Очистка воды от примесей химическое уравнение

на заседании комиссии математического и общего естественнонаучного цикла

Протокол № __ от «__»________2013 г.

Пр. № __от «__»_______ 2013 г.

По дисциплине: «Естествознание»

Наименование работы: «Очистка загрязненной воды»

По специальности:080110 «Банковское дело» (базовая и углубленная подготовка)

Работа рассчитана на 2 часа

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

Тема: «Очистка загрязненной воды»

Цели урока:

1. Образовательная: научиться очищать воду от механических и химических примесей и уметь определять содержание примесей в воде. Закрепить навыки написания уравнений химических реакций диссоциации солей.

2. Развивающая: развивать навыки решения задач, логическое мышление и творческое воображение. Формирование умений пользоваться теоретическими и экспериментальными методами химической науки для обоснования выводов по изучаемой теме.

3. Воспитательная: развитие самостоятельности, взаимопомощи.

Формируемые компетенции: ОК 2, ОК 4, ОК 8, ОК 11.

Литература: , , под ред. Алексашиной 10 класс (базовый уровень) — М.: Просвещение, 2010, Гл.3, §48, стр.146-148. Гл. 4, §62, стр.190-193.

Карпенков естествознание Гл. 5, §3, стр.244-252.

Оборудование: круглодонная колба, термометр, прямой холодильник, аллонж, насадка Вюрца, приемник, перманганат калия, делительная воронка, фильтровальная бумага, спиртовая горелка, электрический чайник, секундомер.

Инструктаж по технике безопасности и проведению эксперимента. (5 мин.)

Контрольные вопросы допуска

1. Назовите способы очистки загрязненной воды.

2. Дайте определение химического загрязнения воды.

3. Перечислите существующие методы очистки воды.

1. Проводим очистку воды разными способами:

Опыт № 1. Очистка воды методом фильтрования.

Приготовьте делительную воронку, поместив в неё фильтр. Вылейте на фильтр воду с механическими примесями. Что наблюдаете?

Опыт № 2. Очистка воды методом перегонки.

Соберите устройство для перегонки воды. Изучите работу прибора. Перегоняем воду с перманганатом калия.

Опыт № 3. Очистка воды методом отстаивания. Набираем воду из под крана и отстаиваем ее в течении 2 суток.

Опыт № 4. Очистка воды методом вымораживания. Воду из под крана наливаем в плоскую посуду и помещаем в морозильную камеру холодильника, когда вода наполовину замерзнет, декантируем незамерзшую часть. Замерзшую воду размораживаем.

1. Результаты очистки анализируем по качеству полученной воды. Проводим серию измерений времени закипания одинакового количества образцов воды (из под крана, профильтрованную, вымороженную, отстаявшуюся, перегнанную, бутилированную) в электрическом чайнике.

2. Результаты оформляем в виде диаграммы.

3. Делаем выводы о качестве воды и использованных методах очистки.

Форма отчета о работе: диаграмма и выводы в тетради для лабораторных работ.

Краткие теоретические сведения

Получение чистой воды – очень важная проблема. Чистая вода необходима многим отраслям современной промышленности, она используется для проведения многих технологических процессов. Очищенная питьевая вода применяется в бытовых целях. В природной воде всегда имеются механические примеси и растворённые вещества. Вода – прекрасный растворитель и поэтому невозможно встретить в природе жидкую «чистую» воду, то есть ту воду, в которой не растворены неорганические и органические вещества. В результате жизнедеятельности человека количество загрязняющих воду веществ постоянно растёт, и на сегодняшний день их насчитывается более 50 000. Поэтому проведение тестов на определение концентрации такого количества химических веществ, которые могут присутствовать в воде, просто невозможно.

Традиционно для оценки качества воды используют физические, санитарно — бактериологические и химические показатели.

К физическим показателям относят температуру, запахи и привкусы, цветность и мутность.

К санитарно-бактериологическим показателям относят бактериальную загрязнённость воды, загрязнённость кишечной палочкой, содержание в воде токсичных и радиоактивных микрокомпонентов.

