ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы очистки воды с помощью специальных материалов и устройств из "Вода, которую мы пьем" Традиционных способов имеется три механический, ионообменный и сорбционный. [c.96] Механический способ фильтрации. Для начала представим себе кастрюлю, накрытую марлей, через которую мы пропускаем воду. Это простейший механический фильтр, но что он остановит Мусор миллиметрового размера... К тому же, хотя поверхность марли велика (например, один квадратный метр), работает только та ее часть, куда падает поток воды (допустим, сечением один квадратный сантиметр), и эта частица поверхности быстро засоряется. Разумеется, мы знаем, как поступить сложим марлю вдвое, вчетверо, в восемь раз — теперь работают 8 см поверхности, фильтр стал плотнее, он задерживает частицы размером 0,1 мм, или 100 мкм, но быстрее засоряется, и поток воды через него течет медленнее. [c.96] Но давайте не будем торопиться с ее решением, а закончим с механической фильтрацией. Вам уже ясно, что это фильтрация через сито или сетку, то естъ через инертную среду с определенным размером отверстий или пор, не пропускающих более крупные, чем эти отверстия, частицы. В качестве фильтрующего материала используется, конечно, не марля, а полипропиленовое волокно — в виде блока-картриджа, который подлежит замене по истечении его ресурса. [c.98] Макрофильтрация обычно используется в пред-фильтрах, патроны которых врезают в водопроводную трубу на входе ее в квартиру, чтобы очистить воду от крупных частиц тут можно поставить два предфильтра, на холодную и горячую воду, и можно, разумеется, закладывать в патроны картриджи для микрофильтрации. Естественно, если такой картридж с очень мелкими порами (0,5—1 мкм), то он быстро засорится оптимальный размер — 5 мкм. А вот в системе доочистки перед самым краном может присутствовать модуль микрофильтрации с размером пор 0,5—1 мкм, если в квартире установлен предфильтр. Если же его нет, то в систему перед краном можно установить два картриджа с порами 5 мкм и 0,5—1 мкм. [c.99] Чтобы разобраться с ним окончательно, я опишу классический опыт французского физика Нолле, открывшего явление осмоса в 1748 г. Представьте цилиндр размером с обычный стакан, открытый с обоих концов один конец (дно) затягиваем пленкой из бычьего пузыря, наливаем в цилиндр раствор сахара в воде и погружаем его дном в сосуд с чистой водой. Большие молекулы сахара не могут пройти сквозь материал пузыря, а молекулы воды проходят, и мы наблюдаем, как изменяется уровень жидкости в цилиндре. Бычий пузырь в данном случае является полупроницаемой мембраной. [c.100] Самая мелкая сетка (обратный осмос) пропускает лишь молекулы воды, и в результате мы получаем нечто близкое к воде дистиллированной. При нанофилырации задерживаются взвеси, микрофлора (включая вирусы), любая органика и частично ионы натрия, кальция и магния при ультрафильтрации — взвеси, микрофлора и крупные органические молекулы при микрофильтрации — взвеси и бактерии. Этот способ фильтрации применяется прежде всего для удаления бактериологических и органических загрязнений (в том числе — хлорорганики), а также обессоливания воды (в случае обратного осмоса). Разумеется, можно сочетать в фильтре несколько мембран одного или разных типов и комбинировать мембранный фильтр с другими — например, с работающими по принципу ионного обмена. В дальнейшем я почти не буду касаться мембранной фильтрации, так как эти фильтры дороги и рассчитаны скорее на коллективное, чем индивидуальное применение. [c.101] Давайте рассмотрим такой пример. Пусть у нас имеется стеклянная пластина размером 10x10 см и толщиной 1 см. Ее объем равен 100 см , а полная площадь поверхности (сверху, снизу и с боков) -240 см таким образом, отношение 8/У (поверхно сти к объему) составляет 2,4. Разрежем пластин на 100 кубиков по 1 см их суммарный объем не изменился, но суммарная поверхность теперь равна 600 см , а 8/У = 6. Если