разное

Всего четыре группы

Примеси каждой группы обладают специфи­ческими особенностями, и потому для их уда­ления требуются определенные технологичес­кие приемы водоочистки и контроля, независи­мо от их количеств и степени изученности.

В первую группу входят нерастворимые в воде примеси, величина частиц которых 10-4 см и больше, образующие в воде так назы­ваемые взвеси. Взвеси обусловливают мут­ность воды, а в некоторых случаях и ее цвет­ность. Сюда относятся глинистые вещества, карбонатные породы (мел, гипс), ил, мелкий песок, малорастворимые гидроксиды метал­лов, некоторые органические вещества, план­ктон и т. д.

Среди взвешенных частиц могут присутст­вовать бактерии (в том числе болезнетвор­ные) и вирусы. На поверхности частиц могут находиться радиоактивные вещества, и сами взвеси иногда являются токсическими соеди­нениями. Полнота удаления этих примесей из воды зависит от степени ее осветления.

Системы, образованные примесями пер­вой группы, кинетически неустойчивы: не­растворимые вещества удерживаются во взве­шенном состоянии динамическими силами потока воды. Они попадают в водоемы в ре­зультате размывания окружающих пород и смыва почв. Интенсивность оседания приме­сей зависит от свойств системы.

В состоянии покоя они оседают, образуя осадки различной плотности.

Для удаления примесей этой группы ис­пользуют физико-химические процессы, рас­считанные на выведение из воды веществ, на­чиная от тонких взвесей и кончая крупными частицами. Это процессы адгезии (прилипа­ние примесей к поверхности сорбентов и зер­нистых инертных материалов), агрегации и седиментации (укрупнение частиц при помо­щи специальных реагентов с последующим осаждением), флотации (всплывание на по­верхность воды в результате образования на­сыщенных газами сгустков). С этой целью применяют механические способы — отстаи­вание, микропроцеживание, фильтрование идр.

Вторая группа объединяет примеси, нахо­дящиеся в коллоидном состоянии и в виде вы­сокомолекулярных соединений. Это кристал­лические или аморфные вещества. Высоко­молекулярные вещества представлены линей­ными, спиральными и разветвленными мак­ромолекулами различной степени гибкости. Размер частиц таких примесей (степень дис­персности) составляет 10-5...10-6 см. К приме­сям, образующим вторую группу, относятся минеральные и органо-минеральные части­цы почв, различные формы гумусовых ве­ществ, которые придают воде окраску. Гумус вымывается из лесных, болотистых и торфя­ных почв в природные водоемы или образует­ся в самих водоемах в результате жизнедея­тельности водных растений.

В щелочной среде соли этих соединений, образованные щелочными металлами, хоро­шо растворяются в воде. Их можно рассмат­ривать как электролиты, и для очистки от них воды используют те же процессы, что и для очистки от загрязнений четвертой груп­пы (см. далее). В нейтральной и слабокислой средах отдельные молекулы гумусовых кис­лот укрупняются благодаря межмолекулярно­му координированию их полярных групп и образуют коллоидные системы.

К этой же группе могут быть отнесены ви­русы и другие микроорганизмы, в том числе болезнетворные (патогенные) бактерии, ко­торые по своим размерам приближаются к коллоидным частицам, удаление их из воды чрезвычайно важно.

Примеси, входящие во вторую группу, ха­рактеризуются особыми молекулярно-кине - тическими свойствами, а вследствие более мелких размеров их самопроизвольное оседа­ние крайне затруднено. Чтобы ускорить этот процесс, в воду добавляют специальные ве­щества — коагулянты. При содействии пос­ледних примеси теряют свою устойчивость в растворе, слипаются, укрупняются и выпада­ют в осадок в виде хлопьев. После этого их мо­жно удалить из воды. Предварительное при­менение больших доз хлора, озона или дру­гих окислителей повышает качество обраба­тываемой воды, так как при этом устраняют­ся вещества, придающие ей цветность, гиб­нут микроорганизмы и, что особенно важно, улучшается протекание процессов укрупне­ния частиц и их оседания.

При исследовании процессов водоподго - товки ученые установили, что существуют ве­щества, которые могут значительно повысить и ускорить действие коагулянтов. Такие веще­ства названы флокулянтами. Один из наибо­лее действенных флокулянтов, по составу род­ственный обыкновенному песку, — активная кремнекислота. Небольшие количества этого вещества (до 5% от дозы коагулянта) ускоря­ют образование хлопьев, способствуют более быстрому и полному оседанию их.

