CC BY
11
УДК 613.632 + 614.721:6в I.МЗ J-074:542.67
О. С. Банах, И. И. Даценко, А. В. Box, Я. В. Маслякевич, В. И. Роговик
ЦЕОЛИТНЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ОКИСИ УГЛЕРОДА
ИЗ ВОЗДУХА
Львовский медицинский институт
Монооксид углерода (СО) продолжает занимать одно из первых мест среди опасных компонентов загрязненного воздуха, что обусловливает необходимость его постоянного количественного определения. Большинство методов анализа СО в воздухе требует предварительного извлечения и концентрирования до таких количеств, которые затем можно подвергнуть последующему химическому или физико-химическому, в частности газохроматографическо-му, определению. Положительно зарекомендовал себя метод [1] хроматографического определения СО после концентрирования его на серебросодержащем цеолите типа У. Последний адсорбент представляет собой порошок, который необходимо путем ионообмена превратить в форму, содержащую хотя бы 8,5 % обменных катионов серебра. Затем обязателен перевод порошка в более компактный адсорбент, ибо сам порошок цеолита легко распыляется по газовым коммуникациям и детектирующему устройству хроматографа. Поэтому порошок подвергался таблетиро-ванию путем прессования, последующему 3-часовому нагреванию таблеток при 300°С и измельчению их до гранул желаемого размера (например, 0,5—1 мм). Недостатком данного сорбента является значительный расход нитрата серебра—соли дорогостоящего металла, а также необходимость использования малодоступного и дефицитного синтетического цеолита, приготовление активной серебро-содержащей формы из которого требует значительной затраты времени.
Целью настоящей работы являлась замена сравнительно дорого синтетического цеолита типа У доступной и дешевой цеолитпой морденитовой породой из Закарпатья, которая после обработки небольшим количеством нитрата серебра приобретает свойства высокоселективного фидылд для извлечения СО из загрязненного воздуха.
Количественной мерой селективности в газовой хроматографии может служить относительный объем удерживания, что на примере СО представлено величиной, которая показывает, во сколько раз дольше монооксид углерода задерживается в хроматографической колонке, чем азот воздуха.
Преимущества серебросодержащей формы природного морденита перед аналогичной формой синтетического цеолита для концентрирования оксида углерода иллюстрируют показатели селективности удержания СО (см. таблицу).
Данные таблицы показывают, что для достижения почти одинаковых (3,7 и 3,81) логарифмических показателей селективности извлечения СО из воздуха для природного образца требуется в 3,2 раза меньше соли серебра, чем для синтетического. Если же природный цеолит обработать лишь в 1,5 раза меньшим количеством АйЫОз, чем синтетический (10,2 и 6,7% соответственно), то селективность извлечения СО природной серебросодержащей формой возрастает в 60 раз.
Влияние AgN03 на селективность поглощения СО цеолитами при 20°С
Расход AKNO„ нас. % Показатель селективности
Цеолит относительный объем логарифмический
NaY (синтетический) 5,1 10,2 5.0-103 1.6-104 3,70 4,20
Морденит (природный) 1,6 6,7 6.5-10» 9.6-10» 3,81 5,98
Таким образом, концентрирование монооксида углерода на серебросодержащем природном цеолите, бесспорно, эффективнее, чем на синтетическом. Если удешевление сорбента с одновременным повышением селективности извлечения СО достигается за счет меньшего расхода нитрата серебра на обработку природного морденита, который в десятки раз дешевле синтетического цеолита, то упрощение и ускорение процесса приготовления сорбента происходит благодаря тому, что отпадает надобность в прессовании в таблетки природного цеолита и последующем спекании с целью упрочнения гранул, как это необходимо в случае синтетического цеолита. Упрощение подготовки цеолита возможно потому, что природный минерал уже сам по себе очень прочен и требует только измельчения, а также обработки полученных гранул (0,25—0,5 или 0,5—1 мм) солью серебра.
