CC BY
7
санитарно-показательного значения в качестве индикаторов фекального загрязнения за всеми цитратнегативными1 разновидностями В. coli, способными вызывать газообразование в «бродильных» жидких средах типа Эйкмана или Бульира при температуре 43—45°.
В заключение необходимо отметить, что санитарная оценка объекта, в частности, водоисточника, должна даваться только на основании всего комплекса исследования (санитарно-топографического, гидрогеологического, физико-химического, бактериологического и т. п.).
Еще в 1928 г. в результате полемики, возникшей между виднейшими немецкими гигиенистами Гертнером и Бюргером1 о значении нахождения кишечной палочки в водоисточниках, оба автора пришли к заключению, что при гигиенической оценке пригодности воды для питьевых целей нельзя ограничиваться односторонним исследованием воды на В. coli, но наравне с этим необходимо учесть общее количество микробов и данные физико-химического исследования, а также данные санитарно-топографического осмотра.
Р. Г. МАЛКИНА (Москва)
Удаление запаха из питьевой воды активированным углем
Из кафедры коммунальной гигиены I Московского медицинского института
Химические методы извлечения из воды сероводородного, фе-нольного и других запахов дают положительные результаты в том случае, если известны как причины возникновения того или иного запаха, так и условия его образования. Но вещества, вызывающие запах, чрезвычайно многообразны в количественном и качественном отношении и часто не поддаются определению.
При пользовании химическими реагентами продукты реакции не удаляются из воды, а в последнюю добавляется вводимый в процессе очистки реагент (хлор, соли марганца и др.), иногда неприятный по своим свойствам. Это приводит к мысли о необходимости изучения метода, пригодного для удаления запаха, вне зависимости от причины его возникновения. В подобных случаях сорбционный метод почти всегда дает положительные результаты: он не только устраняет запах, но и извлекает вещества, его вызывающие.
В наших опытах мы использовали в качестве сорбента активированный уголь. Известно, что процесс сорбции связан с особыми свойствами поверхностей раздела фаз, прилегающих друг к другу. При пользовании углем для адсорбции из растворов имеем «жидкость — твердое вещество».
Метод определения поверхностного натяжения на границе фаз «жидкость — твердое вещество» неизвестен, и пользоваться для установления величины адсорбции известным уравнением Гиббса не представляется возможным. Единственным критерием является непосредственное измерение количества адсорбированного данным адсорбентом вещества.
В соответствии с эмпирическим уравнением изотермы адсорбции Фрейндлина величина адсорбции обнаруживает некоторую зависимость от начальной концентрации растворенного вещества. Это за-
1 Gesundheits-Ing., № 50-52, 1927—1928.
ставляет испытывать каждый сорбент в условиях, близких к концентрациям, возможным в практике.
Действующую силу адсорбции лучше показать на веществах, участвующих в самом процессе, например, на феноле. Благодаря среднему размеру своих молекул он принят в методике испытания сорбентов. Фенол был нами взят для оценки активированных углей не только как стандартное вещество, но и вещество, являющееся реальным загрязнителем природных вод.
В основу экспериментальной части работы мы положили изучение сравнительной сорбционной способности активированных углей различных сортов по отношению к малым концентрациям фенола адсорбируемого вещества. Был изучен ряд растворов фенола с постепенно снижающейся концентрацией.
Степень адсорбции определялась по обычно рекомендуемому методу изучения изотерм адсорбции. К взятой навеске угля мы добавляли 100 мл раствора известной концентрации и встряхивали на шюттель-машине в течение 30 минут.
Метод определения фенола в растворе как до адсорбции, так и после нее менялся в зависимости от концентрации фенола и предела чувствительности метода. При содержании фенола в растворе от 100 до 1 000 мг/л он определялся по Копешару (бромирование), при низших концентрациях — по Милону и Фоксу (диазотирование).
В растворах, где содержание фенола не поддавалось определению ни одним из перечисленных методов^ наличие его устанавливалось по запаху при помощи осмотической трубки. Когда запах фенола прекращался, добавлялся хлор, и испытание производилось на запах хлорфенола.
Результаты адсорбции представлены в табл. 1 и 2. В табл. 1 они даны в процентах адсорбированного фенола по отношению к исходной концентрации, взятой для опыта. В табл. 2 выражена адсорбционная способность угля в миллиграммах фенола на 1 г угля, высушенного при 105—100°. Концентрация испытуемого раствора С дана в г/л.