К химическим показателям относят водородный показатель воды рН, жёсткость и щёлочность, минерализацию, а также содержание главных ионов. Качество воды определяется содержанием ионов, обуславливающих жёсткость воды, а также ионов тяжёлых металлов Рb2+, Рg2+, Cr3+, Fe3+, SO42-, Cl-, Mg2+, которые часто встречаются.

Технологии очистки воды и принципы работы очистных устройств можно условно разделить на физико-химические, биологические и механические.

Химический процесс очистки воды, как правило, заключается в ее хлорировании или озонировании. Иногда, в особых случаях, используются и иные технологии.

Сейчас способ очистки воды хлорированием уже устарел и постепенно уходит в прошлое, но раньше он повсеместно применялся на крупных станциях водоподготовки. Озонирование же – технология хоть и хорошая, но весьма дорогостоящая и сложная, поэтому широкого распространения он не имеет.

Существуют и другие химические способы очистки воды, применяемые индивидуально. Есть специальные препараты, входящие в различные комплекты выживания, с помощью которых можно обрабатывать небольшие объемы загрязненной и изначально непригодной для употребления воды.

Под физическими способами очистки воды подразумевается, как не сложно догадаться, некое физическое воздействие. Простейшей физической технологией водоочистки можно назвать, пожалуй, кипячение. Кипячение, с одной стороны, полностью очищает воду от любых болезнетворных организмов, но с другой стороны, такой принцип очистки воды не позволяет избавиться от различных химических загрязнений и может применяться лишь в ограниченных объемах.

Другая технология физической очистки – это облучение воды ультрафиолетом. Надо отметить, что это актуальный и современный метод очистки воды, применяемый массово на крупных объектах водоочистки. В процессе очистки воды облучением уничтожаются все вредные микроорганизмы, а вода при этом не обрабатывается вредными для здоровья химикатами.

Технология вымораживания заключается в том, что чистая вода замерзает быстрее раствора солей.

Механические технологии водоочистки предполагают использование всевозможных фильтров. Фильтры бывают разные: грубые – для очистки воды от крупного мусора и песка – и тонкие – позволяющие отфильтровать очень мелкую пыль, а некоторые механические устройства очистки воды помогают удалить даже химические примеси и микроорганизмы.

Биологический метод очистки воды заключается в использовании микроорганизмов, способных питаться органическими веществами и тем самым уничтожать их, очищая воду от коллоидных примесей и тонких суспензий.

Конечно, при применении новых методов очистки воды вышеперечисленные способы, для достижения наилучшего результата, как правило, комбинируются. Фильтры высокотехнологичных устройств очистки воды могут сочетать в себе и химические, и механические, и биологические принципы работы.

Современные системы очистки воды бывают, как правило, многоступенчатыми, и в каждой его «ступени» применяется последовательно тот или иной метод очистки воды от загрязнений. В статьях этого раздела мы более подробно осветили все эти современные методы очистки воды.

Биологические методы очистки воды заключаются в том, что микроорганизмы в процессе переработки органики, являющейся для них питательными веществом, воздействуют на процессы окисления и восстановления различных органических субстанций. Подобные субстанции образуют коллоидные системы или тонкие суспензии, рассеянные в канализации. В ходе такой переработки сточных вод, микроорганизмы очищают воду от твердых и жидких продуктов жизнедеятельности человека и хозяйственно-бытовых органических загрязнений.

Очистные системы, реализующие биологические методы очистки воды условно можно подразделить на естественные и искусственные сооружения:

1. Очистные системы, обрабатывающие воду в условиях, приближенных к естественным обстоятельствам.

Суть их работы заключается в том, что очистные сооружения фильтруют сточные воды через почву или водоемы. Таким образом, при помощи данных систем можно очищать как поля орошения или фильтрации, так и естественные проточные водоемы (пруды, ручьи и т. д.).

В отличие от искусственных систем очистки воды, здесь микроорганизмы обеспечиваются кислородом, поступающим извне, без каких-либо дополнительных способов аэрации.

2. Очистные системы, работающие в искусственно созданных условиях.

