Научная статья на тему 'Стандартизация доз коагулянтов и хлорной извести при одновременном коагулировании и перехлорировании воды в полевых условиях'

Стандартизация доз коагулянтов и хлорной извести при одновременном коагулировании и перехлорировании воды в полевых условиях Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
149
7
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Гигиена и санитария
Scopus
ВАК
CAS
RSCI
PubMed
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Стандартизация доз коагулянтов и хлорной извести при одновременном коагулировании и перехлорировании воды в полевых условиях»

обнаружила заметного увеличения педикулеза; среди обработанных хозяйственным мылом педикулез увеличился почти вдвое.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что мыло ДДТ является весьма эффективным средством борьбы с педикулезом.

Жалоб на раздражающее или иное неблагоприятное действие мыла ДДТ не было. Наоборот, отмечено, что мыло ДДТ по сравнению с хозяйственным обладает лучшими растворяющими (отмывающими) свойствами в отношении жирной угольной пыли, минеральных масел и т. п., а также уменьшает жесткость воды (в наших условиях, где жесткость воды достигала 97°, мыло ДДТ представляло особенную ценность). Кроме того, при мытье головы мылом ДДТ было отмечено, что свежие и «старые» гниды легче отпадают от волос и вычесываются. Это было подтверждено и в лабораторных условиях.

Лабораторные испытания тех же образцов мыла ДДТ на вшах показали, что вши, находясь на кусочках ткани, выстиранных мылом ДДТ, независимо от способов стирки и последующего глажения, погибали через 24 часа или оказывались в состоянии необратимого паралича; через 48 часов гибель вшей достигала 100%. На контрольных полосках ткани все вши оставались живыми и откладывали яйца.

Кусочки ткани, выстиранные мылом ДДТ, не теряли инсектицидных свойств после 7- и 14-дневного хранения без носки, но почти полностью утрачивали их при носке (подшивание кусочков ткани к нижней поверхности нательного белья) в течение 7 дней.

Ф # #

ИЗ ОПЫТА МЕСТ

М. Н. Клюканов

Стандартизация доз коагулянтов и хлорной извести при одновременном коагулировании и перехлорировании воды в полевых условиях

Из кафедры военной гигиены Военно-медицинской академии имени С. М. Кирова

В практике водоснабжения осветляемая вода открытых водоемов всегда требует обеззараживания. Если для обеззараживания воды применять хлорную известь, то одновременное осветление ее коагулированием технически можно -значительно упростить. В воду можно ввести достаточное количество хлорной извести, чтобы полностью перевести коагулянт в коллоидную гидроокись, не считаясь с количеством бикарбонатов, растворенных в природной воде.

Реакцию хлорной извести (по формуле, данной Менделеевым) с сульфатом алюминия можно представить следующим уравнением: [Са(ОС1Ь + СаСЬ + Са(ОНЬ + +2НгО]+АЬ (50<)В=2А1 (ОН) 3+ЗСа504+2С12.

Хлорная известь в количестве, достаточном для гидролиза коагулянта, в то же время позволяет провести обеззараживание воды наиболее эффективным для полевого водоснабжения способом — перехлорированием. Исходя из приведенных соображений, мы практически использовали реакцию коагулянтов и хлорной извести для стандартизации доз этих реагентов при одновременном коагулировании и перехлорировании воды.

С 1935 г. мы пользовались стандартными дозами сернокислого алюминия (100 мг/л) и хлорной извести (40 мг/л) для обеззараживания и осветления, воды самого различного происхождения и состава (реки Обь, Иртыш, Томь, Каменка, Омка, Северная Двина, Кузнечиха, большое количество различных озер, прудов, болот) и во всех случаях получали хороший результат. Для обоснования возможности и условий стандартизации доз коагулянтов и хлорной извести при одновременном коагулировании и перехлорировании воды в 1946—1947 гг. нами были проведены специальные опыты.

Изучению подверглось четыре коагулянта: сульфат алюминия очищенный стандартный; железный коагулянт Ленинградского научно-исследовательского института коммунального хозяйства; железный купорос кристаллический; хлорное железо — насыщенный при комнатной температуре раствор.

