Автор: Пакидов Алексей Петрович, доктр технических наук, профессор.
Проверка свойств прибора “Водограй” как технического средства доочистки водопроводной воды проводилась с целью установить степень доочистки воды от различных техногенных примесей штатным прибором “Водограй”. Подготовку проб синтетической водопроводной воды проводили на основе требований ГОСТ 2874-82, Руководства ВОЗ и Санитарных норм “Гигиенические требования к качеству питьевой воды”. При доочистке синтетической воды от анионов в качестве добавок применяли соответствующие соли натрия. Добавку на каждый тип аниона вводили отдельно. Концентрации сульфатов, хлоридов и нитратов были выбраны ниже ПДК, иначе срабатывала защита от перегрузок по току прибора “Водограй” вследствие низкого электрического сопротивления воды. При доочистке синтетической воды от катионов в качестве добавок использовали водные растворы азотнокислых солей соответствующих металлов. Одновременно в синтетическую воду вводили соли 2 - 4 металлов на уровне единицы ПДК.
Анализ проб очищенной и неочищенной синтетической воды, а также исходной и очищенной водопроводной воды проводили следующими методами:
- рН-метрия - водородный показатель воды;
- гравиметрический метод - жесткость [мг-экв/л];
- аргентометрический метод - содержание [мг/л] хлорид-иона (Cl-);
- фотометрический метод - содержание [мг/л] сульфат-иона SO42-; нитрат-иона NO3-; нитрит-иона NO2-; фосфат-иона PO43-;
- потенциометрический метод с ион-селективным электродом - содержание [мг/л] фторид-иона F-; цианид-иона CN-;
- атомно-абсорбционным методом - содержание [мг/л] силикатов SiO32-, алюминия Al3+, железа Fe3+, стронция Sr2+, меди Cu2+, марганца Mn2+, кальция Ca2+, магния Mg2+, калия K+, натрия Na+, цинка Zn2+, ртути Hg2+, молибдена Mo6+, бария Ba+, бериллия Be+, мышьяка As+, хрома Cr+, хрома Cr6+, никеля Ni+, селена Se6+, свинца Pb+, кадмия Cd+, серебра Ag+.
Доочистку водопроводной и синтетической воды проводили прибором “Водограй” в штатном режиме, предусмотренном его техническим описанием. Водопроводную воду для очистки в количестве 3 л отбирали из стандартного крана городской водопроводной сети.
Результаты очистки исходной петербургской водопроводной воды без специальных загрязняющих добавок представлены списком из 19 измеренных показателей (рН = 6,6 - 6,9):
- два общих показателя (жесткость и сухой остаток),
- семь видов анионов и десять видов катионов (Табл.1).
Таблица1
N пп. |
Измеряемый показатель |
ПДК мг/л |
С1 - концентрация до очистки, мг/л |
С1/ПДК - степень загрязнения |
C2 - концентрация после очистки, мг/л |
С1/С2 - степень очистки |
1. | Жесткоcть, мг-экв/л |
7 | 0,4 | 0,06 | 0,39 | 1,0 |
2. | Сухой остаток |
1000 | 120 | 0,12 | 170 | 0,7 |
3. | Нитриты (NO2-) |
0,01 | 0,07 | 7 | 0,054 | 1.3 |
4. | Фториды (F-) | 1,5 |
0,03 | 0,02 | 0,03 | 1,0 |
5. | Фосфаты (PO43-) |
2,5 | < 0,01 | < 0,004 | < 0,01 | 1,0 |
6. | Силикаты (SiO2-) |
30 | 0,60 | 0,02 | 0,38 | 1,6 |
7. | Нитраты (NO-) |
45 | 0,19 | 0,004 | 0,10 | 1,9 |
8. | Хлориды (Cl-) |
350 | 10,6 | 0,03 | 8,9 | 1,2 |
9. | Сульфаты (SO42-) |