Биологический метод очистки воды в данных системах заключаются в том, что микроорганизмы очищают сточные воды в аэротенках, а также аэро — и биофильтрах. В процессе функционирования искусственно созданных систем, микроорганизмы могут дышать кислородом благодаря механической аэрации или диффундированию кислорода через поверхность очищаемых вод (реаэрации).

Такая очистка воды более интенсивна, чем та, что проводится в естественных условиях. Она способствует более быстрому развитию микроорганизмов и, соответственно, благотворно влияет на активность их работы.

Физико-химические методы очистки воды используются для обеззараживания жидкости и ликвидации органических частиц, образующих мелкодисперсные и коллоидные массы в канализационных системах. Помимо того, химическая водоочистка позволяет избавиться от нежелательных ионов, кислот и оснований.

Физико-химическая очистка воды основывается на:

· фильтрации и гиперфильтрации;

· флокуляции и коагуляции;

Если не вдаваться в подробности, не пытаться рассматривать все нюансы физических и химических методов очистки воды и объяснить все общедоступным языком, то можно выделить такие принципы очистки воды.

Видео:Галилео | Очистка воды 🚰 [Water purification]Скачать

Фильтрация как способ химической водоочистки

Смысл фильтрации состоит в том, что при помощи некоторых средств (например, ионообменных смол) можно отделить от жидкости загрязняющие вещества и элементы и тем самым произвести физико-химическую очистку воды.

Проходя через фильтр для очистки воды, содержащий слабо — и сильнокислотные катиониты и аниониты, жидкость очищается за счет того, что при вступлении в реакцию обмена, нежелательные элементы и частицы оседают на ионообменных смолах.

Данный метод химической очистки воды достаточно полезен тем, что он позволяет выделить из жидкости вполне определенные вещества и оставить те элементы, которые в фильтрации не нуждаются.

Видео:Методы очистки сточных водСкачать

Гиперфильтрация

Физико-химическая очистка воды посредством гиперфильтрации, заключается в применении метода обратного осмоса. Суть процесса состоит в том, что специальная мембрана позволяет очень тщательно отсеять загрязняющие элементы и пропустить чистую воду. Гиперфильтрация как правило нуждается в заблаговременной механической очистке воды от крупных частиц.

Видео:Опыты по химии. Очистка воды перегонкойСкачать

Флокуляция и коагуляция

Флокуляция и коагуляция – химические методы очистки воды, вызывающие взаимодействие химических элементов с коллоидными и мелкодисперсными примесями, позволяющее очистить воду посредством вступления их в соответствующую реакцию. После подобной очистки, в воде появятся некие «хлопья», которые без каких-либо затруднений можно механически удалить или отфильтровать.

Видео:Принцип работы гидроциклона для очистки воды от механических примесейСкачать

Нейтрализация

Этот химический метод очистки воды состоит в применении нейтрализующих веществ (соды, извести, аммиака и так далее). Вступая во взаимодействие с загрязняющими воду элементами, щелочные реагенты позволяют очистить жидкость от различных кислот.

Видео:Химические свойства воды/часть 1/химия 8 классСкачать

Деструкция

Деструкция – это разложение нежелательных веществ на вполне безвредные составляющие.

Физико-химические методы очистки воды достаточно разнообразны и способы их применения зависят от потребностей и финансовых возможностей заказчиков.

Электрохимическая очистка воды базируется на окислительно-восстановительных реакциях и представляет собой, собственно, воздействие электрического тока на сточные воды. Если говорить более доступным языком, можно сказать, что сильный ток делит воду на «живую» и «мертвую» и тем самым очищает ее.

Электрохимическая очистка воды достаточно экономична и весьма распространена в России в связи с тем, что может быть довольно продуктивной при очень маленьких финансовых затратах. Тем не менее, за рубежом, подобный метод не используется для бытовых вод, а применяется исключительно для промышленной очистки воды.

Электрохимическая очистка воды позволяет уничтожить все микроорганизмы, но при этом, она может негативно повлиять на различные органические вещества. В связи с тем, что в воде могут содержаться совершенно разные микроорганизмы и вещества, а точный анализ сточных вод, как правило, не делается, результат воздействия тока на эту воду никто предсказать не сможет. Соответственно, из-за непредсказуемой реакции веществ в воде, в ходе ее очистки могут получиться не очень безопасные соединения.

