Metodele chimice de purificare a apei. Dezinfecția și oxidare
oxidanti Proprietăți utilizate în tratarea apei.
Una dintre cele mai rasprostanenie în lumea tehnologiilor de tratare a apei este un tratament chimic al apei oxidanți. Utilizarea de oxidanți este îndreptată spre rezolvarea unor probleme complexe cu apă - dezinfecție, corectarea croma, turbiditate, gust și miros. oxidanti de dozare in apa este utilizat pe scară largă în diferite etape de tratare a apei, ca mod de albire, dezodorizat, coagulare, indepartarea fierului, demanganation oxidare sterilizarea și reducerea apei. Acțiunea oxidanti depinde de pH și temperatură și prezența și proporțiile dificultăților și compușii ușor oxidabile. acțiune oxidant Eficacitatea determinat prin produsul concentrației sale și timpul de expunere (CHT, mg / l * min). C
Cel mai frecvent utilizat în oxidanti de tratare a apelor includ O2 oxigen. O3 ozon. clor Cl2. Dioxid de clor ClO2. hipoclorit de sodiu NaOCI, hipoclorit de calciu Ca (ClO) 2. KMnO4 permanganat de potasiu și peroxid de hidrogen H2 O2.
1. Oxigen Air O2
Oxigen - un agent de oxidare relativ slab. Capacitatea sa de oxidare nu se aplică efectiv substanțelor organice, precum și pentru un număr de microorganisme aerobe este o componentă necesară a existenței mediului. Oxigenul este efectiv oxidează ioni anorganici număr dizolvat, cum ar fi fier și mangan. oxigen atmosferic are nevoie de aceste metale în cea mai mare stare de valență, facilitând lor hidroliză și tranziție insolubilizare pentru filtrarea ulterioară. Utilizarea oxigenului este larg răspândită în tratarea apei menajere și comerciale, în primul rând în sistemele de îndepărtare a fierului și demanganation. saturația Stadiul de oxigen a apei din aer a avut un nume comun - aerarea apei. Incapacitatea de oxigen pentru a oxida substanțele organice incluse în protoplasmei celulare diferite microorganisme predeterminate lipsa unei proprietăți dezinfectante oxidanți puternici caracteristice. Hidrogenul sulfurat este un agent de reducere relativ puternic, acesta poate fi oxidat numai cu oxigen, în prezența catalizatorilor.
Ozonul - una dintre cele mai puternice oxidanti utilizate în tratarea apei. tratarea apei cu ozon duce la o descompunere mai rapidă a substanțelor organice, albire, dezinfectare, mirosuri și arome eliminând în comparație cu clor utilizate în mod convențional. Spre deosebire de tratamentul tradițional al apei cu clor, ozon singur nu formează un produs secundar toxice de oxidare. Capacitatea de oxidare ridicat al ozonului se bazeaza pe luminozitate readucere atom de oxigen activ O3 → O2 + O. Ozonul oxidează în mod substanțial toate metalele de oxizi. Ozone - gaz instabil se descompune rapid în apă, pentru a forma oxigen. Această proprietate face ca o parte avantajul - siguranța ecologică a ozonului, pe de altă parte dezavantaj - lipsa de prelungire a timpului de dezinfectare de acțiune. Dozajele de ozon pentru a controla conținutul bacterian în zona 1,5 până la 3 mg / l pentru controlul conținutului de virus - între 3 și 5 mg / l, timpul de păstrare este de 5-10 min.
O importanță deosebită este acordată clorurarea pH-ului, deoarece aceasta face valoarea ei determină compușii de clor în apă și activitatea sa. Dizolvarea clorului molecular în apă are loc cu formarea acidului hipocloros și acid clorhidric prin reacția: Cl2 + H2O = HOCI + HCI. Acidul hipocloros se poate disocia HOCl → H + OCI -. Cantitatea de clor elementar, acid hipocloros și anion OCI - denumit clor activ liber. Acid clor și hlornovasistaya - oxidanți puternici care intră apă în reacția de oxidare cu agenți de reducere, - fier, mangan, hidrogen sulfurat, sulfydami, nitrați, cianurile, amoniac, substanțe organice.
Frecvent apa este prezentă sub formă de bicarbonat bivalent de fier (Fe 2+) este oxidat cu clor într-o hidroliză clorură ferică-l în hidroxid insolubil. Reacția chimică de oxidare a fierului feros este după cum urmează: 2Fe (HCO3) 2 + Cl2 + Ca (HCO3) 2 → 2Fe (OH) 3 ↓ + CaCl2 + 6CO2 (0,69 mg Cl2 / mg Fe). Această reacție are loc cel mai eficient la pH neutru, aceasta duce la o scădere în apă și acidulare datorită degajării de dioxid de carbon liber. reacției de oxidare de fier anorganic este foarte rapid, în timp ce pentru complexe organice de reacție fier continuă în mod substanțial mai lent.
mangan bivalent (Mn 2+) clor oxidat și o soluție apoasă de acid hipocloros la solubil dioxidul tetravalent mangan (Mn 4+). Reacția are loc după cum urmează: Mn 2+ + Cl2 + 4OH - → MnO2 ↓ + 2CI - + 2H2O (1,29 mg Cl2 / mg Mn). Reacția are loc în mod eficient într-un mediu alcalin la un pH de la 8 la 10, pH-ul este coborât decelerarea spre indicatorul neutru. Astfel, mai mare pH-ul, cu atât mai rapid rata de oxidare mangan. În mediul acid al reacției încetinește la o încetare completă.
anion sulfura (S 2) și hidrogen sulfurat H2S, adesea sunt prezente în compoziția apei subterane. În funcție de valoarea pH-ului și doza de clor la oxida impuritățile de sulf coloidal sau acid sulfuric (sulfati). Reacția de oxidare este după cum urmează: H2 S + Cl2 → S ↓ + 2HCI (2,1 mg Cl2 / mg H2 S). Reacția rezultată produce sulf coloidal, necesitând coagulare sau filtrare. Odată cu creșterea dozelor de clor activ până la 8,4 mg / kg de reacție se termină cu formarea de acid sulfuric și de sulfați: H2S + 4Cl2 + 4H2O → H2 SO4 + 8HCl (mg Cl2 8,4 / mg H2 S). Pentru îndepărtarea completă a hidrogenului sulfurat dozei de clor activ in mod normal ar trebui să fie de aproximativ 5 mg / kg H2 S.