Таблица 1. Адсорбция фенола из раствора на дестиллированной воде
_ (в процентах)_
Уголь Навеска 0,5 г С = 0,1 г/л Навеска 0,1 г Определение при помощи осмотической трубки. Навеска 0,1 г
С = 0,01 г/л С =0,007 г/л С=0,0009 Г/л С = 0,0001 г/л
Пыль активированная . 100,0 100,0 100,0 100,0 Запаха нет
Пыль активированная
осветляющая .... 100,0 100,0 100,0 100,0 То же
Пыль сырцовая .... — — — Слабый запах фе-
нола
АУБ-20........ 94,55 78,76 89,56 100,00 Запаха хлорфе-
нола нет
АУБ......... 80,73 53,13 49,58 59,99 Слабый запах
хлорфенола
БУЦ......... 82,25 46,43 49,58 50,00 Едва уловимый
запах
КАУ......... 72,65 46,43 70,59 44,13 Слабый запах
Хлорфенола
КУЦ......... 70,36 40,00 55,88 44,44 То же
ТАУ......... 71,94 53,13 49,57 50,98 » »
Зерненный уголь
(1,75-2 мм)..... 32,76 31,82 55,88 42,31 » »
Таблица 2. Сорбционная способность углей, выраженная в миллиграммах
фенола на 1 г угля 1
Навеска 0,5 г н
Уголь С =0,1 г/л С=0,01 г/л С = 0,007 г/л С = 0,0009 г/л
Пыль активированная .... 21,92 10,91 7,42 0,96
Пыль активированная освет- 7,38
ленная .......... 21,33 10,85 0,96
Пыль сырцовая ....... — — — —
АУБ-20........... 20,26 8,60 6,65 0,96
АУБ............. 17,36 5,82 4,46 0,57
БУЦ............ 16,83 4,84 3,51 0,46
КАУ............. 17,05 5,55 5,73 0,47
КУЦ............ 16,87 4,88 4,64 0,48
ТАУ.....•....... 15,74 5,92 3,76 0,50
Зерненный уголь (1,75—2 мм) 7,76 4,83 4,58 0,45
Как видно из табл. 1 и 2, во всех случаях самую высокую адсорбционную способность показывают активированные порошкообразные угли. Близкие, а иногда одинаковые свойства с активированной пылью дает уголь АУБ-20.
Обработка угля неорганическими добавками не обеспечивает никаких преимуществ, как это видно из результатов сорбции углей АУБ и БУЦ.
Следующая серия опытов была проведена на водопроводной воде такого состава: pH = 7,62, щелочность в кубических сантиметрах N/1 HCl 4,55, сухой остаток при 110° 264,8, жесткость общая (в немецких градусах) 12,8, карбонатная 12,6, окись кальция (СаО) 98,0, окись магния (MgO) 24,9, железо (Fe) 0,07, азот нитритов (N) 0,000, азот нитратов (N) 0,16, углекислота свободная (СОг) 16,5, связанная (СОг) 100,1, полусвязанная 100,1, общая 216,5, хлориды (С1) 3,5, сульфаты (SO4) 10,2, окисляемость в мг Ог 3,20.
Адсорбция фенола теми же углями из раствора, приготовленного на водопроводной воде, сохраняла общий характер адсорбции фенола из растворов на дестиллированной воде. Только порошкообразные активированные угли обеспечивали почти совершенное извлечение фенола. Преимущество их, кроме безусловной ценности в смысле сорбционной способности, заключается еще в том, что для их изготовления можно широко использовать различные производственные отходы растительного характера. Американская литература дает чрезвычайно положительную оценку порошкообразных углей, широко применяемых при очистке воды, особеннд в отношении удаления запаха. Рекомендуемый Aqua Nuchar (коммерческий активный уголь) отличается необычайно высокой пористостью. Его изготовляют из остатков органических веществ целлюлозного производства. Применяется и ряд других порошкообразных углей, иногда в комбинации с сернокислым алюминием.
Дальнейшие опыты были поставлены для выяснения некоторых условий адсорбции.
Влияние встряхивания на результат адсорбции фенола, содержащегося в растворе в количестве 1—2 мг/л, изучалось в следующих условиях. 100 мл раствора фенола одной и той же концентрации наливались в эрленмейеровские колбы с притертой пробкой. В качестве адсорбента была взята активированная осветляющая пыль. Один образец подвергался, как обычно по принятой в данной рабо-
1 Раствор фенола на дестиллированной воде.
те методике, встряхиванию, другой же оставался на столе в покое. Опыты продолжительностью 15—20 минут не давали одинакового поглощения. При длительности опыта до 1 часа получались одинаковые результаты.
