесенных извне. Согласно другой гипотезе [88], благодаря озону происходит трансформация некоторых органических соединений в воде до состояния, при котором облегчается их биоокисление. Можно утверждать тем самым, что озон является косвенным участником в поставке питательных веществ выжившим микроорганизмам или поступившим в воду позднее после разложения остаточного озона.

Возрастанию бактериальной активности в воде, прошедшей обеззараживание озоном, способствуют ее температура, тип природного водоисточника и др. Так, в работе [125] было установлено, что отдельные микроорганизмы при температуре воды 4 С практически не развиваются, но при повышении ее до 15-17 С их число в озонированной воде способно возрасти в 3 раза.

На возрастание жизнедеятельности бактерий в прошедшей стадию озонирования воде также оказывает сильное влияние состояние водопроводньїх сетей и их протяженность. Эксплуатация старых изношенных труб, неудовлетворительное состояние стыков, разрывы труб в сочетании с высоким уровнем залегания грунтовых вод или возможностью контакта со сточными водами являются причинами падения бактериальной устойчивости озонированной воды. Даже воздух, который находится в трубах, благоприятен для развития аэробных микроорганизмов.

Именно по этой причине на многих станциях подготовки питьевой воды, особенно расположенных на значительном расстоянии от потребителей, остро стоит проблема поддержания устойчивости воды ко вторичному бактериальному загрязнению в водопроводных распределительных сетях. Это достигается тем, что воду перед подачей ее в распределительную сеть подвергают обработке хлором или другими хлорсодержащими препаратами (хлорамином, ги-похлоритом натрия, диоксидом хлора). Тем самым многие из перечисленных (касательно озона) достоинств теряются. Рассмотрим это обстоятельство подробнее.

Известно, что в результате озонирования в качестве побочных продуктов образуются альдегиды, увеличивается содержание ассимилируемого и биораз-лагаемого растворимого органического углерода [103]. Хлорирование указанных побочных продуктов приводит, в свою очередь, к образованию таких хло-рорганических соединений, как тригалометаны, галогенуксусные кислоты, хлорпикрин и др. [126]; некоторые из них признаны мутагенами и канцерогенами [8]. Кроме того, совместное использование хлора и озона в технологической схеме способствует не только уменьшению, но в ряде случаев и увеличению количества хлорорганических соединений (ХОС) в очищенной воде. Так, в работе [127] показано, что применение предозонирования или двухстадийно-го озонирования с заключительной обработкой хлорамином обеспечивает минимальное количества ХОС; в то же время введение озона, а затем хлора в воду может значительно увеличить содержание ХОС в последней, по сравнению с использованием только хлора [120, 132].

Таким образом, токсикологическая характеристика питьевой воды, которая получена с использованием (последовательно) озонирования и хлорирования определяется: во-первых, устойчивыми к окислению соединениями, которые изначально присутствовали в воде и прошли систему водоподготовки без изменений; во-вторых, побочными продуктами озонирования природных и синтетических органических и неорганических ингредиентов воды и в-третьих, побочными продуктами хлорирования.

Влияние некоторых минералов и гопкалита на активность пероксида водорода

В работе [103] рекомендуется сочетать озонирование воды, используемой в питьевых целях, с ее «осеребрением». При этом предполагается, что присущие озону недостатки (прежде всего отсутствие бактерицидного последействия) будут нейтрализованы вспомогательным дезинфектантом. Однако при этом не указываются ни рекомендуемые концентрации ионов серебра, что весьма важно с экономической точки зрения, ни место ввода последних. Устранению указанных недостатков посвящен настоящий раздел.

Кварцевый реактор заполняли суспензией микроорганизмов с концентрацией 107 кл/см3, далее в него подавали озоноВоздувшую смесь из лабораторной микроозоноторной установки со скоростью 1 л/мин. Производительность установки по озону составила около 0,1 г/ч. Концентрацию поглощенного озона в воде определяли по разности его концентраций на входе смеси и на выходе из реактора. По расчетам при температуре 20 ± 1С она составила 0,16 мг/мин. Подачу озоновоздушной смеси прекращали по достижении остаточной концентрации озона в воде 0,5 - 0,55 мг/л. Микробиологический контроль проводили в 4-х кратной повторности. Предварительно определяли индивидуальную активность озона и Ag+ (0,01 мг/л). Результаты представлены на рисунке 2.11 и в таблице 7 Приложения. После этого вводили раствор Ag2S04 из расчета достижения концентрации 0,01 мг Agf/n,