Очистка воды серебром известна людям уже много веков и благотворное воздействие серебра используется повсеместно. Бактерицидное действие металла связано с тем, что ионы серебра соединяются с оболочками бактерий и их ферментными системами и тем самым очищают воду.

Тем не менее, мало кому известно, что очистка воды серебром – далеко не самый идеальный способ дезинфекции, несмотря на рекламные похвальбы различных средств массовой информации в адрес таких установок очистки воды. Дело в том, что серебро – это ни что иное, как тяжелый металл, и оно может повредить здоровью не меньше, чем свинец, кобальт и иные подобные, подчас ядовитые, вещества. Серебро может постепенно накапливаться в нашем организме, что впоследствии способно привести к отравлению металлом.

Очистка воды серебром может остановить рост бактерий – именно такое – бактериостатическое – действие оказывают разрешенные концентрации серебра (50 мкг/л). Убить микроорганизмы смогут только очень высокие концентрации серебра, однако для очистки воды они запрещены. Кроме того, некоторые микроорганизмы нечувствительны к серебру, поэтому, независимо от объемов используемого металла, они будут размножаться.

Соответственно, серебро нельзя назвать идеальным материалом для очистки воды. Серебро уместно скорее не для очистки, а для долгого хранения воды в различных удаленных от источника воды объектах, вплоть до космических станций. Также серебро можно использовать для производства очистительных фильтров, созданных с применением активированного угля. В данном случае серебро поможет избежать накопления на фильтре бактерий. Микроорганизмы очень любят органические вещества, накапливающиеся на фильтре, а серебро позволит предотвратить их рост.

Видео:Водоочистка КОАГУЛЯЦИЕЙ от Мутности и Цветности. Очистка Воды На Даче и Дома. Теория и практика.Скачать

Доведение воды до состояния питьевой

Наиболее эффективным методом подготовки питьевой воды является метод очистки воды по принципу обратного осмоса. С помощью этого метода можно проводить глубокую очистку воды со степенью очистки 97-99%. Разделение воды и содержащихся в ней веществ достигается с помощью полупроницаемой мембраны. Сами мембраны изготавливаются из различных материалов, например, полиамида или ацетатцеллюлозы и выпускаются в виде полых волокон или рулонов. Через микроскопически малые поры этих мембран (размер порядка 0,0001 микрона), могут пройти только молекулы воды и кислорода, а микроорганизмы, растворенные в воде соли и органические соединения и т. п. задерживаются мембраной.

Перед подачей воды на обратноосмотическую мембрану её необходимо предварительно подготовить: отфильтровать механические примеси и, при необходимости, очистить от хлора. Всё необходимые задачи в комплексе решаются с помощью бытовых (под кухонную мойку), коммерческих (кафе, рестораны и т. п.) и промышленных (высокопроизводительных) обратноосмотических систем. Особые преимущества этих систем заключаются в их высокой экологической безопасности.

При очистке воды методом обратного осмоса получают питьевую воду высшего качества без применения для очистки химических реагентов!

На практике при решении задачи получения чистой воды для бытовых или производственных нужд, требуется обязательное проведение анализа состава воды. И только после него можно говорить о выборе методов очистки воды и о количестве ступеней очистки, входящих в систему.

Видео:Умягчитель воды обычный или кабинетного типа что выбратьСкачать

Химия очистки воды, химические реакции и реагенты

Видео:8 класс. Массовая доля растворенного вещества. Решение задач.Скачать

ТОВАРЫ

7 типов фильтров от железа — 7 преимуществ. Цена в СПб

1. Сапфир-Br/м — ручное управление, низкая цена, энергонезависимость,
2. Сапфир-Br/нс — ручное управление, энергонезависимость, нижний слив для консервации на зиму для дач, корпус — пищевая нержавейка
3. Сапфир-Br/в — ручное управление, низкая цена, энергонезависимость, для водопровода
4. Сапфир-Br-А/р — автоматическое управление, клапан Runxin, низкая стоимость,
5. Сапфир-Br-А/л — автоматическое управление, клапан Logix обслуживаемый, срок службы 10-12 лет,
6. Сапфир-Br-А/к — автоматическое управление, клапан Clack обслуживаемый, срок службы 10-12 лет, для водопровода
7. Сапфир-Br-А/нс — автоматическое управление, клапан Logix обслуживаемый, корпус — нерж сталь, легко мыть поверхность, для чистых производств