Были также проведены опыты с активированной пылью по определению времени, необходимого для достижения эффективной адсорбции (табл. 3).
Таблица 3. Раствор фенола на дестиллированной воде (100 мл раствора)
к к 1 ю = л « и * £ п я Навеска угля 0,1 г Навеска угля 0,05 г
Уголь ° 2 Й х С Н Ю И С = 0,1 мг/л С = 0,77 мг/л С = 0,5 мг/л С = 0,77 мг/л С = 0,5 мг/л
Пыль активированная 1 Запах есть Запах" незначителен — — Запаха нет
5 Запах незначителен Запаха нет Запаха нет Запаха нет —
10 Запаха нет — — — —
Пыль ак-тивирован-; ная осветляющая 1 5 Запах значителен Запах слаб Запах незначителен Запах едва ощутим Запах слаб Запах едва ощутим Запах есть Запах едва ощутим Запах слаб
10 Запах очень слаб Запаха нет Запаха нет Запаха нет Запаха нет
15 То же — — — —
20 Запах едва ощутим — — — —
25 Запаха нет — — — —
Примечание, тельно хлорировался. Во всех случаях при исчезновении запаха фенола образец предвари-Окончательные результаты даны по запаху хлорфенола.
Время, необходимое для процесса адсорбции, колеблется от 10 до 25 минут. Оба вида порошкообразного активированного угля показали очень близкие результаты по своей адсорбционной способности.
Такой же эффект в отношении необходимого для адсорбции фенола времени дали опыты, проведенные на прудовой воде с запахом. Она характеризовалась следующими показателями: рН = 9,0, общая жесткость (в немецких градусах) 7,6, карбонатная 5,2, хлориды 57,0, , окисляемость 22 мгОг.
Период 25 минут оказался вполне достаточным для окончательного удаления запаха из прудовой воды.
Дозы применяемого угля в лабораторной обстановке пришлось брать выше рекомендуемых по литературным данным для производственных условий.
При концентрации фенола до 1 мг/л для полного его извлечения потребовалось 0,05 г активированного угля на 100 мл раствора. При добавке этой же дозы к 200 мл через 25 минут наблюдался едва ощутимый запах хлорфенола. Между тем, по данным Кожинова (заимствованным из вопросника по изучению эффекта применения угля в США), 53% общего числа опрошенных водопроводных стан-
ций, применяющих уголь для улучшения качества воды, берут от 1 до 1,2 мг угля на 1 л, 28°/о—от 1,2 до 2,4 мг на 1 л, 19% водопроводных станций применяют более высокие дозы, доходящие до 12,2 мг на 1 л. По мнению американских и немецких исследователей, метод углевания питьевой воды для устранения запаха экономически вполне оправдан.
ВауЦэ на основании большого количества экспериментальных данных устанавливает соотношение между определяемым порогом запаха и количеством потребляемого угля. Однако переносить эти данные непосредственно на воду наших водоемов нельзя: предварительно необходимо подробнее изучить соответствующие водоемы и источники их загрязнения, вызывающие запах, также экспериментально исследовать угли, для того чтобы в каждом конкретном случае делать соответствующий практический вывод.
Добавление порошкообразного активированного угля оказывает влияние и на коагуляцию воды. ОНыты были поставлены с москворецкой водой названного выше состава. Оптимальная доза коагулянта— сернокислого глинозема для обычных условий коагуляции была установлена предварительными опытами в 200 мг/л. В результате оказалось: 1) при дозе коагулянта в 50 мг/л коагуляции через 3—4 часа не наблюдалось; 2) при тех же дозах и добавлении 0,1 г угля — хлопьеобразование началось через 35 минут; 3) при дозе коагулянта в 100 мг/л хлопьеобразование началось через 50 минут; 4) при тех же условиях и добавлении 0,1 г угля хлопьеобразование началось через 2 минуты.
Добавление 0,1 г угля к 200 мл воды, которые были взяты для опыта, ускоряло процесс коагуляции и позволяло уменьшить дозу коагулянта в 2 раза.
Проведенные наблюдения за динамикой осаждения взвеси при различных добавлениях угля и коагулянта [(АкБО^з-18НгО] показали, что уголь не только влияет на количество добавляемого коагулянта, но и способствует более быстрому осаждению и уплотнению осадка. Во всех случаях оказалось, что при добавлении одного коагулянта запах через 30 минут только немного уменьшался, а при одновременном добавлении угля совершенно исчезал. В опытах с пробами прудовой и москворецкой воды попутно получалось значительное увеличение прозрачности и уменьшение цветности.