Анализ полученных результатов показывает, что индивидуальная активность ионов серебра с концентрацией 0,01 мг/л (в пять раз менее ПДК) заметно уступает аналогичному показателю для озона на протяжении всего времени экспозиции. В случае совместного применения озона и ионов серебра наблюдалось явление существенного увеличения глубины обеззараживания по сравнению с воздействием только озона: в среднем на порядок. Тем самым можно говорить о возникновении синергетического эффекта.

В целях определения перспектив сочетания озонирования воды с ее последующим осеребрением, решающего, на наш взгляд, задачу полного или частичного отказа от хлорирования на последней стадии подготовки питьевой воды, нами были проведены специальные исследования. Их методика заключалась в следующем.

Природную воду реки Аксай, предварительно стерилизованную, инфицировали санитарно-показательными микроорганизмами E.coli (кишечная палоч-ка) из расчета 10 кл/л. Далее воду подвергали обеззараживанию озоном в течение 20 минут, при этом остаточное содержание озона составляло 0,5 мг/л, а ко-ли-индекс - 3 кл/л. Еще через 2 ч, когда озон в воде аналитически уже не обнаруживался, воду разделяли на 2 части. Первую подвергали обработке газообразным хлором до содержания остаточного хлора около 1,5 мг/л (обычная концентрация на входе в распределительную сеть водопровода), вторую обработали водным раствором свежеприготовленных (путем электролиза) ионов серебра (из расчета 0,005 мг Ag+/n). Анализы содержания микроорганизмов проводили через каждые сутки. Результаты экспериментов при 20 С представлены на рисунке 2.12.

Анализ полученных данных показывает, что вода, в которую введены ионы серебра, более активно сопротивляется повторному бактериальному загрязнению (внешнему и внутреннему), нежели вода, подвергнутая хлорированию. Тем самым можно говорить о возможности полной или частичной замены процесса хлорирования на осеребрение в системах подготовки питьевой воды, в которых используется озон в качестве окислителя.

Сочетание озона и ионов серебра (последние могут быть получены электролитически или растворением серебросодержащих солей) наиболее предпочтительно, по нашему мнению, в условиях жаркого климата и, прежде всего, в системах питьевого и оборотного водоснабжения.

В связи с ранее отмеченным явлением усиления бактерицидной активности пероксида водорода ионами меди (П), представлялось интересным проведение аналогичных исследований и с озоном.

Методика экспериментов была такой же, как и в опытах с ионами сереб-ра. Исходное число микроорганизмов E.coli составляло 10 кл/см", концентрации ионов меди (из Q1SO4 5НгО) и озона составляли соответственно 0,1 и 0,5 мг/л. Результаты исследований представлены на рисунке 2.13 и в таблице 8 Приложения.

Как следует из анализа полученных результатов, введение малых количеств ионов меди (на порядок ниже их ПДК для питьевой воды [82, 83]), заметно, хотя и в меньшей степени, нежели ионы серебра повышает глубину обеззараживания. Математическая обработка опытных данных, выполненная согласно [148], достоверно указывает на появление синергетического эффекта.

Как известно, озон, растворенный в воде, быстро разлагается [88], что, в свою очередь, сказывается на его обеззараживающей способности, особенно в условиях повышенных температур. Напротив, возрастание последней вызывает значительное увеличение бактерицидной активности ионов меди (рисунок 2.14). Опыты проводили при исходной концентрации E.coli 104 кл/см3, ионов меди 0,05 мг/л, выдерживая пробы обеззараживаемой воды при каждой температуре в течение 1 ч.

Узел обеззараживания системы оборотного водоснабжения, основанной на совместном использовании озона и ионов меди(П)

Решая вопрос относительно оптимальной (с точки зрения экономики и бактерицидной активности) концентрации серебра в обеззараживаемой воде, следует принять во внимание следующие соображения.