Хлорная известь применялась в виде 5% взвеси, приготовленной из сухой хлорной извести с содержанием 38% активного хлора.

Основной задачей опытов являлось: 1) определение наилучшего количественного соотношения между коагулянтами и хлорной известью; 2) выбор их оптимальных дозировок и 3) определение влияния на коагуляцию различной методики коагулирования: порядка введения реагентов, применения улучшителей и ускорителей, значение перемешивания реагентов с водой, температуры воды и др.

Критерием 1 наилучшего количественного соотношения между коагулянтами и хлорной известью мы считали степень изменения реакции воды в зависимости от вводимых доз того или иного коагулянта и хлорной извести. Наилучшим признавалось то соотношение, при котором менее всего изменялась реакция обрабатываемой воды, т. е. при котором вводимые реагенты вступили в наиболее полное взаимодействие.

Проведенные опыты показали следующее: а) Хлорная известь вызывает переход нейтральной реакции дестиллированной воды в щелочную, степень которой зависит от величины дозы. При дозах 25—100 мг/л щелочность увеличивается на 0,3—0,9 мг/экв.

б) Коагулянты переводят нейтральную реакцию дестиллированной воды в кислую. Так, при дозе 100 мг/л сернокислого алюминия, железного коагулянта, железного купороса и хлорного железа кислотность увеличивается в пределах 0,65—1,3 мг/экв.

в) Совместное влияние коагулянтов и хлорной извести на реакцию дестиллированной воды выражается в уменьшении сдвига реакции воды.

Согласно нашим опытам, наиболее удачным (исходя из принятого критерия) количественным соотношением между коагулянтами и хлорной известью является отношение 2: 1. При таком соотношении сдвиг нейтральной реакции дестиллированной воды колеблется в пределах ±0,1 мг/экв. Незначительно изменяется и реакция природных вод Исключением из указанной закономерности являются железный купорос и хлорное железо, которые в массивных дозах (200 мг/л) при отношении к хлорной извести, как 2; 1, дают значительный сдвиг в сторону кислой реакции (0,5—2,0 мг/экв).

При выборе оптимальных доз коагулянтов и хлорной извести для одновременного коагулирования и перехлорирования воды мы исходили из того, что коагулированная вода в практике полевого водоснабжения будет пропускаться через тканевые фильтры. А так как тканевые фильтры дают даже при наличии очень мелких хлопьев хороший результат в смысле освобождения воды от мутности, мы считали оптимальной дозой (по эффективности при условии экономного расходования реагентов) ту минимальную дозу коагулянтов, которая обеспечивает образование в воде мелких хлопьев в течение 10—15-минутного коагулирования. Указанный критерий может быть применен и для дозировки коагулянтов с последующим пропусканием воды через песочные фильтры; однако заиливание мелкими хлопьями песка, а, следовательно, и получение прозрачного фильтра может наступить позднее.

Результаты опытов приведены в табл. 1.

Хлорная известь в дозе 50—75 мг/л обеспечивает обеззараживание воды способом перехлорирования; количество вводимого в воду активного хлора при содержании его в хлорной извести в пределах 25—35% составит 12—25 мг/л.

Дальнейшие опыты, проводившиеся с целью выявления наиболее благоприятствующих коагуляции условий, позволили установить следующее:

а) Низкая температура воды при одновременном коагулировании и перехлорировании хлорной известью на скорость и интенсивность хлопьеобразования заметного влияния не оказывает. В параллельно поставленных опытах с одновременным коагулированием и перехлорированием воды температуры 2° и 16° в первом случае наблюдалось лишь небольшое отставание во времени (в пределах 5—10 минут) появления и интенсивности хлопьеобразования.

б) Порядок введения коагулянтов и хлорной извести не отражается на скорости и интенсивности коагуляции. В практической работе по очистке воды мы обычно вводили коагулянт и хлорную известь одновременно (разница во времени составляла от 10 до 60 секунд) и перемешивали воду лишь после введения обоих реагентов. Задерживающего влияния на развитие коагуляции при таком введении реагентов мы также не наблюдали.