Ионообменные фильтры предназначены для удаления из воды ионов, концентрация которых превышает нормативы. Чаще всего это ионы кальция, магния, железа, марганца, органических и других примесей.

Блок автоматического дозирования реагентов предназначен для химической обработки воды. Основные элементы установки — насос-дозатор Tekna, импульсный счетчик воды.

Видео:Химия 8 класс (Урок№14 - Вода в природе и способы её очистки.Физические и химические свойства воды.)Скачать

1. Реакции окисления

Такие примеси, как органические вещества, ионы металлов в низших степенях окисления, а также бактерии, легко удаляются (обезвреживаются) химическими методами очистки воды. Рассмотрим наиболее часто применяемые реагенты, их достоинства и недостатки, а также характерные химические реакции в процессах очистки воды.

Хлор, Cl₂

Хлорирование является наиболее распространенным методом окисления и обеззараживания (дезинфекции) воды. В процессе хлорирования вода практически полностью освобождается от железа, под воздействием хлора легко разрушаются и гуматы, и лигно-гуминовые вещества, и другие органические соединения железа (Fe 2+ ), переводя последнее в легкогидролизуемые соли трехвалентного железа, которые быстро выпадают в осадок.

Хлор также легко окисляет марганец (Mn 2+ ), различного вида органические соединения, сероводород. Основной недостаток данного метода – сложность транспортирования и хранения больших объемов жидкого и высокотоксичного хлора. Поэтому в качестве альтернативы чистому хлору используют водные растворы гипохлоритов, и чаще всего для окисления и обеззараживания воды применяют гипохлорит натрия.

Гипохлорит натрия, NaOCl

Гипохлорит натрия позволяет осуществлять безопасное хлорирование очищаемой воды, поэтому гипохлорит натрия можно назвать «мягким» хлорирующим агентом. Обычно, гипохлорит натрия получают в виде концентрированного раствора пропусканием хлора через водный раствор гидроокиси натрия. Другим способом является электрохимический способ получения NaOCl . Как и чистый хлор, гипохлорит переводит железо (Fe 2+ ) в железо (Fe 3+ ):

2 Fe(HCO₃)₂ + NaOCl + H₂O = 2 Fe(OH)₃ (осадок) + 4 CO₂ (газ) + NaCl

Гипохлорит натрия также окисляет марганец (Mn 2+ ), органику, сероводород и обеззараживает воду. Удобен в применении как в промышленных масштабах, так и для установок водоочистки индивидуального пользования.

Кислород воздуха, О₂

Самый распространенный и доступный реагент для окисления, однако он имеет недостаточную химическую активность при нормальных условиях, поэтому ограниченно используется в водоочистке. Но есть примеси, удаление которых сравнительно легко окисляется кислородом – это железо (Fe 2+ ) и марганец (Mn 2+ ).

Взаимодействие этих примесей в низших степенях окисления с кислородом воздуха переводит их в окисленную форму, которая легко (особенно в присутствии каталитических систем) взаимодействует с водой (гидролизуется) и переходит в малорастворимые соединения, которые выпадают в осадок. Частички осадка укрупняются и накапливаются на поверхности частиц засыпного материала в фильтрах обезжелезивателях, а затем легко удаляются простой обратной промывкой фильтра.

Озон, О₃

Озон близок к кислороду, но гораздо более химически активен и при этом не привносит в воду посторонние химические вещества. Использование озона позволяет наряду с обеззараживанием достигнуть обесцвечивания воды, окисления железа и марганца, устранить посторонние привкусы и запахи воды. Стоит отметить очень высокую скорость реакции, даже по сравнению с таким окислителем, как хлор, и возможность получение озона на месте использования.