Согласно СанПиН 2.1.4.559-96 [83], для серебра установлена ПДК в питьевой воде, равная 0,05 мг/л. Вследствие этого, если для обеззараживания или консервации питьевой воды используются более высокие концентрации серебра в целях недопущения превышения ПДК, а также исключения нерациональных потерь, необходимо извлечь из воды избыточное количество серебра. Для этого разработаны специальные устройства - сорбофильтры [6].

В то же время известно [162, 69], что максимальным значением удельной бактерицидной активности обладает серебро, частицы которого находятся в ионном состоянии: даже при концентрации 10 5 мг/л они инактивируют микроорганизмы. Однако катионы серебра связываются некоторыми анионами, которые присутствуют в воде, такими как CL", Bf, J", S042", и в результате, по достижении определенных значений произведения растворимости (UP), образуются малорастворимые соли. Так, величина ПР для некоторых солей серебра составляет при 25С [22]: AgCL - 5,3 10"13 и Ag2S - 1,6 10 49. В.И. Токарев [69] установил, что указанные соли хотя и обладают бактерицидной активностью, но недостаточной с позиции практической целесообразности. В соответствии с вышеизложенным важно, по нашему мнению, установить условия, при которых серебро в воде находится в наиболее бактерицидно активном состоянии - ионном.

Из указанных анионов, связывающих серебро в природной донской воде, используемой в хозяйственно-питьевых целях, в заметных количествах присут 82 ствуют только анионы CL" и S042" (таблица 1 Приложения). Следовательно, они и определяют в основном состояние, в котором будет находиться серебро. При этом очевидно, что при относительно больших количествах хлорид-ионов в воде лишь небольшая часть серебра останется в виде ионов. Так согласно расчетам, в 1л насыщенного раствора AgCL одновременно могут находиться около 1,34 10"5 моль-ион/л Ag+ и CL". Следовательно, при увеличении содержания в воде ионов CL" концентрация ионов Ag+ будет соответственно снижаться (при неизменной температуре).

Пользуясь данными справочной литературы [26], были рассчитаны величины концентрации Ag+ в воде в интервале температур 5 - 40С и при различных значениях концентрации ионов CV в воде (в ммоль/л). Полученные данные приведены в таблице 4.1.

Из анализа табличных данных следует, что происходит увеличение концентрации ионов Ag+ в воде адекватно возрастанию температуры, причем особенно заметно начиная с 20С для всех изученных значений концентрации CL". Зная содержание хлорид-ионов в обеззараживаемой воде и ее температуру, можно пользуясь данными таблицы 4.1 ориентировочно судить о доле наиболее бактерицидно активных ионов серебра в воде. В частности, применительно к природной донской воде, для которой концентрация CU не превышает 5 ммоль/л, содержание Ag+ в интервале температур 5 - 30С составит 0,5-5,5 10 3 мг/л. Отсюда становится ясно, что обеззараживание воды ионами серебра будет проходить наиболее эффективно при относительно высоких температурах. Как на подтверждение этому, сошлемся на успешное применение малых концентраций ионов серебра в процессе высокотемпературной пастеризации молока [163,164].

Аналогичные расчеты, проведенные для установления зависимости содержания ионов серебра (I) от концентрации сульфат - ионов, показали, что для природной донской воды (максимальная концентрация S042" не превышает 600 мг/л) предельная концентрация ионов Ag+ в обеззараживаемой воде при 25С составляет существенно ббльшую величину; более 8 мг/л. Таким образом, из двух главных анионов донской воды наиболее существенное влияние на снижение бактерицидной активности введенного серебра оказывает CL".

В соответствии с вышеизложенным вопросу о целесообразности применимости ионов серебра, особенно как единственного бактерицидного препарата должен предшествовать анализ содержания в обеззараживаемой воде тех анионов, которые связывают ионы серебра в малодиссоциирующие (а значит и бактерицидно малоактивные) соединения. Другим определяющим фактором является температура воды. Эффективность "осеребрения" воды тем выше, чем меньше концентрация в воде таких анионов, как CL", S042" и напротив, чем выше температура обеззараживаемой воды. Одновременно можно утверждать о целесообразности использования ионов серебра для длительного хранения запасов питьевой воды в условиях жаркого климата.

Похожие диссертации на Применение катализаторов в системах водоподготовки, использующих пероксид водорода и озон, для повышения их эффективности и экологической безопасности