Окислы хлора, полученные при электролитическом расщеплении растворов NaCI, отличаются инактивирующей способностью, несколько превышающей активность хлорсодержащих препаратов. Активность электролизованных растворов может быть значительно повышена путем увеличения концентрации водородных ионов электролиза, что достигается применением ионитовых мембран.
Ключевые слова: основные методы очистки, безреагентный метод, электролиз, гипохлорит натрия, гипохлорит кальция, эффективность обеззараживания питьевой воды.
Chlorine oxides obtained by electrolytic cleavage of NaCI solutions differ in inactivating ability, slightly exceeding the activity of chlorine-containing preparations. The activity of electrolysed solutions can be significantly increased by increasing the concentration of hydrogen ions of electrolysis, which is achieved by using ion exchangers.
Keywords: basic cleaning methods, reagentless method, electrolysis, sodium hypochlorite, calcium hypochlorite, the efficiency of disinfection of drinking water.
Перспективность электролитического метода обеззараживания воды обусловлена его надежностью в эксплуатации, простотой и достаточной экономичностью [2]. К настоящему времени закономерности электролитического обеззараживания воды, содержащей бактерии и вирусы, изучены достаточно полно, разработаны конструкции электролизных установок, начаты их промышленное изготовление и применение на водопроводных станциях. Обычно при электролитическом разложении поваренной соли среда растворов находится в пределах 10-11, что способствует взаимодействию хлора со щелочью, образующейся в этих условиях. Электролиз в таких параметрах сопровождается получением форм хлора по своей активности, идентичных продуктам, присутствующим при обработке воды хлорной известью [1, 3].
Анализ электрохимических процессов дает основание утверждать, что снижение химической активности электролизованных растворов NaCl связано главным образом с образованием щелочной среды, преимущественно за счет NaOH, приводящей к появлению малоактивных в окислительном отношении натриевых солей хлорноватой и хлорной кислот. Вместе с тем химическая активность продуктов электролиза может быть значительно повышена за счет изменения активной реакции среды и в частности, путем увеличения концентрации ионов водорода. Так, известно, что чем меньше рН раствора, тем больше обнаруживается в электролизате двуокиси хлора, отличающейся большим окислительно-восстановительным потенциалом.
Основными компонентами гипохлоритных растворов в щелочной, нейтральной и слабокислой средах являются гипохлориты и хлорноватистая кислота. Соотношения между этими формами изменяются в соответствии со значениями рН, например, при рН 6,0 в растворе присутствуют преимущественно HCIO, а при рН 9,0 – малоактивный компонент CIO. При высокой кислотности электролизата образуется высоко реакционные соединения – хлористая кислота, отличающаяся более выраженной стабильностью и активностью, чем хлорноватистая. Кроме того, при этой величине рН в растворе образуются и др. продукты с высоким окислительно-восстановительным потенциалом. Даже небольшое уменьшение концентрации водородных ионов уже приводит к образованию менее эффективных веществ (хлорноватистой кислоты NaCIO), а при рН 7,0-12,0 отмечается еще больше снижение активности продуктов электролиза в связи с образованием малоактивных хлоратов.
Для изучения процессов инактивации токсина продуктами электролиза был изготовлен электролизер с двумя электролитическими ячейками. Электродами служили графитовые стальные пластины общей площадью 50 см2, расстояние между которыми составляло 10,5 см. конструкция прибора позволяла использовать различные ионитовые мембраны, что давало возможность существенно изменять электролитические процессы и приводило к образованию в электродных камерах электролизатов, отличающихся значительными рН. Электролиз осуществлялся с применением 0,5 н. раствора NaCI. Образующиеся соединения хлора определяли с помощью йодометрического метода. Кроме того, для дифференцированного определения окислов хлора использовали арсенометрический способ, позволяющий раздельно определить гипохлориты, хлориты и хлораты. В качестве катализатора применили OsO. Полученные результаты выражали в миллиграмм – эквивалентах на 1 мл.
Образцы воды заражали токсическими концентрациями яда, равными 2,5*10 ДЛМ/л, а затем вносили реагент. Токсичность растворов определялась титрованием на мышах до введения реагента и через двукратные промежутки времени с 15 с до 32 мин. Экспериментальная доза реагента, которая приводила с максимальной деструкции токсина в течение 30 мин, была названа нами инактивирующей или эффективной.
Исследования показали, что электролиз растворов NaCI без применения мембран сопровождается повышением щелочности: в начале процесса рН достигает 8,0-10,0. При этих условиях электролиза вряд ли можно было ожидать получения высокоактивных в химическом отношении веществ. Действительно, установлено, что в таких случаях в электролизате преимущественно присутствуют малоактивные хлораты, гипохлориты и в очень незначительной степени – высокоактивные хлориты, концентрация которых не превышала 0,04 мг/экв/мл. В этих экспериментах рН не превышал 1,6 и равнялся в среднем 1,4. Активность полученных электролизатов была в значительной мере выше, чем в опытах без мембран. Оценивая влияние физических факторов воды на процессы деструкции токсина продуктами электролиза поваренной соли, следует отметить что наибольшее значение имеет цветность воды. Подобные закономерности отмечены в опытах, где использовались продукты электролиза с применением мембран. Однако доза окислов хлора в данных условиях была значительно меньше, но по мере увеличения цветности воды эта разница все больше возрастала.
Выводы
Окислы хлора, полученные при электролитическом расщеплении растворов NaCI, отличаются инактивирующей способностью, несколько превышающей активность хлорсодержащих препаратов. Активность электролизованных растворов может быть значительно повышена путем увеличения концентрации водородных ионов электролиза, что достигается применением ионитовых мембран.
Литература:
- Денисова, Т.П. Биотестирование загрязнителей водной среды. – Иркутск, 2006. – 32 с.
- Зайцев, О.Б. Влияние природного состава питьевой воды на состояние здоровья населения // Окружающая среда и здоровье населения: матер. III Всероссийской научно-практ. конф. – Пенза, 2006. – С. 89-92.
- Калашников И.А. Водоснабжение из поверхностных водоемов – потенциальная угроза здоровью водопользователей // VII Межд. конгресс «Вода, экология и технология»: тез. докл. – М., 2006. – С. 916-917.