в) Увеличение мутности воды улучшает коагуляцию. Дозы коагулянта в 100 мг/л и хлорной извести 50 мг/л быстро осаждают даже такое количество взвешенных веществ, которое обусловливает прозрачность воды 0,5 см по Снеллену. Эта же доза достаточна для удовлетворительной коагуляции в воде с прозрачностью 20 см по Снеллену (табл. 2).

1 Дискутабельным является то, что критерием наилучшего количественного соотношения между коагулянтами и хлорной известью автор считает только степень изменения реакции воды и что при расчете доз принято во внимание лишь весовое количество хлорной извести без учета содержания в ней активного хлора. — Ред.

Таблица 1

Название коагулянта Доза коагулянта в мг/л Доза хлорной извести в мг/л Коагуляция через Реакция очищенной воды в мг/экв. Реакция исходной воды сдвинулась в

5 минут 10 минут 15 минут 30 минут щелочную на мг/экв. кислую на мг/экв.

Сернокис- 25 50 + 1,2 0,6

лый алю- 50 50 — + + + + + 1,0 0,4

миний 100 50 + + + + + + + + + + + +0,6 0,0 0,7

200 50 + + + + + + + + + + + + -0,1

100 25 _ + + + + + +0,2 — 0,4

100 50 + + + + + + + + + + + + 0,5 — 0,1

100 75 + + + + + + + + + + + +1,1 0,5 —

100 100 + + + + + + + + + + + + + + 1,3 0,7

Железный 25 50 _ — — _ + 1,2 0,6

купорос 50 50 — — — — + 0,9 0,3 0,2

100 50 + + + + + + + + + + + + + + + + 0,4 —

200 50 + + + + + + + + + + + + + + + -0,1 — 0,7

100 25 _ _ — — +0,3 — 0,3

100 50 + + + + + + + + + + + + + + + + 0,4 — 0,2

100 75 + + + + + + + + + + + + + + + + 0,8 0,2

100 100 + + + + + + + + + + + + + + + 1,0 0,4

Железный 25 50 _ _ _ _ + 1,2 0,6

коагулянт 50 50 — — — — + 0,9 0,3

ЛНИИ КХ 100 50 + + + + + + + + + + + + + +0,6 0

200 50 + — + + + + + + + + + -0,2 0,8

100 25 — ч— + + + + + + 0,2 0 0,4

100 ■г0 + + + + + + + + + + + + + + + 0,6

100 75 + + + + + + + + + + + + + + + 1,0 0,4

100 100 + + + + + + + + + + + + 1,2 0,6

Хлорное 25 мл/л 50 + + + +++ + + ++

железо 50 . 50 + + + + + + + + + + + + + +

100 , 50 — + + + + +

50 . 25 — — — —

50 . 50 + + + + + + + + + + + + + +

50 . 75 + + + + + + + + + + + + + + +

Условные обозначения: коагуляция отсутствует —; едва заметные хлопья Н--;

очень мелкие хлопья +; мелкие хлопья ++; хлопья средней величины + ++; осветление верхних слоев воды + + + + . Реакция воды: щелочная + ; кислая —.

В практических условиях с целью интенсификации коагуляции недостаток взвешенных в воде веществ, например, при осветлении окрашенных, но прозрачных или опалесцирующих вод, целесообразно восполнять введением улучшителей: глины, угольного порошка, осадков из отстойников после отстаивания коагулированной воды и др., замутняя ими воду до прозрачности 5—10 см по Снеллену.

В опытах с перемешиванием вода соединялась с реагентами в течение 3 минут; в опытах без перемешивания вода лишь смешивалась с реагентами в течение нескольких секунд. При одинаковом качестве воды и одинаковых дозах реагентов коагуляция в воде, обработанной без перемешивания, задерживается до 1 часа.

Введение в воду указанных доз хлорной извести, т. е. ее перехлорирование, должно сопровождаться последующим дехлорированием. Дехлорирование может быть осуществлено применением химических дехлораторов, в частности, гипосульфита. В подавляющем большинстве случаев, применяя в качестве стандартной дозы 35 мг/л гипосульфита, можно полностью дехлорировать воду, хлорированную стандартными дозами хлорной извести.