500 | 13 | 0,026 | 14 | 0,9 |
10. | Марганец (Mn+) |
0,1 | 0,011 | 0,11 | 0,0079 | 1.4 |
11. | Железо (Fe+) |
0,3 | 0,79 | 2,9 | 0,093 | 8,5 |
12. | Алюминий (Al+) |
0,5 | 0,69 | 1,4 | 0,084 | 8,4 |
13. | Медь (Cu+) |
1 | 0,0011 | 0,0011 | 0,0054 | 5,0 |
14. | Цинк (Zn+) |
5 | < 0,0006 | < 0,00012 | < 0,0002 | 3,0 |
15. | Стронций (Sr+) |
7 | 0,032 | 0,0046 | 0,031 | 1,0 |
16. | Магний (Mg+) |
50 | 1,8 | 0,036 | 1,8 | 1,0 |
17. | Натрий (Na+) |
200 | 4,4 | 0,022 | 4,6 | 1,0 |
18. | Кальций (Ca+) |
- | 5,1 | - | 4,8 | 1,1 |
19. | Калий (K+) |
- | 0,29 | - | 0,27 | 1,1 |
Водородный показатель рН в результате очистки несколько повышается на 0,1 -0,2, жесткость практически не изменялась, сухой остаток без фильтрации исходной и очищенной воды через бумажный фильтр увеличился на 30%. Это означает, что на стадии электрообработки и механической фильтрации шлама происходит поступление в воду нерастворенных частиц сорбентов.
Сверх нормы исходная водопроводная вода была загрязнена только тремя веществами: нитритами (NO-) (С1 /ПДК = 7), железом (Fe+) (С1 / ПДК = 2,9) и алюминием (Al+) (С1 / ПДК = 1,4). Заметно уменьшилась концентрация силикатов (SiO2-) - C1 / С = 1,6; нитратов (NO-) - С1 / С = 1,9; меди (Cu+) - С1 / С = 5 и цинка (Zn+) - С1 / С = 3. Остальные загрязняющие вещества практически не изменили своей концентрации. Катионы легких металлов: Na+, K+, Mg+, Ca+ - на катоде не выделяются. Этому мешает выделение водорода. Поэтому очищаемая вода не становится более мягкой. В то же время действие прибора “Водограй” не приводит к вредной деминерализации очищенной воды.
Анализ синтетической воды был начат с измерения водородного показателя рН очищаемой воды на примере трех типов синтетической воды: “кислая” вода с рН <6, “нейтральная” вода с рН = 6 - 9 и “щелочная” вода с рН > 9. В ходе доочистки кислой воды показатель рН возрастал до нормального уровня (6 - 9), что объясняется выделением водорода на катоде в процессе электролиза. При доочистке нейтральной воды величина рН меняется незначительно, а у щелочной воды (показатель рН был увеличен до 11,4 за счет добавления щелочи NaOH) величина рН не изменялась.
В создании синтетических вод в качестве загрязняющих были использованы 7 анионов и 16 катионов (Табл. 2). По сравнению с анализом исходной воды исследовались те же анионы, кроме нитритов, которые были заменены цианидами. Среди катионов повторному исследованию подверглись лишь марганец, медь, цинк и стронций. В исходной синтетической воде их концентрация С1 значительно превосходила концентрацию С1 в исходной водопроводной воде. Степень очистки С1 / С синтетической воды от этих примесей значительно превосходила по величине степени очистки от них исходной водопроводной воды.
Среди анионов загрязнение в исходной синтетической воде свыше одной ПДК имели
- цианиды (С1/ПДК=8), фосфаты (С1/ПДК=1,08)
и силикаты (С1/ПДК=1,5).
Среди катионов:
- кадмий (С1/ПДК=1,0);
- ртуть (С1/ПДК=1,4);
- селен (С1/ПДК=8,8);
- хром (+6) (С1/ПДК=1,14);
- бериллий (С1/ПДК=14,3);
- марганец (С1/ПДК=2,4);
- медь (С1/ПДК=1,0);
- хром (+3) (С1/ПДК=3,2);
- цинк (С1/ПДК=5,4).