Методика приготовления сорбента следующая. Добытый из карьера кусковой природный морденит измельчают в ступке или на специальной дробилке, просеивают через сита и отбирают нужную фракцию гранул. К 100 г гранулированного цеолита прибавляют в сухой колбе 2 г растертого в пудру нитрата серебра, закрывают колбу пробкой и тщательно встряхивают с целью равномерного распределения соли на поверхности гранул. Затем в колбу наливают 50 мл дистиллированной воды и 15 мин взбалтывают смесь, после чего переносят ее на воронку Бюхне-ра, фильтруют, промывают гранулы до отсутствия катионов (проба с №г5) в промывных водах и высушивают готовый сорбент.
Перед употреблением с целью отбора СО из воздуха порцию гранул (3 см5) полученного сорбента предварительно активируют нагреванием при 200 "С около 1 ч, затем переносят в и-образную стеклянную или металлическую ловушку-концентратор (длина колена 10—20 см, внутренний диаметр не менее 3 мм). Через ловушку пропускают газ-носитель, нагревают ее при 300 °С в электропечке (например, от газоанализатора типа ВТИ-2), где примерно через 1 ч завершается активация гранул. После такой подготовки сорбент обретает высокую селективность извлечения монооксида углерода из воздуха при комнатной температуре и позволяет затем почти мгновенно де-сорбировать сконцентрированный компонент СО при нагревании ловушки до 250—280 °С. Цеолитные формы с более высоким содержанием серебра, чем в 2 % от массы природного морденита, еще значительно удерживают монооксид углерода при 40 "С, и это сопровождается нежелательным запаздыванием и расширением пика СО при десорбции, что может наблюдаться во время хроматографического анализа обогащенного монооксида углерода.
Концентрирование СО осуществляется либо в указанных выше тонких и-образных трубках, либо в сравнительно широких ловушках диаметром около 2 см с впаянной пористой пластинкой, препятствующей выдуванию гранул потоком газа. Последние ловушки более эффективы при отборе следов СО из больших объемов проб воздуха, когда при высокой объемной скорости (1—2 л/мин) необходимо снизить (до 10 см/с) линейную скорость прохождения анализируемого газа через адсорбент с целью предотвращения проскока монооксида углерода (2|. Полнота извлечения и десорбции СО проверена нами на искусственных смесях, а также в натурных условиях при концентрациях СО в воздухе 1 мг/м3.
Таким образом, модифицированный серебром природный цеолит обладает по сравнению с синтетическим рядом преимуществ: на его приготовление расходуется меньше солей серебра, он более доступен и в десятки раз дешевле, а его использование упрощает и ускоряет процесс приготовления. Благодаря высокой прочности природного минерала удлиняются сроки работы сорбцнонного фильтра.
ЛИТЕРАТУРА
1. Банах О. С., Федорович И. П., Пластунов Б. А. и др. Гнг. и сан., 1978, № 11, с. 75—78.
2. Банах О. С., Даценко И. П., Пластунов Б. А. и др.— Там же, 1981, № 9, с. 52—53.
Поступила 20.02.S4
УДК 614.777: [628.1 +628.81/.84) (576.1)
И. И. Ильинский, Т. И. Искандаров, Ш. С. Бахретдинов, И. А. Усманов
О РЕГИОНАЛЬНЫХ ОСОБЕННОСТЯХ ГИГИЕНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ЗА ВОДОСНАБЖЕНИЕМ ИЗ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ В УСЛОВИЯХ УЗБЕКИСТАНА
НИИ санитарии, гигиены и профзаболеваний Минздрава Узбекской ССР, Ташкент
На обширной территории СССР поверхностные водные ресурсы распределены неравномерно, в частности, они весьма ограничены в республиках Средней Азии. В связи с этим проблема обеспечения водой республик Средней Азии и Казахстана, где сосредоточена почти половина регулярно орошаемых земель страны, выращивается 95 % хлопка-сырца, 40 % риса, 25 овощей и бахчевых культур, привлекает внимание ученых разных специальностей, в том числе гигиенистов. Достаточно остро стоит эта проблема и в Узбекистане, где почти ежегодно возникают трудности с водообеспечением населения.