Однако для дехлорирования воды мы рекомендуем применять так называемое углевание. Уголь, особенно активированный, обладает большой сорбирующей способ-

нсстью и все шире используется для дезодорации воды. Зерненный уголь с величной частиц от 0,5 до 2 мм служит для загрузки угольных фильтров. Угольный мелкора-стертый порошок может непосредственно вводиться в воду до ее фильтрования.

Отечественный автор Т. Ловиц впервые в мире в 1790 г. экспериментально доказал громадную роль угля для предохранения воды от порчи и его способность «гнилую воду делать опять к питию удобною». Для этого он применял и угольные, фильтры, и углевание воды.

В 20-х годах текущего столетия углевание начали широко применять американцы, и, видимо, это обстоятельство послужило причиной того, что в «Основах коммунальной гигиены» Марзеева, Сысина и Яковенко (стр. 231, Биомедгиз, 1936) углевание ошибочно названо «американским методом».

Наши опыты с дехлорированием воды углеванием показали, что: 1) дехлорирующая способность простого угольного порошка распространенных древесных пород лишь в 2—3 раза слабее дехлорирующей способности порошка активированного торфяного угля; 2) дехлорирующая способность угольных порошков связана со степенью их измельчения; она тем больше, чем мельче угольный порошок; 3) с увеличением дозы угля количество поглощаемого хлора увеличивается в абсолютном и в процентном отношении; одинаковые дозы угля поглощают тем 'больше хлора, чем выше его концентрация в . воде, но процент поглощаемого хлора при этом уменьшается; 4) при применении углевания для дехлорирования воды с остаточным хлором в количестве около 10 мг/л оказывается достаточным 0,2 г/л активированного мелко растертого угольного порошка или 0,5 г/л простого угольного порошка при контакте в течение 5—10 минут.

Общая сорбирующая способность при углевании (статическая активность) больше, чем при фильтровании через уголь (динамическая активность). По литературным данным, динамическая активность равна 0,8 — 0,85 статической (Лапшин и Строганов).

Эффект углевания воды, обработанной стандартными дозами коагулянтов и хлорной извести, может считаться достаточным, если содержание остаточного хлора в воде не будет превышать 0,5 мг/л; в противном случае вода должна подвергнуться дополнительному углеванию с введением половинных доз угольных порошков.

Выводы

1. Дозы коагулянтов и хлорной извести, необходимые для одновременного обеззараживания осветления воды, могут быть стандартизованы. Величина стандартных доз коагулянтов установлена нами в экспериментах по степени коагуляции с учетом последующего фильтрования воды. Соотношения доз коагулянтов и хлорной извести обоснованы экспериментально на основании реакции обработанной воды.

2. Приведенные ниже дозы коагулянтов и хлорной извести можно предложить как стандартные при комбинированных методах обеззараживания и осветления воды коагулированием, перехлорированием и фильтрованием и рекомендовать их проверку на самых разнообразных по качеству водах.

3. Низкая температура воды при одновременном введении стандартных доз коагулянтов и хлорной извести не оказывает существенного влияния на скорость и интенсивность коагуляции.

Стандартные дозы коагулянтов и хлорной извести

Название коагулянта Доза коагулянта Доза хлорной извести

в мг/л сухого в мл/л 10% раствора в мг/л сухого в мл/л 5% раствора

Сернокислый

алюминий 100 1 50 1

Железный

коагулянт 1

ЛНИИ КХ 100 1 50 1

Железный ку-

порос . . . 100 1 75 1,5 или

1 мл 7,5%

Хлорное же- 0,05 мл/л раствора

лезо . . . . насыщенно- 50-75 1-1,5

го раствора

4. Для улучшения коагуляции должно быть обеспечено тщательное перемешивание вводимых реагентов с водой в течение не менее 3 минут.

5. Чтобы вызвать боле« интенсивную коагуляцию окрашенных, но прозрачных или опалесцирующих вод, следует применять улучшители: глину, угольный порошок, замутняя ими воду до прозрачности 5—10 см по Снеллену.

6. Для обеззараживания и осветления воды пригодны все изучавшиеся коагулянты.

