Какая вода содержит хлор

Концентрация хлора в воде: общего, остаточного, активного, свободного, связанного

Химический элемент хлор (Cl) относится к группе галогенов и в чистом виде представляет собой ядовитый газ жёлто-зелёного цвета. Хлор тяжелее воздуха и обладает характерным резким удушающим запахом.

Хлор в природе и жизни человека

Ввиду своей чрезвычайно высокой химической активности, в естественной среде хлор в чистом виде не встречается. Наибольшие запасы этого элемента сосредоточены в солях морской воды, содержание хлора в которой достигает 19 грамм на литр.

Хлор выполняет важные функции в жизнедеятельности растений и животных. В организме человека хлор обеспечивает поддержание кислотно-основного равновесия (КОР) плазмы крови, также он содержится в лимфе и входит в состав желудочного сока. Основная часть ионов хлора поступает в организм человека в виде хлорида натрия, содержащегося в пище.

Свободный и связанный хлор

Хлор, введённый в воду в целях обеззараживания, немедленно вступает в реакцию с водой и содержащимися в ней компонентами.

При реакции с водой, хлор образует хлороводород, хлорноватистую кислоту и их соответствующие соли в случае присутствия в воде катионов: хлориды (Cat + + Cl -) и гипохлориты (Cat + + СlO — ). В то же время, в воде практически всегда присутствуют азотосодержащие компоненты органического и неорганического происхождения. Часть введённого в воду хлора реагирует с этими веществами, образуя хлорамины. Хлорамины обладают очень слабым антибактериальным эффектом, в отличие от хлорноватистой кислоты и гипохлорита, которые являются основными дезинфицирующими веществами.

Исходя из более высокой химической активности хлорноватистой кислоты и гипохлоритов, хлор, входящий в состав HClO и её солей, а также ту часть элементарного хлора, который не успел вступить в реакцию, принято называть свободным или свободным активным хлором. К хлору, входящему в состав гипохлоритов иногда применяют термин «потенциально свободный хлор». Соответственно хлор, принявший участие в окислении и вошедший в состав органических и неорганических хлораминов, называют связанным, или связанным активным хлором.

Данные определения носят условный характер, так как во всех соединениях, хлор, строго говоря, связан.

Общий, активный и остаточный хлор

Хлор в воде принимает активное участие в реакциях окисления. В результате реакций, в воде остаётся некоторое его количество. Суммарное количество хлора, остающееся в воде в виде различных соединений, принято называть общим хлором. Общий хлор иногда называют также общим остаточным или остаточным активным хлором. Таким образом, используемая терминология не отличается единообразием.

В состав общего хлора входит свободный и связанный активный хлор.

Область применения хлора и хлорамина

Хлор широко применяется в различных отраслях промышленного производства и в быту. Кроме общеизвестной функции хлора, как средства для обеззараживания воды в водопроводах питьевого назначения и бассейнах, существуют другие сферы его применения:

• при производстве синтетических материалов – поливинилхлорида и его пластикатов, синтетического каучука;
• в химической промышленности для производства соляной кислоты, хлорной извести, различных ядохимикатов и удобрений;
• в металлургической отрасли для хлорирования окислов редкоземельных элементов с целью получения чистых металлов.

Хлорамин относится к неорганическим соединениям – хлоропроизводное аммиака. Хорошо растворяется в воде. Используют хлорамин для следующих целей:

• в химическом производстве в качестве реагента в реакциях органического синтеза;
• для очистки воды;
• для дезинфекции помещений, мебели, медицинских инструментов.

Соединения хлора входят в состав отбеливателей для белья. Роль хлора в процессе отбеливания заключается в том, что при его вступлении в реакцию с водой высвобождается активный кислород, который и обеспечивает отбеливание.

Сточные и природные воды

Природные воды Земли образуют её естественную гидросферу и подразделяются на поверхностные и подземные. Поверхностными водами заполнены реки, болота, озёра, моря, а также каналы и водохранилища. Подземные воды содержатся в полостях и порах земных недр.

Сточные воды по источникам их происхождения делятся на несколько групп:

• хозяйственно-бытовые, состоящие в основном из канализационных стоков бытовых потребителей:
• ливневые, содержащие атмосферные осадки – дождевые и талые воды;
• сельскохозяйственные, включающие в себя растворённые в воде отходы животноводства и дренаж поливных вод;
• стоки крупных промышленных предприятий.

