Введение к работе
Актуальность темы исследований. В настоящее время проблема обеспечения населения качественной и безопасной для здоровья питьевой водой приобретает социальную значимость. Вода является важнейшим элементом среды обитания, без которого невозможно само существование высокоорганизованных форм жизни, она обеспечивает протекание всех жизненных процессов в организме, имеет исключительное значение в технологии производства и формировании показателей качества большинства пищевых продуктов.
Особую актуальность проблема чистой и безопасной воды приобретает при изготовлении продуктов специализированного питания: для детей, лиц пожилого и старческого возраста, диетического, лечебно-профилактического назначения, в том числе обогащенных витаминами, другими незаменимыми нут-риентами.
Периодически в природной воде обнаруживаются фенол и другие органические соединения. Фенолы, в процессе обеззараживания питьевой воды хлорагентами трансформируются в более токсичные - хлорфенолы. Образование таких соединений является серьезной проблемой водоподготовки, так как повышенное содержание этих веществ ухудшает ее органолептические показатели, обуславливая появление специфического запаха. При этих же условиях из гумусовых соединений образуется хлороформ, обладающий канцерогенными свойствами. Присутствие хлорфенола и хлороформа в воде может негативно сказываться на здоровье человека и потребительских свойствах пищевой продукций при ее производстве. Альтернативой воде систем централизованного водоснабжения может быть вода, расфасованная в емкости по 18,9 л, выпускаемая Кузбасскими производителями. Однако, как показали исследования, имеется ряд обстоятельств, которые препятствуют широкому внедрению указанной воды.
Одним из перспективных направлений в производстве питьевой воды является ее локальная доочистка в системе централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения с применением активных углей (АУ). Работы в этом направлении практически не проводятся и требуют своего практического решения.
Цель работы. Целью настоящей работы является формирование качества питьевой воды путем адсорбционной доочистки ее от хлорфенола и хлороформа.
Задачи работы:
- обосновать целесообразность разработки адсорбционной доочистки
питьевой воды от смеси хлороформа и хлорфенола на основе исследования по
требительских предпочтений населения г. Кемерово в отношении питьевой во
ды, а также на основе анализа химического состава питьевой и речной воды в г.
Кемерово;
- изучить особенности и механизм адсорбции хлороформа и хлорфенола
из индивидуальных растворов и их смеси в равновесных условиях; исследовать
кинетику процесса адсорбции хлороформа и хлорфенола из водных растворов,
при их совместном присутствии, на сорбентах различных марок и определить лимитирующую стадию массопереноса;
провести оптимизацию параметров и режимов сорбционного фильтра на основе фундаментального уравнения внешнедиффузионной динамики адсорбции и экспериментально подтвердить адекватность предлагаемого метода расчета;
разработать технологию адсорбционной доочистки воды от смеси хлороформа и хлорфенола; провести исследования по выбору методов регенерации;
провести оценку качества подготовленной воды и исследовать влияние количества дозировок препаратов йода и селена на качество питьевой воды, подготовленной по различным технологиям.
Объекты исследования: потребительские предпочтения в отношении питьевой воды; образцы водопроводной воды, содержащие хлорфенол и хлороформ; активные угли и полукокс; вода, очищенная по предлагаемой нами технологии; модельные растворы с солями йода и селена.
Методы исследований. При выполнении работы использовались стандартные общепринятые и модифицированные социологические, физико-химические и органолептические методы исследований.
Научная новизна работы.
-
На основе изучения потребительских предпочтений в отношении питьевой воды и анализа химического состава речной воды и воды централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения в г. Кемерово, научно обоснована целесообразность разработки технологии адсорбционной доочистки питьевой воды от хлорфенола и хлороформа.
-
Установлено, что изотермы адсорбции смеси хлорфенола и хлороформа, для всех изученных марок углей имеют S-форму, адсорбционный процесс протекает в основном в микро- и мезопорах адсорбентов по объемному механизму заполнения пор, а в случае полукокса адсорбция идет в макропорах.
-
Показано, что адсорбция водного раствора смеси хлорфенола и хлороформа носит конкурентный характер, механизм процесса определяется, в основном, физической природой, обусловленной неспецифическим дисперсионным и специфическим взаимодействием. Специфическое взаимодействие хлорфенола с поверхностью активного угля обусловлено образованием водородной связи между ОН- - группами хлорфенола и кислородсодержащими функциональными группами АУ.
-
Разработаны физико-химические основы адсорбционной технологии доочистки питьевой воды, содержащей смесь хлорфенола и хлороформа, и предложен метод регенерации отработанных сорбентов, что позволит решить проблему обеспечения населения качественной питьевой водой.
-
Установлено влияния количества дозировок микроэлементов селена и йода при формировании качества воды. Выбраны оптимальные концентрации микронутриентов в питьевой воде.
Практическая значимость. Разработана адсорбционная технология до-очистки водопроводной воды, содержащей смесь хлороформа и хлорфенола, которая внедрена на водоподготовительных сооружениях поселка шахты Ягу-
новская. Разработана модифицированная балльная шкала для органолептиче-ской оценки качества питьевой воды, обогащенной микроэлементами.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на Международной научно-практической конференции "Водоснабжение и водоотведение: качество и эффективность" (Кемерово, 2004, 2006); II Всероссийской научно-практической конференции "Водохозяйственный комплекс России: состояние, проблемы, перспективы" (Пенза, 2004); V Всероссийской конференции молодых ученых "Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии" (Саратов, 2005); Международном конгрессе "Экватек - 2006. Вода: Экология и технология" (Москва, 2006).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ в виде статей и материалов конференций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы (глава 1), экспериментальной части (главы 2 - 4), выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 174 страницах машинописного текста, содержит 31 таблицу и 47 рисунков. Список литературы включает 165 наименование.