7. Неизбежное дехлорирование воды после введения стандартной дозы хлорной извести рекомендуется проводить методом углевания.

-к &

В. И. Вашков, Т. П. Казакова, Н. А. Сазонова, Н. Д. Сухарева

Определение ДДТ на поверхности зерна пшеницы

Метод анализа ДДТ путем отщепления хлора непригоден для определения малых количеств дихлордифенилтрихлорэтана. Колориметрические же методы определения ДДТ в различных материалах животного и растительного происхождения затруднительны, так как получаемые при извлечении ДДТ экстракты в большинстве случаев окрашены и эта окраска в значительной степени снижает качество анализа.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Определение содержания ДДТ на поверхности зерна пшеницы, подвергавшейся опылению дустом ДДТ, производилось нами на основании окрашивания бензольных растворов продуктами нитрования ДДТ при прибавлении к ним спиртовой щелочи. Оттенок и интенсивность окрашивания зависели от количества ДДТ и изменялись от голубого цвета при наличии 0,05 г чистого ДДТ через синий и фиолетовый до красного цвета при наличии 1—2 мг чистого ДДТ. Бензольные растворы, полученные при обработке сухих экстрактов пшеницы, не содержащей ДДТ, при прибавлении к ним спиртовой щелочи изменяли окраску лишь в слабой степени (от желтого дс оранжевого цвета), в то время как экстракты, содержащие незначительные количества ДДТ, после соответствующей обработки давали зеленоватое окрашивание, заметно отличающееся от оранжевого.

Методика определения

50 г зерна помещают в коническую колбу с притертой пробкой, заливают 50 мл эфира и взбалтывают в т'ечение минуты. Затем эфирный раствор отфильтровывают, зерно промывают на фильтре, 10 мл эфира и полученный фильтрат упаривают до небольшого объема, после чего переливают в пробирку, где снова упаривают на кипящей водяной бане. К фильтрату прибавляют 3 мл свежеприготовленной нитрующей смеси (1'/2 объема азотной кислоты удельного веса 1,49—1,5 и 1 объем серной кислоты удельного веса 1,84) и пробирку с содержимым нагревают на глицериновой бане (при 120°) в течение 3 минут. После остывания содержимое разбавляют 8 мл дестиллированной воды, тщательно перемешивают, охлаждают и переливают в делительную воронку. Пробирку споласкивают 2 мл воды, которую сливают в ту же делительную воронку. Сюда же прибавляют 3 мл бензола и после взбалтывания и отстаивания бензольный слой сливают в сухую пробирку, куда прибавляют 2 мл нормального спиртового раствора едкого кали. Появляющееся при этом окрашивание сравнивают со стандартными растворами.

Для приготовления последних берут чистую неопыленную пшеницу в тех же навесках, что и испытуемую пшеницу. В пробирки, содержащие упаренный эфирный экстракт, добавляют 0,05, 0,1, 0,3, 0,5, 0,7, 0,9 и 1,1 мг технического ДДТ в виде 0.1% эфирного раствора. Затем содержимое пробирок упаривают на кипящей водяной бане, остаток нитруют и т. д. Все пробирки с пробами и стандартами нагревают с нитрующей смесью одновременно на одной и той же бане Так же приготовляют и бензольные растворы, к которым прибавляют раствор щелочи.

Было установлено, что нагревание до 140° в течение 3 минут незначительно отражается на степени окрашивания испытуемых растворов. Снижение же температуры нитрования до 110° заметно изменяет окраску. Изменение концентрации нитрующей смеси в сторону снижения содержания азотной кислоты до 1 объема на 1 объем серной кислоты и увеличение количества нитрующей смеси до 4 мл почти не влияют на окраску. Несмотря на это, мы все же применяли нитрующую смесь в соотношении 1,5: 1, исходя из тех соображений, что эти условия являются более благоприятными для окисления экстрагируемых из пшеницы органических веществ.

Окрашивание, образующееся при приливании к бензольному раствору нитро-продуктов спиртовой щелочи, достигает максимума через 3 минуты после появления; интенсивность окраски сохраняется в течение 30 минут, после чего начинает умень-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.