Стоки хозяйственно-бытового происхождения загрязнены главным образом органикой, а также содержат моющие средства и бытовую химию. Ливневые воды растворяют загрязнения, находящиеся на поверхности почвы, поэтому их состав может быть разнообразным. В стоках животноводческих ферм содержится высококонцентрированная органика, а поливная вода несёт с полей удобрения и ядохимикаты.

Нормы содержания в питьевой воде

Действующие санитарные нормы и правила устанавливают допустимые пределы концентрации остаточного хлора, содержащегося в питьевой водопроводной воде на уровне 0,3-0,5 мг/л. Наличие остаточного активного хлора считается необходимым для нейтрализации загрязнений, которые могут попасть в воду по пути её движения от очистных сооружений до потребителя. Внутренние поверхности распределительных трубопроводов могут служить местом активного размножения патогенной микрофлоры.

Таким образом, при снижении концентрации активного остаточного хлора в воде ниже допустимого уровня 0,3 мг/л не гарантируется полное её обеззараживание.

Предельно допустимая концентрация

Установленная СанПиН предельная концентрация остаточного хлора в водопроводах питьевого назначения и бассейнах составляет 0,5 мг/л. Превышение установленной нормы приводит к изменению органолептических свойств воды – снижению её прозрачности и ухудшению вкусовых качеств. Кроме этого, превышение предельно допустимой концентрации по хлору может оказывать негативные воздействия на здоровье человека, вызывая:

• отравления, сопровождающиеся нарушением функции различных органов желудочно-кишечного тракта;
• воспалительные процессы слизистых оболочек;
• понижение уровня артериального давления, сопровождающееся ухудшением самочувствия, слабостью и головной болью.

Кроме этого, доказаны канцерогенные свойства некоторых хлорорганических соединений, которые могут образовываться в ходе реакции хлора с определёнными органическими загрязнителями.

Обеззараживание сточных вод

Сточные воды содержат большое количество органических веществ, которые создают благоприятную среду для развития бактерий, в том числе патогенных. По этой причине обеззараживание сточных вод является обязательной процедурой, обеспечивающей сохранение экологии естественных водоёмов, воздуха и почвы.

Хлорирование относится к наиболее распространённому способу дезинфекции сточных вод. Концентрация хлора, необходимая для полного обеззараживания сточных вод зависит от технологии, применяемой на очистных сооружениях. СНиП 2.04.03-85 устанавливает следующие значения дозы вводимого хлора:

• после предварительной механической очистки стоков – 10 г/м 3 ;
• при использовании механической и химической очистки, эффективности отстаивания более 70% – 5 г/м 3 ;
• после фильтрования песчаными фильтрами – 2 – 5 г/м 3 .

Хлорирование

Хлорирование питьевой воды осуществляется на станциях водоподготовки, куда хлор доставляется в сжиженном виде в специальных контейнерах. Для получения газообразного хлора, который применяется для обеззараживания воды, сжиженный газ пропускается через специальные испарительные устройства. Испарители представляют собой большие цилиндрические ёмкости, установленные вертикально, внутри которых расположены змеевики.

Хлор, добавляемый в воду, тщательно перемешивается. После взаимодействия хлора с водой в течение 30 минут или более, концентрация остаточного хлора должна составлять не менее 1,5 г/м 3 . До процесса хлорирования вода должна пройти предварительную подготовку. Как правило, хлорируется осветлённая вода. Процесс происходит перед её поступлением в резервуар для чистой воды, где вода выдерживается определенное время перед подачей в водопроводную систему.

Применение газообразного хлора для обеззараживания воды имеет ряд преимуществ:

• такая технология обеззараживания обеспечивает низкую себестоимость процесса;
• простота проведения процедуры хлорирования;
• высокая эффективность дезинфекции воды газообразным реагентом;
• хлор не только уничтожает патогенную микрофлору, но также нейтрализует различные органические и неорганические загрязнители.

Опасна ли водопроводная вода

Водопроводная вода, поступающая в наши квартиры, считается питьевой. Это значит, что в случае соответствия её качества действующим санитарным нормам и правилам, она должна быть полностью пригодна к употреблению без какой-либо дополнительной очистки. Но это в теории. На практике всё не совсем так. Достаточно вспомнить один из распространённых в советское время лозунгов: «Не пей сырую воду!»