Эти трудности в основном связаны со спецификой при-родно-климатических. народнохозяйственных и социальных условий. При этом следует учитывать разнообразие типов водотоков, несущих поверхностный сток, по гидрологическим условиям. В Узбекистане можно встретить реки ледникового и снегового питания, потоки ливневого питания и питания за счет грунтовых вод и искусственные водотоки— ирригационные каналы, которые являются своеобразными артериями поверхностного стока, свойственными лишь области его рассеивания. Ирригационным каналам свойственны такие особенности гидрологии, как сравнительное маловодие и неравномерность расходов по сезонам, большие расходы воды на нужды поливного земледелия, рассеивание поверхностного стока на окружающей местности (вместо концентрации стока к руслу основного потока, что характерно для рек).
Положение осложняется хроническим маловоднем поверхностных водостоков в последние годы, из-за чего поверхностные водные ресурсы республики в нх естественном состоянии практически исчерпаны. Это потребовало проведения широких работ по строительству водохранилищ и ирригационных каналов, переустройству существующих оросительных систем, которые продолжаются и в настоящее время. Достаточно отметить, что только 12 наиболее крупных водохранилищ Узбекистана имеют фактический суммарный объем накапливаемой воды, близкий к 15,5 млрд. м3. Такой размах гидротехнических и ирригационных работ, естественно, резко отразился на гидрологическом режиме и интенсивности процессов самоочищения поверхностных водотоков.
Приходится учитывать и то, что в республике бурно развиваются сельское хозяйство и поливное земледелие. Прирост продукции при этом достигается за счет не только интенсификации сельскохозяйственного производства, но н дальнейшего расширения площадей поливного земледелия на целинных землях. Для этих вновь осваиваемых территорий обычно характерны полное отсутствие крупных естественных водотоков и повышенный уровень минерализации воды. Увеличение сельскохозяйственной продукции, в первую очередь в хлопководстве, сопровождается дальнейшей химизацией сельского хозяйства, расширением ассортимента и количества применяемых пестицидов и минеральных удобрений, что отражается на качестве воды в оросительной сети.
Кроме того, существуют особенности хозяйственгю-пить-евого водоснабжения населения, особенно в сельских районах, где средняя обеспеченность населения водой из централизованных систем часто не превышает 50 %. В такизд* условиях часть сельских жителей достаточно широко ис-*^ пользует для хозяйственно-бытовых, а кое-где и для питья воду из оросительной сети. В условиях республики это имеет большое эпидемическое значение, так как многими исследованиями доказана прямая связь между состоянием хозяйственно-питьевого водоснабжения населения и уровнем его заболеваемости кишечными инфекциями. К тому же оросительные системы часто служат приемниками сточных вод различного состава и происхождения.
Все указанное придает особую актуальность и специфику санитарно-гигиеническим вопросам, связанным с обеспечением населения республики питьевой водой, а также обусловливает ряд региональных особенностей гигиенического контроля за водоснабжением из оросительных систем в условиях Узбекистана. С этими региональными особенностями должны быть знакомы работники санитарно-эпидемиологической службы. Учитывать их необходимо при предупредительном и текущем санитарном надзоре за водоснабжением, а также лабораторном контроле за водоисточниками и качеством питьевой воды.
При организации водоснабжения из оросительных систем в специфических условиях Узбекистана и рассмотрении проектных материалов в первую очередь следует иметь в виду, что в Среднеазиатских республиках многие крупные оросительные каналы используются для целей энер- ^ гетнки и поэтому работают круглогодично, а значит в " течение всех сезонов могут быть источниками централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения населения. В то же время имеются оросительные системы, каналы которых в качестве источников водоснабжения можно использовать не весь год (за исключением зимнего периода, когда проводятся работы по их очистке). В таких случаях встает вопрос о резервных водоисточниках и условиях их эксплуатации.
Ввиду этого для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения населения предпочтительнее использовать имеющиеся на оросительных системах водохранилища (круглогодичная эксплуатация и более постоянный состав воды). Качество воды в крупных водохранилищах республики обычно отвечает требованиям ГОСТа 17.1.3.03— 77. Возможность обеспечения населения водой в пределах гигиенической нормы водопотреблення в течение всего года, подача населению воды более высокого качества по органолептическим и санитарно-химическим показателям (по сравнению с водой из каналов, арыков и колодцев), благоприятное влияние на динамику заболеваемости населения кишечными инфекциями — все это преимущества организации централизованного водоснабжения из крупных водохранилищ, создающие реальные предпосылки для улуч- . шения водоснабжения целых районов. ™
