1.2.Методы химической очистки воды: химические реакции

Очистка воды химическим способом относится к третичной стадии процедуры водоочистки, при которой из нее удаляют излишествующие фосфаты (способ препятствует нежелательному росту водорослей). Химические реакции очистки воды от тяжелых металлов предусматривают удаление загрязняющих неорганических промышленных веществ, таких как ионы тяжелых металлов. Специализированных процессов, которые используют для удаления из стоков металлов, существует довольно много. Самыми востребованными являются цементация, флокуляция, химическое осаждение, жидкостная экстракция, выпаривание, биологические и электрохимические операции, мембранные процессы. Кроме этого, есть методы, предусматривающие одновременное использование сразу нескольких способов..

1.2.1 Процессы окисления

Природная вода содержит различные органические вещества и биологические загрязнения. Они придают ей цветность, запах, привкус, служат источником заражения болезнетворными микроорганизмами. В воде также содержатся в виде раствора катионы тяжелых металлов низшей валентности, например, железо и марганец, анионы в высшей валентности и растворенные газы, например, гидросульфаты и сероводород. Одним из путей улучшения качества воды является обработка ее окислителями. Первоначально окислители применялись с целью обеззараживания (дезинфекции) воды и лишь позднее для улучшения цветности, вкуса, привкуса и запаха (для обесцвечивания, дезодорации, обезжелезивания и деманганации воды).

Основными окислителями, используемыми в водоподготовке, являются:

• кислород воздуха;

• хлор-газ Сl₂;

• другие галогены: Br, I;

• диоксид хлора СlO₂;

• гипохлорит натрия NаClO;

• гипохлорит кальция Са(СlО)₂;

• хлорная известь (хлорид-хлорат кальция);

• хлорамины;

• озон О₃;

• перманганат калия KMnO₄;

• оксид водорода H₂O₂.

Кислород является достаточно слабым окислителем. Он практически не действует на растворенные органические вещества, а для биологических объектов является необходимым элементом их существования и размножения. В то же время кислород окисляет растворенные в воде катионы тяжелых металлов (железо и марганец) до их высших валентностей, при которых они легче гидролизуются и затем удаляются фильтрованием. Другие, более сильные окислители не только окисляют неорганические ионы, но и дезинфицируют и дезодорируют воду .

В мировом масштабе первое место среди дезинфицирующих воду веществ занимает хлор и его соединения.

Эффективность действия любых окислителей определяется произведением их концентрации и времени воздействия. Существенное значение имеют: температура воды, наличие различных неорганических веществ, а также соотношение концентраций трудно- и легкоокисляемых соединений в воде.

Хлор действует на органические вещества, окисляя их, и на бактерии, которые погибают в результате окисления веществ. Хлорирование воды требует наличия систем транспортировки и хранения хлора.

Для увеличения продолжительности бактерицидного действия хлора и предотвращения образования хлорфенольных запахов в воду наряду с хлором вводят аммиак. При его взаимодействии с хлорноватистой кислотой, которая образуется при хлорировании воды, получается монохлорамин который, гидролизуясь, образует сильный окислитель – гипохлоритный ион .

Недостатком этого способа является образование вредных продуктов – хлоритов и хлоратов – и бoльшая стоимость по сравнению с хлором (и озоном).