Методы очистки воды

Питьевая вода

Существует целый ряд методов очистки воды, однако не все они пригодны для того, чтобы использовать ее в дальнейшем в питьевых целях. Поэтому, чтобы очистить воду, которую потом можно пить без вреда для здоровья, прежде всего, следует установить причину ее загрязнения. Для этого можно использовать не только дорогие бактериологический и химический анализы, но и другие, гораздо более дешевые приемы.

Ниже пойдет речь о самых распространенных способах очистки воды.

Механическая фильтрация

Пожалуй, самый популярный метод очистки воды — это механическая фильтрация, основывающаяся на улавливании взвешенных в воде нерастворенных веществ. Фильтрация происходит благодаря тому, что эти частицы имеют больший размер, чем каналы фильтра, по которым проходит очищаемая вода. То есть вода, попросту, очищается через своеобразное «сито». Диаметр каналов в материале, из которого изготавливается водоочиститель, должен быть меньшим, нежели диаметр частиц, которые необходимо задержать. Например, если очиститель заполнен гранулированным активированным углем, диаметр гранул которого 0,1 – 1 мм или 100 — 1000 микрон, он способен очищать воду от частицы аналогичного размера. Однако, вода часто бывает загрязнена частицами меньшего размера, равными 0,1-20 микрон, а микроорганизмы имеют размер 0,4 — 3 микрона – потому задержать их в процессе механической фильтрации очень сложно.

На муниципальных станциях водоочистки наиболее часто применяется именно метод механической фильтрации, он особенно эффективен, когда забор воды происходит из открытых источников: озер, водохранилищ, рек. А в городе для очистки воды используются предфильтры, предназначенные для предварительной очистки.

Доочистка воды при помощи фильтра происходит при помощи сочетания нескольких способов– комплексный подход к проблеме позволяет получить наилучшие результаты.

Ионный обмен

Данный метод очистки воды происходит в результате того, что в состав сорбента входят ионы, которые, растворяясь, поглощают заряженные частицы, входящие в воду. Таким образом на сорбенте фиксируются все ионы, присутствие которых в воде нежелательно, а в воде вместо небезопасных для здоровья появляются, если можно так выразится, «безвредные» ионы. Сорбенты, которые работают по такому механизму, принято называть ионитами или же ионообменными материалами. Принцип замещения позволяет также замещать находящиеся в воде соли другими солями. Например, солями натрия могут замещаться соли магния и кальция.

Ионный обмен используют преимущественно в тех случаях, когда возникает необходимость удалить из воды катионы тяжелых металлов, небезопасных для человеческого здоровья (таких, как свинец) и нитраты.

При помощи ионитов также можно сделать жесткую воду более мягкой, удалив из нее избыточные ионы магния и кальция.

Следует отметить, что данная система очистки воды может применяться в течение длительного времени, поскольку ионообменные смолы способны к регенерации.

Обратный осмос

Очистка воды, которая происходит благодаря обратноосмотической мембране, называется обратным осмосом. В процессе обратного осмоса вода пропускается через мембрану, напоминающую сито. Ее поры пропускают воду, но задерживают растворенные в ней примеси, включая ионы хлора и натрия (однако, как вредные, так и полезные).

Вода, полученная при помощи обратного осмоса имеет высокую степень очистки (близка к дистиллированной).

Содержание активированного угля в обратноосмотических установках обязательно, поскольку сама по себе мембрана не способна задержать высоколетучую низкомолекулярную органику (например, хлороформ) и бактерии.

Вода, очищенная при помощи такой установки имеет довольно стабильное качество, но и этот метод не лишен негативных сторон. Во-первых, очистка воды с его помощью довольно дорога (минимальная цена установки — 100$). Во-вторых, производительность обратноосмотических установок низкая, не превышает 20-25 л в сутки. Кроме того, перед очисткой воды данным способом, ее необходимо подвергнуть механической фильтрации. Следует также отметить, что данная система очистки удаляет из воды и жизненно необходимые микроэлементы, да и в дренаж уходит как минимум половина, а иногда и ¾ очищаемой воды.

Электромеханическая очистка воды

Основа данного метода очистки воды — сложные окислительно-восстановительных реакции, осуществление которых возможно при наличии сильного электрического тока, воздействующего на воду. В результате данного метода очистки используется вода, которую ученые условно называют «мертвой» и «живой». Данный способ не требует значительных финансовых затрат и довольно производителен.

Популярная в России электрохимическая очистка не известна обывателям Западных стран, где она используется исключительно в промышленных целях.

Однако, этот метод имеет и отрицательные черты, ведь он приводит не только к уничтожению микроорганизмов, но и разрушению органических веществ. А если учесть тот факт, что точный состав воды, которую необходимо очистить как правило, неизвестен, установить, какие реакции произойдут между содержащимися в ней веществами под воздействием сильного электрического тока точно невозможно. Таким образом, исключить вероятность появления небезопасной для здоровья воды практически невозможно.

Дистилляция

Принцип работы дистилляционных систем прост: очистка жидкости происходит за счет ее испарения, а затем конденсации пара. Данная система позволяет разделить жидкие многокомпонентные смеси на фракции, которые благодаря частичному испарению смесей и конденсации образующихся паров отличаются по составу.

Метод дистилляции позволяет отделить от жидкости растворенные в ней твердые вещества, а также отделить жидкости друг от друга, если их температура кипения значительно отличается. Но, хотя вода, получаемая в его результате достаточно чистая, процесс дистилляции стоит дорого. Помимо этого, в дистилляционных системах непременно должен содержаться активированный уголь, поскольку только он дает возможность устранить из воды низкомолекулярную высоколетучую органику (хлороформ, например).

Сорбация. Сорбенты. Собрционные фильтры

Сорбция – это процесс поглощения примесей из жидкости или газа твердыми телами — сорбентами.

Сорбционная очистка состоит в том, что газа или жидкость пропускаются через сосуд, который заполнен сорбентом. Этот сосуд называют сорбционным фильтром. При правильном выборе режима фильтрации и сорбента из жидкости или газа устраняются все вредные примеси. На принципе сорбции основана работа фильтров для воды и противогазов.

В наше время в качестве основного сорбента чаще всего используют уголь, преимущественно активированный. Именно активированный уголь, выпускаемый по несколько миллионов тонн в год позволяет избавиться от примесей разнообразной химической природы. Причина высокой эффективности активированных углей в том, что процесс активации дает возможность получить сорбент, площадь пор которого составляет 1000-1500 метров квадратных на 1 г угля.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *