Способы очистки воды

Воду можно очистить несколькими способами. Какие из них мы должны использовать для эффективной очистки питьевой воды?

Чтобы правильно ответить на этот вопрос, важно знать в каждом конкретном случае, от чего нужно очищать воду. Это можно определить с помощью химического и бактериологического анализа, но, как правило, такие исследования достаточно дороги и в некоторых случаях можно обойтись без них. Рассмотрим самые распространенные способы очистки воды.

Следует отметить, что в большинстве случаев очистка воды с помощью фильтра проводится не одним методом, а их комбинацией. Именно такой комплексный подход дает наилучшие результаты.

Механическая фильтрация

Самый простой способ очистки воды. Механическая очистка воды заключается в улавливании частиц нерастворенных веществ за счет разницы в размерах самих частиц и каналов фильтрации, по которым протекает очищенная вода. Проще говоря, вода проходит через своего рода «сито».

Размер частиц, задерживаемых фильтром, зависит от диаметра каналов в фильтрующем материале, через которые протекает вода (т. Е. От размера отверстий в «сите»).

Например, колонки, заполненные гранулированным активированным углем с диаметром гранул 0,1-1 мм (100-1000 микрон), могут эффективно улавливать частицы примерно одинакового размера. Большинство нерастворимых в воде частиц намного меньше по размеру, от 0,1 до 20 микрон. Это правда, что микроорганизмы не улавливаются механической фильтрацией, поскольку их размер составляет от 0,4 до 3 микрон.

Механическая фильтрация широко используется на городских водоочистных сооружениях. Этот вид фильтрации особенно необходим при заборе воды из открытых источников: рек, озер и водохранилищ.

В городских квартирах механическая фильтрация представлена ​​применением предварительных фильтров (prefilters).

Ионный обмен

Ионный обмен — это частный случай сорбции заряженных молекул (ионов), когда поглощение одного иона сопровождается выходом другого иона из сорбента в раствор. Затем ион, присутствие которого в воде нежелательно, фиксируется на сорбенте. Таким образом, одни ионы «заменяются» (назовем их «вредными») другими (назовем их «безвредными»).

Сорбенты, работающие по этому механизму, называются ионообменными материалами или ионообменниками. Ионообменники способны удалять некоторые растворенные соли из воды, заменяя их другими солями (например, соли кальция и магния могут быть заменены солями натрия).

Ионный обмен чаще всего используется при очистке воды для удаления катионов тяжелых металлов (таких как свинец), которые опасны для здоровья человека, и для избавления от нитратов.

Важной особенностью ионообменных смол является их обменная способность, то есть способность «заменять» определенное количество «вредных» ионов. Одно из основных свойств ионообменных смол — их способность к регенерации при исчерпании «ресурса».

Обратный осмос

Обратный осмос — это очистка воды с помощью мембран обратного осмоса. При этом типе очистки вода пропускается через мембрану (своего рода «сито»), поры которой пропускают воду, но не пропускают растворенные в ней загрязнения (хотя устройство не пропускает никакие загрязняющие вещества — ни вредных, ни вредных). ни полезно).

Система обратного осмоса производит воду очень высокой чистоты (похожую на дистиллированную). Даже одновалентные ионы, такие как натрий и хлор, можно удалить из воды с помощью обратного осмоса.

Установки обратного осмоса всегда должны содержать активированный уголь, поскольку сама мембрана не задерживает легколетучие низкомолекулярные органические вещества (например, хлороформ) и бактерии.

Качество воды, фильтруемой таким устройством, стабильное.

Однако у этого метода есть несколько недостатков:

• во-первых, установки обратного осмоса очень дороги (стоимость — от 100 долларов и выше);
• Во-вторых, как правило, они имеют небольшую емкость (20-25 литров в сутки) и поэтому в некоторых случаях требуют установки накопительного бака;
• В-третьих, вода перед мембраной обратного осмоса должна проходить тщательную механическую фильтрацию;
• В-четвертых, вода после такой обработки становится «слишком чистой» и не содержит необходимых организму микроэлементов, что требует добавления их в воду после фильтрации;
• В-пятых, при работе системы обратного осмоса до 50-75% очищенной воды сбрасывается в канализацию. На выходе пользователь получает всего 25-30% воды. Правда, вода очень хорошо очищается.

Электрохимическая очистка

В его основе лежат сложные окислительно-восстановительные реакции, протекающие в воде под действием сильного электрического тока и приводящие к образованию так называемых «живая» и «мертвая» вода.

Этот метод экономичен, так как позволяет получать высокие урожаи при низких затратах.

Электрохимическая очистка широко распространена в России, но не применяется в стране на Западе (применяется только для промышленной очистки, но не для очистки питьевой воды).

Электрохимическая очистка фактически очищает воду от любых микроорганизмов. Но он также разрушает некоторые органические вещества. Более того, поскольку точный состав исходной воды неизвестен, никто не знает, как вещества в ней реагируют друг с другом под действием сильного электрического тока. В результате этих реакций могут образовываться полностью «несъедобные» соединения.

Дистилляция

Менее распространенный вид очистки воды. В системах дистилляции вода сначала испаряется, а затем конденсируется.

Дистилляция — это процесс очистки жидкости, который включает испарение жидкости с последующей конденсацией водяного пара. Таким образом, разделение многокомпонентных жидких смесей на различные структурные фракции происходит путем частичного испарения смеси и конденсации образующегося пара.

Метод дистилляции отделяет жидкости от растворенных твердых веществ или жидкостей с очень разными точками кипения. Дистиллированная вода относительно чистая, но процесс дистилляции довольно дорог.

Системы дистилляции также обязательно должны содержать активированный уголь, поскольку другого способа удалить легколетучие органические вещества с низкой молекулярной массой (например, хлороформ) нет.

Сорбция. Сорбенты. Сорбционные фильтры

Сорбция — это поглощение загрязняющих веществ из газа или жидкости твердыми веществами, называемыми сорбентами.

Процесс сорбционной очистки заключается в пропускании газа или жидкости через сосуд, заполненный сорбентом — сорбционным фильтром. При правильном выборе метода фильтрации и сорбента достигается желаемый эффект — удаление вредных примесей из газа или жидкости. Так работают противогазы и фильтры для воды.

Не будет преувеличением сказать, что сорбционные фильтры — это в первую очередь фильтры с активированным углем. Активированные угли — наиболее широко используемые сорбенты, производимые в миллионах тонн в год. Это универсальные сорбенты, предназначенные для удаления примесей различной химической природы.

Активация позволяет получить сорбент с площадью пор около 1000-1500 квадратных метров на 1 грамм углерода. Эти чрезвычайно высокие значения объясняют чрезвычайно высокую эффективность активированного угля.