Водопроводная вода может быть опасна по нескольким причинам:

• при несоблюдении технологии хлорирования в воде может быть превышен уровень содержания остаточного хлора;
• изношенные водоводы, покрытые изнутри толстым слоем многолетних отложений, являются рассадниками бактерий, на нейтрализацию которых может не хватить остаточного активного хлора;
• в естественном источнике, из которого осуществляется водозабор на питьевые нужды, может содержатся опасное количество различных органических и неорганических соединений.

Объективный показатель качества водопроводной воды – это лабораторный анализ, проводимый на регулярной основе.

Альтернативные способы

Хлорирование – не единственный метод обеззараживания воды. Среди альтернативных способов дезинфекции воды можно выделить следующие:

Ультрафиолетовое обеззараживание. Принцип этой технологии заключается в облучении водного потока ультрафиолетом. Жёсткое облучение ультрафиолетового спектра способно убивать болезнетворные микроорганизмы. Это свойство УФ-лучей широко используется для дезинфекции помещений лечебных учреждений, предприятий общепита.

Преимущество ультрафиолетового способа обеззараживания перед химическими методами заключается в том, что в воду не вводят реагенты, которые сами по себе могут быть вредными. Однако очищенная таким способом вода может быть вновь загрязнена при транспортировке по водопроводу. Кроме этого, оборудование для УФ – очистки достаточно дорогое и энергоёмкое. Наиболее целесообразно устанавливать такие системы непосредственно у потребителя.

Озонирование. В основе метода – сильные окислительные свойства озона, который вырабатывается специальными установками из воздуха.

Озон является превосходным дезинфектором – не существует устойчивых к озону бактерий, грибков и вирусов. Действие озона происходит в течение нескольких секунд. Недостатки у озонирования те же, что и УФ-метода – высокая стоимость оборудования и низкая остаточная способность к обеззараживанию.

Оценка эффективности

Эффективность применяемой системы очистки воды оценивается по критериям качества, которым соответствует вода, прошедшая ту или иную систему очистки. К таким качествам относятся:

• эпидемическая безопасность воды, прошедшей очистку;
• безопасный химический состав;
• наличие органолептических свойств, присущих питьевой воде.

Контроль качества воды

Качество питьевой воды проверяется путём регулярного забора проб и их лабораторного анализа. Методика отбора проб, регулярность их проведения, а также перечень контролируемых показателей качества регламентированы СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».

Кто осуществляет

Контроль качества питьевой воды осуществляется лабораториями предприятий, эксплуатирующих системы централизованного водоснабжения. Мероприятия по контролю качества выполняются на основании утверждённых рабочих программ.

Методы определения хлора в воде

Для определения содержания хлора в воде используются анализаторы хлора, использующие различные методы измерения:

• оптические – фотометрия и колориметрия;
• йодометрические;
• хемилюминесцентные;
• электрохимические.

Фотоколориметрический метод основан на окрашивании раствора при взаимодействии общего хлора со специальными реагентами. Концентрация хлора определяется интенсивностью окраски раствора и её соответствием образцовой цветовой шкале.

В основе йодометрического метода лежит взаимодействие йодида с активным хлором, в результате которого выделяется йод. Титрование йода производится тиосульфатом натрия. По йодометрическому принципу работает анализатор ВАКХ-2000С.

Хемилюминесцентный метод основан на свойстве люминола излучать определённое свечение при воздействии на него хлора в щелочной среде. Концентрация хлора определяется интенсивностью хемилюминесценции. Данный метод реализуется в анализаторе хлора Флюорат-АС-2.

Электрохимические анализаторы измеряют потенциалы электродов, погруженных в исследуемый раствор, которые отображают электрохимические процессы, протекающие в жидкости. На этом методе основаны такие анализаторы как АСХВ/М1031, АХВ-М3, КХВ-2 и другие.

Правовая ответственность

Организации, осуществляющие питьевое водоснабжение обязаны принимать все меры обеспечения потребителей водой надлежащего качества. Оказание услуг этого типа с нарушением требований санитарных правил влечёт за собой административную ответственность, предусмотренную частью 2 статьи 14.4 КоАП РФ. Статья 6.5 того же Кодекса предусматривает ответственность за нарушение санитарно-эпидемиологических требований к воде, правил хозяйственно-бытового водоснабжения.