Основной недостаток – большой удельный расход электроэнергии, потребляемый озонаторами, а также сложность и достаточно высокая стоимость оборудования.

Перманганат калия (марганцовокислый калий, марганцовка), KMnO₄

Перманганат калия (всем известная аптечная марганцовка) широко используется в водоподготовке как окислитель железа и марганца. Дозируется либо путем введения в трубопровод, подводящий исходную воду в фильтр обезжелезиватель, либо подачей раствора перманганата на стадии регенерации загрузки в фильтрах -обезжелезивателях.

Однако, слив воды при регенерации фильтров в локальные станции биологической очистки сточных вод недопустим, так как может привести к гибели бактерий, перерабатывающих канализационные стоки.Марганцовокислый калий иногда применяется в сочетании с гипохлоритом натрия.

К недостаткам перманганата калия следует отнести то, что он является достаточно дорогим реагентом, а кроме того существует опасность его передозировки, поэтому не исключена возможность вторичного загрязнения воды опасными для здоровья человека соединениями марганца.

Видео:🔥 Экстремальный метод ОЧИСТКИ ВОДЫ. На случай апокалипсиса.Скачать

2. Реакции ионного обмена

Ионный обмен используется для замещения ионов вредных примесей воды на безвредные. Различают анионообменный и катионообменный способы очистки воды. Наиболее часто катионный обмен применяют для снижение жесткости воды, а анионный обмен — для улавливания анионов слабых органических кислот (органики — продуктов естественной трансформации в земной коре древесины и растительных остатков). Реагентами в процессах ионного обмена являются специальные материалы — ионообменные смолы.

После насыщения ионообменных смол ионами вредных примесей требуется проводить их регенерацию растворами реагентов. В процессах водоподготовки для регенерации ионообменных смол чаще всего используется раствор пищевой соли. При этом происходит обратный процесс ионного обмена: ионы вредных примесей замещаются ионами Na + — при катионном обмене и ионами Cl — — при анионном обмене. Фильтры ионного обмена легко масштабируются, поэтому производительность этого метода практически не ограничена.

Более подробно об ионитах читайте на страничке ионообменные смолы.

Видео:Как ЛЕГКО понять Химию с нуля — Массовая доля вещества // ХимияСкачать

3. Реакции нейтрализации

Реакция нейтрализации с применением подщелачивающих либо подкисляющих веществ также используется для очистки воды. В качестве подщелачивающих веществ чаще всего используют разбавленный раствор каустической соды (едкого натра) NaOH или пищевой соды (бикарбоната натрия) Na₂HCO₃.

В качестве подкисляющих веществ обычно применяют растворы слабых органических кислот, например, лимонной кислоты или разбавленный раствор минеральной кислоты, например, серной. Как правило, этим методом корректируют кислотно-щелочной баланс, нарушения которого, например, возникают в процессе очистки воды от тяжелых металлов.

Видео:Реакции металлов с кислородом и водой. 8 класс.Скачать

Химическая очистка воды

Качество воды из природных источников определяют по наличию в ней веществ органического и неорганического происхождения, микроорганизмов, и характеризуют различными физическими, химическими, бактериологическими и биологическими показателями. Ощутимое превышение даже одного показателя может стать причиной недомогания и даже серьезного расстройства здоровья человека. Для водоочистки применяют различные методы или их комбинацию. Выбор способа зависит от состава водного раствора, целей водоподготовки и конечного назначения воды. Химическая очистка воды позволяет удалить растворенные химические соединения из пресной воды путем образования труднорастворимых комплексов с электролитами.

Видео:Как очистить воду: "Проще простого!"Скачать

Какие методы очистки воды существуют

Несоответствие качества воды источника требованиям потребителя определяет выбор методов обработки воды. Загрязняющие вещества присутствуют в воде в разных формах, принцип удаления каждой из которых имеет особенности.

Методы водоподготовки делят на основные четыре группы.

