7.2. Природа цветности природных вод (особенности цветности)

Цветность природных вод обусловлена присутствием в них гумусовых веществ, продуктов распада живых и растительных организмов.

Гумусовые вещества можно отнести к полиэлектролитам со слабовыраженными кислотными свойствами. Они относятся к классу органических кислот. Кислотные свойства гумусовых веществ обусловлены наличием в их структуре карбоксильных групп: СООН.

Основные группы гумусовых веществ представлены в нижеследующей таблице 7.

Таблица 7

Фракции гумусо- вых веществ Кислоты	Элементный состав, %
	С	О	N	H
гуминовые	50…62	30…35	2…6	3…6
ульминовые фульвокислоты	55…63	25…30	3…6	2…5
креновые	40…48	44…49	3…5	4…7
апокреновые	43…50	41…45	2…6	5…8

Реакционная способность гумусовых веществ и особенно их предрасположенность к ионному обмену с катионами металлов, особенно щелочных и щелочноземельных доказана многими исследователями. Наиболее реакционно способны функциональные группы. При ионном обмене водород укзанных функциональных групп замещается катионом щелочного (К, Na, Li) или щелочноземельного металла (Са, Mg) с образованием гуматов. Реакция ионного замещения идет по нижеследующим уравнениям:

(COO)₂Mg

R (COOH)_n + Mg²⁺ R +2H⁺

(COOH)_n-2

MgO

R (OH)_n + Mg²⁺ R +H⁺

(OH)_n-1

Карбоксильные группы отличаются от фенольных гидроксилов (ОН)_n тем, что их Н (водород) замещается катионом металла уже при нейтральной реакции, тогда как Н (водород) фенольных гидроксилов лишь при щелочной среде.

Соли гумусовых кислот и одновалентных металлов (K, Na, Li) растворимы в воде и образуют темноокрашенные золи.

Соли гумусовых кислот и двухвалентных металлов (Mg, Ca) не растворимы в воде и находятся в состоянии гелей.

Почему сырьем для адсорбента выбрали глину? – из-за ее способности к ионному обмену. Кристаллическая решетка глины дефектна, т. е. некоторые узлы кристаллической решетки пустые. Их можно заполнить Са, Mg.

Глина легко берет и легко отдает катион Mg. Термообработка происходит при высокой температуре 800^о…900^оС. При температуре равной или более 600^оС идет реакция MgCO₃ MgO+CO₂.

CO₂ проходит через глину образуя мезо и макропоры.

Удельная поверхность 1 см³ ААА = 100…120 м².

У активированного угля – в два раза меньше. Вся поверхность работающая и нужна для последующей активации (все тело гранулы отдает катионы Mg – все!).

Активируем адсорбент раствором магниевой соли MgSO₄, MgCl₂. Магний не токсичен (ПДК для питьевой воды ≤ 50 мг/л).

Почему важна термообработка?

После 950^оС начинается, а после 1100^оС заканчивается перекристаллизация: решетка становится инертной. При 900^оС обеспечивается полная механическая прочность, т. е. ААА не растворяется и не размокает в воде, т. е. материал – «вечный» - пока механически не изотрется.

При сорбционной очистке с помощью ААА в одном сооружении происходят все процессы очистки воды – не нужен ни один коагулянт. Нужна только промывка и активация через 5…6 фильтроциклов водной промывки в том же сооружении, где загружен адсорбент. Фильтроцикл исчисляется сутками, а не привычными для эксплуатационников часами на песчаных загрузках, в связи со снижением грязевой нагрузки.