Нами уже указывалось, что ввиду сложности явлений сорбции переносить этот эксперимент на другие воды надо осторожно. Можно только сказать^ что наибольшей универсальностью отличаются порошкообразные активированные угли. Во всех случаях как при отсутствии влияния других компонентов (раствор на дестиллирован* ной воде), так и при их наличии (прудовая и речная вода) фенол в малых количествах прекрасно извлекается из раствора, если брать соответствующие дозы угля.
Можно ли описанный опыт полностью перенести на другие виды примесей, возбуждающих запах? По сведениям американских и немецких исследователей, можно. Однако многое будет зависеть не только от качества сорбента, но и от состава воды водоема. Известно, что неэлектролиты снижают абсолютную величину адсорбции электролитов и сами электролиты влияют один на другой.
По «правилу вытеснения» из смеси больше адсорбируется тот компонент, который энергичнее адсорбируется из своего чистого раствора. Присутствие же электролитов меняет заряд поверхности адсорбента, влияющего на силы притяжения между молекулами неэлектролита и поверхностью адсорбента.
Уголь, в зависимости от рН среды, может менять свой заряд, следовательно, уголь пригоден для разных условий рН.
Все это говорит о том, что активированный уголь должен найти широкое применение при удалении запаха, а в значительной мере и посторонних привкусов воды.
Считаем при этом не лишним сослаться также на опыт США, где порошкообразный активированный уголь находит себе в настоящее время широкое применение как метод улучшения вкуса и устранения запаха питьевой воды.
ЛИТЕРАТУРА
1. Brune H., Gas- und Wasserfach, 38, 1937 —2. Kos с h kin M., Journ. of Amer. W.W. Assoc., 27, 11, 1935,—3. Горовиц-Власова, Труды 3-го Всесоюзного съезда водопроводлой и санитарной техники —4. Sierp, Gas- und Wasserfach, 7, 1933.—5. M а л к и н а Р., Водоснабжение и санитарная техника, 3, 1938.—6. Lockwood R. H., Journ. W. W. Eng., Febr., Ю, 1932.-7. Sthart Н. F., Taste and Odor Control practice.— 8. P о а г с h S. D., In Eng. Chem., 27,1935,—9. Schinmann, Journ. of the Amer. W. W. Assoc., 28, 12, 1936 — 10. Frank, Journ. ot the Amer. W. W. Assoc., 24, 9, 1932.—11. Activated Carbon the modern Purifier, publ. by Industr. Chem. Sales Co Inc. Parc Avenu N. Jork.—12. К о ж и н о в. В., Водоснабжение и санитарная техника, № 7-8, 1936,— 13. Bay lis J. К, Gullan s О., Journ of the Amer. W. W. Assoc., 28,4,1936—14. ОзеровС. Водоснабжение и санитарная техника, № 7, 1935.— 15. Мозжухин П. и Шустова Л., Водоснабжение и санитарная техника, № 6, 1939.
С. М. ДРАЧЕВ и И. Н. СОСУНОВА (Москва)
Колориметрический метод определения окисляемости воды
Из Санитарного института им. Эрисмана
Величина окисляемости воды, обычно определяемая по методу Кубеля, является одним из основных химических показателей при санитарной оценке водоисточника. Значение определения окисляемости воды возрастает в военных условиях, так как ОВ органического состава подвергаются окислению перманганатом. По имеющимся данным, величина окисляемости воды увеличивается на 0,5—1 мгОг на каждый миллиграмм таких соединений, как иприт и люизит. Техника определения окисляемости воды по Кубелю не сложна, 1ф в экспедиционных условиях могут встретиться затруднения при кипячении и последующем титровании.
Нами разработан приближенно количественный способ колориметрического определения окисляемости воды.
Ориентируясь на полевую обстановку, мы прибегли к холодной окисляемости.
Предлагаемый нами метод позволяет непосредственно колориметрически учитывать количество перманганата, оставшегося после окисления содержащихся в воде органических веществ. Разработка колориметрического метода определения окисляемости и создания для этого цветной жидкой шкалы производилась на основе параллельных определений окисляемости по Кубелю и колориметрическим методом, проводимым на холоду. При этом не учитывалось абсолютное количество органических веществ, окисляющихся на холоду, а эталонам шкалы искусственно придавались значения горячей окисляемости, полученные для соответствующих разведений воды с высокой окисляемостью. Таким образом, отпадала необходимость введения