мы возьмем молоток и раздробим стеклянные кубики на более мелкие частички, то их объем опять-таки не увеличится, а общая поверхность станет гораздо больше. Отсюда вывод чтобы при заданном объеме (например, величиной с кулак) поверхность сорбента была велика, он должен состоять из мелких частиц. [c.102] Сорбционные фильтры удаляют из воды хлор-органику (хлороформ, четыреххлористый углерод, бромдихлорметан и другие вещества), а также тяжелые металлы (железо, свинец и др.), взвесь, бактерии и, в пределах своих возможностей, вирусы. Вполне понятно, что при фильтрации загрязненной воды примеси, осевшие в порах, забивают их, и спустя некоторое время, определяемое сорбционной способностью фильтра, его необходимо заменить. К тому же уловленные фильтром микроорганизмы никуда не исчезают и даже более того — они способны размножаться в фильтрующем материале. Чтобы этого не случилось, требуются специальные меры. Еще один важный момент необходимо, чтобы вода проходила через угольный фильтр с небольшой скоростью (примерно один стакан в минуту на 100 г угля), иначе качественной очистки не получится. [c.103] Нам осталось рассмотреть метод электрохимической фильтрации. Эти наиболее современный метод, но самый сложный для понимания. [c.105] Представим себе воду, в которой имеется только соль Na l и больше никаких примесей. Соль диссоциирует на ионы Na и С1 , а вода, хоть и слабо, тоже диссоциирует на ионы Н и ОН следовательно, у нас имеется электролит. Опустим в него электроды, подадим на них напряжение — на левый плюс (анод), на правый минус (катод), а кроме того, поставим между электродами перегородку-диафрагму, отделяющую анодное пространство от катодного (левое от правого). Что произойдет Через электролит потечет ток положительно заряженные ионы устремятся к катоду, отрицательно заряженные — к аноду Ионы Н и ОН —маленькие, юркие и двигаются они быстрее более крупных ионов Na и С1 следовательно, из анодного пространства быстро уйдут ионы ОН , превратившись на аноде в кислород и воду, а из катодного — ионы Н , которые на катоде превратятся в водород. Поскольку наш электролит разделен диафрагмой, она не пропустит ионы ОН из правого объема к аноду, а ионы Н из левого объема — к катоду. В результате в левом (анодном) объеме будет много ионов Н , которые с ионами I образуют соляную кислоту НС1. В правом (катодном) объеме окажется много Ионов ОН , которые с ионами Na образуют щелочь NaOH. Что же у нас получилось В анодной половине — слегка кислотная среда, она же — мертвая вода, в катодной половине — слегка щелочная среда, она же — вода живая . Словом, мы получили активированную воду. [c.105] Но ЭТО лишь иллюстрация разнообразных процессов, которые могут происходить в воде в зависимости от наличия в ней тех или иных примесей, материала электродов и разделяющих их диафрагм. Так, например, если в воде имеются хлориды, то при электролизе будет выделяться хлор и другие активные окислители, уничтожающие микрофлору точно так же, как в случае хлорирования воды на ВС а затем эти соединения будут разрушены на следующих стадиях электролитического процесса. Этим же способом можно разрушить или перевести в нейтральные соединения многие вредные вещества, либо сосредоточить их в определенном объеме и выпустить вместе с водой в дренаж. Фактически данный метод позволяет отделить очищенную воду от грязной, причем работает электрический ток, а не сорбенту ничего не надо заменять, ресурс практически неограничен, расходных картриджей не имеется. [c.106] Кроме всего сказанного выше, фильтр не должен насыщать воду веществами, входящими в материалы его конструкции. Это, а также необратимость захвата примесей и береж юе отношение к полезным минералам — обязательства производителей фильтров перед нами, пользователями. Мы же, в свою очередь, должны понимать, что вечных фильтров не бывает, и должны эксплуатировать их в соответствии с инструкцией. [c.108] Вернуться к основной статье