1. Химический способ очистки воды введением реагентов.
2. Физические фильтрация, отстаивание, процеживание или обработка ультрафиолетом.
3. Физико-химическое комплексное устранение загрязнителей.
4. Использование биоорганизмов для нейтрализации примесей.

В основу всех химических методов очистки воды положены процессы перевода растворенных и взвешенных примесей в нерастворимую форму либо их разрушение до безопасных составляющих с помощью вводимых веществ. Выпадающий в ходе химической реакции осадок загрязнителей удаляют фильтрованием или другим физическим способом.

Очистка воды физическими методами проводится на предварительных стадиях водоподготовки и предполагает освобождение водного раствора от крупных взвешенных включений, которые могут нарушить правильную работу фильтров тонкой очистки. Применение физических способов подготовки для более глубокой водоочистки возможно, но нецелесообразно ввиду малой производительности процессов.

Физико-химические методы являются самой большой группой способов водоочистки. Они совмещают процессы химической очистки воды с последующим удалением загрязнителей применением физических явлений. Множество технологий и комплексный подход позволяет удалять самые разные примеси в любом агрегатном состоянии, растворенные газы, коллоидные частицы органики, ионы тяжелых металлов.

Использование для очистки воды отдельных микроорганизмов — перспективное направление избавления водных растворов от примесей разной природы. Главной особенностью биологического варианта очистки можно указать возможность подбора бактерий, микроорганизмов и простейших под имеющийся химический состав водного раствора. Среда, в которой происходит эффективная очистка воды биоматериалом, носит название активный ил. Процессы биоочистки могут протекать аэробно и анаэробно. Все зависит от особенностей жизнедеятельности микроорганизмов.

Видео:Физические и химические свойства водыСкачать

В чем заключается химическая очистка воды

Химическая водоочистка основана на химических реакциях реагентов с загрязняющими веществами в водном растворе и их обезвреживании путем перевода в неопасные формы или связывании в нерастворимые комплексы. Химические процессы при очистке воды идут с одинаковой скоростью в любом объеме жидкости, потому этот метод считается эффективным и производительным. Химическая очистка воды на предприятиях лежит в основе обеспечения оборотного водоснабжения и обезвреживания промышленных вод.

Несмотря на великое разнообразие загрязняющих элементов, их соединений и формы присутствия в водном растворе очистка воды от химических загрязнений проводится на основании трех видов химических реакций с удаляемыми элементами:

• Нейтрализация кислотной или щелочной реакции водного раствора.
• Окисление загрязнителей и патогенных микроорганизмов.
• Восстановление ионов металлов и токсичных веществ.

Видео:как очистить воду от растворенной глины в колодцеСкачать

Нейтрализация, как метод очистки воды

Нейтрализация основана на оптимизации кислотно-щелочного баланса за счет реакции нейтрализации между кислой и щелочной средой с образованием солей. Этот метод чаще всего находит применение при химической очистке отработанной воды на производстве, так как вода из скважины или природных источников обычно имеет нейтральную среду и корректировки рН не требует. После очистки воды химическими реакциями нейтрализации она становится пригодной для повторного запуска в технологическую схему и безопасной для природы.

Технологии метода применяют смешение сточных промышленных вод разных сред для взаимной нейтрализации либо введение реагентов для создания кислотной или щелочной реакции. В качестве химических агентов при нейтрализации кислотности среды применяют гидроокиси щелочных металлов K и Na, гидроксид аммония NH4OH, карбонат натрия или соду Na2CO3, известковое молоко или гидроксид кальция Ca(OH)2. Выбор реагента зависит от концентрации и кислотного состава отработанной воды: преобладания сильных или слабых кислот. Химические компоненты для очистки щелочных стоков представляют собой растворы кислот или газы с кислой реакцией NO2, SO2, CO2. Технология пропускания отработанных кислых газов через промышленные стоки выполняет сразу две функции: нейтрализацию воды и очистку газов.

Для реализации технологических схем водоочистки методом нейтрализации применяют специальное оборудование для химической водоподготовки: накопители, осветители, отстойники. Выбор схемы химической очистки воды нейтрализацией зависит от климатических условий, природной рН среды водоемов, длительности хранения отработанных вод.