У всех перечисленных веществ их концентрация после очистки С2 оказалась ниже ПДК. Только у четырех веществ: силикатов, кадмия, бериллия, марганца, концентрация не стала ниже заданной величины ПДК после очистки. Кроме силикатов от остальных анионов вода очистилась хорошо. Степень очистки как отношение концентраций примесей С1 до и С2 после очистки для анионов изменялась в пределах от 1,2 до 54.
Среди катионов лучше других вода очистилась от тяжелых металлов:
- ртуть (С1/С2=42,4);
- свинец (С1/С2=4,0);
- хром (+6) (С1/С2=6,8);
- хром (+3) (С1/С2=106,6);
- никель (С/С1=2,8);
- молибден (С/С1=50).
Таблица 2
N пп. | Измеряемый показатель | ПДК мг/л |
С1 - концентрация до очистки, мг/л | С1/ПДК - степень загрязнения |
C2 - концентрация после очистки, мг/л |
С1/С2 - степень очистки |
1. | Цианиды (NaCN) |
0,1 | 0,8 | 8 | < 0,05 | >16,0 |
2. | Фториды (NaF) |
1,5 | 0,95 | 0,6 | 0,19 | 5,0 |
3. | Фосфаты (Na3PO4) |
2,5 | 2,7 | 1,08 | 0,05 | 54 |
4. | Силикаты (N2SiO3) |
30 | 45 | 1,5 | 38 | 1,2 |
5. | Нитраты (NaNO3) |
45 | 4,8 | 0,1 | 1,1 | 4,4 |
6. | Хлориды (NaCl) |
350 | 195 | 0,55 | 70 | 2,8 |
7. | Сульфаты (Na2SO4) |
500 | 330 | 0,66 | 13,7 | 24,1 |
8. | Кадмий (Cd(NO3)2) |
0,001 | 0,0010 | 1,0 | 0,00059 | 1.7 |
9. | Ртуть (Hg(NO3)2) |
0,001 | 0,0014 | 1,4 | 0,00033 | 42,4 |
10. |
Селен (Se(NO3)6) |
0,01 |
0,088 |
8,8 |
< 0,010 |
> 8,8 |
11. |
Свинец (Pb(NO3)2) |
0,03 |
0,010 |
0,33 |
< 0,0025 |
> 4,0 |
12. |
Серебро (AgNO3) |
0,05 |
0,016 |
0,32 |
0,00068 |
23,5 |
13. |
Хром (Cr(NO3)6) |
0,05 |
0,057 |
1,14 |
< 0,0084 |
> 6,8 |
14. |
Мышьяк (As(NO3)3) |
0,05 |
0,037 |
0,74 |
0,028 |
1,3 |
15. |
Бериллий (Be(NO3)2) |
0,07 |
1,0 |
14,3 |
0,17 |
5,9 |
16. |
Марганец (Mn(NO3)2) |
0,1 |
0,24 |
2,4 |
0,21 |
1,1 |
17. |
Барий (Ba(NO3)2) |
0,1 |
0,048 |
0,48 |
0,026 |
1,8 |
18. |
Никель (NiNO3) |
0,1 |
0,084 |
0,84 |
0,030 |
2,8 |
19. |
Молибден (Mo(NO3)6) |
0,2 |
0,1 |
0,5 |
0,002 |
50 |
20. |
Хром (Cr(NO3)3) |
0,5 |
1,6 |
9,2 |
< 0,015 |
106,6 |
21. |
Медь (Cu(NO3)2) |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
0,024 |
42 |
22. |
Цинк (Zn(NO3)2) |
5,0 |
2,7 |
5,4 |
0,69 |
3,9 |
23. |
Стронций (Sr(NO3)2) |
7,0 |
5,7 |
0,81 |
3,5 |
1,6 |
Таким образом, прибор “Водограй” является эффективным техническим средством доочистки водопроводной воды от большинства неорганических веществ. Степень доочистки возрастает с ростом концентрации вредных примесей. Прибор превращает кислую воду в нейтральную по величине водородного показателя рН и не допускает полной деминерализации очищаемой воды.
|