В третью группу входят растворенные в во­де газы и органические соединения — как био­логического происхождения (например, гу - миновые кислоты и вульвокислоты), так и вносимые со стоками промышленных пред­приятий и населенных пунктов (различные продукты жизнедеятельности и отмирания плесневых грибов, бактерий, водорослей, а также фенолы и другие органические соеди­нения). Вещества третьей группы придают во­де самые разнообразные привкусы и запахи, а иногда и окраску. Размеры этих веществ — 10-6...10-7 см. В процессе очистки воды они ве­дут себя как молекулярнорастворимые, хотя многие из них при иных условиях легко обра­зуют коллоидные системы и даже взвеси. При­меси, относящиеся к третьей группе, являют­ся гомогенными системами. Некоторые из них, вносимые сточными водами, токсичны.

Молекулы растворенного соединения мо­гут существенно изменять взаимодействие между молекулами воды и сами взаимодейст­вовать между собой не так, как в чистом веще­стве. Кроме того, они могут связываться с во­дой химически, образуя прочные или легко диссоциирующие соединения, существую­щие лишь в растворе. Обычно основную роль в них играет водородная связь.

Нередко в воде растворены газы, не вступа­ющие с ней в химические реакции, например кислород, азот, метан, благородные газы и др. Тогда их поведение подчиняется общим физи­ческим закономерностям для таких систем, например, уменьшается растворимость с рос­том температуры воды и т. д. Другие газы обра­зуют с водой химические соединения. Амми­ак (гидроксид аммония) — соединение щелоч­ного характера. Сероводород и оксид углеро­да (IV) придают воде кислотные свойства. Та­ким образом, свойства каждой конкретной си­стемы, относящейся к данной группе, зависят в известной мере и от химических особенно­стей входящих в нее компонентов.

Наиболее эффективными процессами уда­ления из воды веществ третьей группы явля­ются аэрирование, окисление, адсорбция.

Растворенные в воде газы и летучие органи­ческие вещества (легкие бензины, некото­рые органические сернистые соединения, ни­зкомолекулярные эфиры, карбонильные со­единения и др.) удаляются аэрированием во­ды — продуванием сквозь нее мелких пузырь­ков воздуха.

Растворенные в воде одно - и многоатом­ные фенолы, большинство продуктов органи­ческого синтеза, гуминовые кислоты и вуль - вокислоты разрушают действием сильных окислителей.

Многие вещества, входящие в данную группу, выводятся из воды с помощью акти­вированных углей. Применение последних основано на том, что молекулы растворимых в воде примесей вступают во взаимодействие с высокопористой поверхностью углей и бо­лее или менее прочно на ней закрепляются (сорбируются). Какизвестно, наактивирован - ном угле хорошо сорбируются гидрофобные соединения, к которым относятся углеводоро­ды нефти, ароматические углеводороды и их производные (хлорфенол), хлорированные уг­леводороды и другие соединения, растворяю­щиеся в воде в небольших количествах.

Для адсорбционного извлечения из воды низкомолекулярных соединений можно при­менять мелкопористые угли, для удаления ве­ществ с более крупными молекулами, напри­мер гуминовых кислот и вульвокислот, — крупнопористые угли либо специальные ио­нообменные материалы гранулированной или волокнистой структуры.

Четвертая группа объединяет вещества, диссоциирующие в воде на ионы. Это преи­мущественно соли неорганических кислот — очень распространенные, почти обязатель­ные компоненты примесей всех природных вод. Степень их дисперсности составляет 10-7...10-8 см.

При выборе метода удаления нежелатель­ных ионов следует учитывать, что реакции ме­жду ионами практически необратимы, если в

Результате их взаимодействия образуется ве­щество в виде газа, осадка или малодиссоции- рованного соединения.

Техника очистки воды от примесей, входя­щих в четвертую группу, сводится к связыва­нию ионов, подлежащих удалению, в мало­растворимые или слабодиссоциированные соединения.

Применяют также ионообменные реак­ции, протекающие на поверхности твердой фазы (на ионообменных смолах). Такие про­цессы целесообразны в тех случаях, когда уда­ляемые ионы необходимо удержать на нерас­творимом в воде материале, заменив их без­вредными ионами. Освобождение воды от ионных примесей можно осуществлять так­же переводом ее в твердую фазу (выморажива­ние, образование газгидратов), добавлением не смешивающегося с водой вещества для об­разования двух слоев — воды и растворителя. В последнем и скапливаются эти примеси. В некоторых случаях целесообразно приме­нять метод электродиализа, основанный на увеличении направленной подвижности ио­нов в электрическом поле, благодаря чему об­легчается их удаление из воды.