Способ водоподготовки — окисление

Окисление занимает главенствующую позицию среди технологий химической очистки воды. Под действием сильных окислителей — хлора и его соединений, перманганата и бихромата калия, озона, перекиси водорода — меняется форма целевых веществ на неопасную, токсичные формы переходят в безвредные, погибает патогенная микрофлора. С помощью химической очистки воды окислением можно связать те соединения, которые проблематично извлечь любыми другими способами.

Обработка воды хлорсодержащими соединениями чаще всего встречается в технологических схемах химической водоподготовки на производстве и в потребительском водоснабжении. Бактерицидные свойства хлора гарантируют, что на качество воды не повлияет сложный транспортный путь доставки воды по трубопроводам от насосной станции до конечного потребителя. Хлорреагенты дешевы и всегда в наличии. Вместе с хлорирующими веществами часто вводят аммиак и аммонийные соли для предотвращения образования хлорфенольных соединений с неприятным запахом и привкусом.

Добавление перманганата калия способствует разрушению органических веществ, образующих хлорпроизводные с резким неприятным запахом. Однако химическая очистка питьевой воды хлором должна осуществлять под строгим контролем дозирования реагента, так как хлор ядовит и может образовывать токсичные соединения при взаимодействии с растворенными в воде веществами. Перед подачей такой воды потребителю ее дехлорируют SO2, гипосульфитом, сульфитом натрия или адсорбцией на активированном угле.

В последнее время на передовые позиции выходит озонирование, в несколько раз превышающее по эффективности химическую обработку воды хлорирующими веществами. Благодаря высокому окислительному потенциалу озон окисляет даже те вещества, которые обычно не окисляются другими реагентами. Длительность контакта озона с водой не превышает 10 — 15 минут, а дополнительные соединения при этом не образуются. Так как озон поступает в воду с большим количеством воздуха, одновременно происходит аэрирование воды. В результате очистки от химических загрязнений озонированием вода приобретает свежий привкус и запах, характерный для поверхностных или ключевых вод наилучшего качества. Взрывоопасность и сложность получения в необходимом количестве тормозят процесс повсеместного внедрения озона как химического реагента очистки воды. При озонировании необходимо строго соблюдать технику безопасности на очистных сооружениях во избежание негативных последствий.

Метод восстановления

На практике часто применяют комбинированные методы химической водоподготовки, сочетающие хлорирование воды на первичных стадиях очистки и обработку озоном при подаче потребителю.

Метод восстановления при химической очистке воды используют реже окисления, но он позволяет провести подготовительные процессы перевода окисленных форм токсичных хрома, ртути, мышьяка, переходных и тяжелых металлов никеля, свинца в молекулярное состояние для последующего отделения с помощью физико-химических методов флотации, коагуляции, отстаивания и связывания на фильтрах для химической очистки воды. Этот метод эффективен при высокой концентрации легко восстанавливаемых элементов в природном источнике или промышленной отработанной воде.

Видео:Очистка воды методом заморозки. Вода для кристаллов.Скачать

Универсален ли химический метод очистки воды

Химическая очистка воды не является универсальным и санитарно надежным методом водоподготовки. Устранение с помощью реагентов загрязнителей и выравнивание рН среды наиболее применимо в системах оборотного водоснабжения на промышленных производствах. Окислители не устраняют загрязнения, а переводят их в другие соединения, требующие применения физических или физико-химических методов для удаления осадков из водного раствора. Применяя химические реагенты для очистки воды нужно быть уверенным, что их действие не приведет к образованию новых нежелательных загрязнений, ухудшающих органолептические показатели воды. Только комплексный подход при выборе методов водоочистки, основанный на химическом анализе загрязнителей дает полноценную очистку воды от всех видов примесей и растворенных веществ.

📺 Видео

Желтеет вода? Очистка воды от железа 27мг (бочка+колонна) своими рукамиСкачать

8 простых способов, которые помогут очистить воду, если нет бытового фильтраСкачать

Целебные свойства водородной воды (научные исследования)Скачать

Колиморфные бактерии: как определять, чем опасны, откуда поступают в воду и почвуСкачать