3.4 Nitrit (sarea acidului azotos)
Reacția acidului hipocloros și oxidarea nitrit se termină nitriților în nitrați (NO3 -) acidifierea mediului: NO2 - + HClO → NO3 - + HCI (1,54 mg Cl2 / mg NO2 -).
Reacțiile de oxidare cu clor (acid hipocloros), cianură (CN -) se extinde într-un mediu alcalin la un pH peste 8,5, și este după cum urmează: CN - + Cl2 + 2OH - → CNO - + 2CI - + H2O (2,73 mg Cl2 / mg CN -).
reacția totală dintre amoniu și complex de clor și mai multe trepte pentru a forma mono, di și trei cloramina când există insuficiente clor liber (produse de oxidare incompletă a organicele acidului hipocloros) și este descris în etapa finală, după cum urmează: 2NH4 + + 3Cl2 → N2 + 6CL - + 8H + (7,6 mg Cl2 / mg NH4 +).
Dioxid de clor - puternic tip oxidant oxigen. oxida în mod eficient hidrogen sulfurat și sulfuri în toate statele moleculare, inclusiv organice, inhibă creșterea bacteriilor, oxida fier, mangan, substanțe organice. Capacitatea Oxidant de dioxid de clor decât clorul molecular. dioxidul de clor este reacționat cu amoniac, dar oxideaza ioninitrit ionilor de azotat. Dioxidul de clor este adesea utilizat pentru a elimina mirosurile provocate de compuși organici de origine naturală, în special compușii fenolici. Spre deosebire de clor, care formează cu fenol și clorofenoli un miros neplăcut specific, dioxidul de clor îmbunătățește proprietățile organoleptice ale apei și miros -Taste oxidare fenol la acizi organici. Procedeu de tratare a apei dioxidul de clor nu produce produșii de oxidare a materiei organice toxice.
Dizolvat Mn mangan 2+ este oxidat de dioxid de clor pentru a forma insolubil bioxid de mangan tetravalent. La pH> 7 pentru oxidarea 1 mg mangan trebuie 2,5 mg de dioxid de clor. Viteza reacției de oxidare mangan crește odată cu creșterea în mediu alcalin.
Dizolvat fier feros Fe 2+ este oxidat cu dioxid de clor pentru a forma trivalentă Fe 3+. hidrolizat în hidroxid de fier Fe (OH) 3. precipitate îndepărtate prin filtrare: ClO2 + 5Fe 2+ + 13H2 O -> 5Fe (OH) 3 + Cl - + 11H +. Viteza reacției de oxidare de fier crește odată cu creșterea alcalinitatea mediului. La pH> 5 pentru oxidarea 1 mg de fier trebuie 1,3 mg dioxid de clor.
4.3 sulfuri, hidrogen sulfurat
Surse de sulfuri în procesele de recuperare a apei apar în timpul descompunerii bacteriene a substanțelor organice naturale. dioxidul de clor al reacției de oxidare a anion sulfurat se extinde pentru a forma sulf coloidal în intervalul de pH 6,5-8,5: 2ClO2 + S 2- -> SO4 2- + 2CI -. Pentru oxidarea hidrogenului sulfurat necesită 1 mg 5,2 mg dioxid de clor. sulf coloidal necesită coagulare în continuare și filtrare.
5. Hipoclorit de sodiu NaClO
6. hipoclorit de calciu Ca (ClO) 2
hipoclorit de calciu conține mai clor și mai stabil decât hipoclorit de sodiu. Atunci când este dizolvat în apă formează hidroxid de calciu, în plus față de acid hipocloros, rezultând o soluție de reacție puternic alcalină. Hipoclorit de calciu se utilizează în același timp ca un agent oxidant puternic, agent dezinfectant și apă alcalinizare. Utilizarea hipoclorit de calciu, îmbunătățește duritatea apei, de carbonat de stabilizare capacitatea de tamponare a apei și a echilibrului chimic.
7. permanganat de potasiu KMnO4
permanganat de potasiu este convenabil care nu formează substanțe cu miros neplăcut, nu dă efecte secundare. Soluțiile sale permit stocarea pe termen lung. Datorită acțiunii puternic oxidantă a consumat în primul rând asupra interacțiunii cu substanțele organice și anorganice în apă, care împiedică acțiunea dezinfectantă. În afară de efectul de dezinfectare este mai mic decât clorul și ozonul. De aceea, pentru dezinfectarea apei permanganat de potasiu este rar utilizat singur. Este folosit pentru a traduce sărurile de fier bivalent și mangan în stare tetravalentă, în care acestea sunt ușor hidrolizate. Un dezavantaj al permanganat de potasiu sunt costurile ridicate și riscul deficitului de supradozaj, deoarece mangan în apa de băut este standardizat la 0,05 mg / l.