Источник

Методы определения хлорид-ионов в сточной воде

Хлориды, ионы хлора в воде

Хлориды – это соли соляной (хлороводородной) кислоты, образованные при взаимодействии кислоты с катионами металлов.

Чаще встречаются хорошо растворимые хлориды:

Первичным источником хлоридов в природных поверхностных и подземных водах становятся магматические породы, содержащие хлорсодержащие минералы, и отложения галита (каменной соли).

Соленый вкус воды свидетельствует о присутствии в ней NaCl в концентрации более 250 мг/дм 3 . Соленость воды, обусловленная растворами хлорида кальция и магния, органолептически проявляет себя при концентрации солей свыше 1000 мг/дм 3 .

Причины появления в стоках

Хлориды вымываются атмосферными осадками из засоленных почв, магматических пород, соленосных отложений. Затем переносятся в реки и озера, проникают в грунтовые воды, колодцы и скважины. Большое количество хлоридов приносят в водные объекты промышленные стоки и хозяйственно-бытовые сточные воды. Хлориды легко мигрируют по водоемам, не оседая на дне и почти не усваиваются водными организмами.

Откуда берутся в морской воде

По одной теории соленость океана поддерживают речные потоки. Стекая с возвышенностей, реки вымывают из почв соли и минералы. В пресной воде подобные примеси человеком практически не ощущаются, но соленость моря очевидна. Морская вода постоянно испаряется, а концентрация соли в ней увеличивается, поэтому содержание NaCl в морской воде в 70 раз больше, чем в реках.

Другая теория утверждает, что соленые воды морей и океанов образовались в период активности вулканов на ранних стадиях формирования гидросферы. Изначально все воды на планете были кислыми и без труда размывали горные породы, поднятые из недр, высвобождая кальций, магний, калий и другие элементы. В условиях высокой температуры и повышенной кислотности проходили химические реакции, в результате которых образовывались хлориды.

Бывают ли в скважинах?

Хлориды обнаруживаются во всех водах, в том числе и подземных. В скважины большая часть хлоридов поступает:

• из древних морских вод, скопившихся в осадочных породах;
• из месторождений каменной соли;
• из солевой пыли, образовавшейся после испарения атмосферных осадков.

Свой вклад в повышение уровня хлоридов в подземной воде вносят:

• сточные воды нефтяной и химической промышленности;
• смягчители жесткой воды;
• удобрения;
• мусорные свалки.

Влияние на организм человека

Длительное употребление питьевой воды с превышением нормы хлоридов в ней способствует отечности у людей с заболеваниями почек, ухудшает работу сердца и пищеварительной системы.

Органы и системы органов	Негативные последствия употребления (воздействия) воды с высоким содержанием хлоридов
Мочевыделительная система	камни в почках, риск развития рака мочевого пузыря
Легкие	першение в горле, кашель
Сердечно-сосудистая система	атеросклероз, гипертония, анемия
Желудочно-кишечный тракт	риск развития рака желудка, печени, прямой и ободочной кишки
Репродуктивная система	нарушение влагалищной микрофлоры
Глаза	воспаление слизистой оболочки и роговицы
Волосы	нарушение структуры волосяных луковиц, ломкость, тусклость волос, сухость кожи головы, перхоть

Нормы хлоридов

Вода с превышенным содержанием хлоридов неприятна на вкус. Если вода содержит высокую концентрацию ионов хлора, то её нельзя пить. Для промышленных и хозяйственных целей хлориды в воде тоже нежелательны.

Содержание в питьевой воде

Предельно допустимая концентрация хлоридов в питьевой воде согласно СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» – 350 мг/дм 3 .

Содержании хлоридов на уровне 300 мг/дм³ придает воде горько-соленый привкус, ухудшая ее вкусовые характеристики.

Природные воды

Средняя концентрация хлорид-ионов в мировом океане – 19 г/дм 3 .

В природных водоемах уровень хлоридов колеблется в зависимости от сезона и уровня минерализации воды. В реках и озерах севера России концентрация хлоридов в норме не превышает 10 мг/дм 3 , а в южных регионах этот параметр выше – от 10 до 100 мг/дм 3 . Если анализ показал в поверхностной воде значительное превышение концентрации хлоридов, следует проверить водоем на загрязнение хлоридами.

Сточные воды

Огромное количество хлоридов поступает в сточные воды с электрообессоливающих установок и сырьевых потоков. Это так называемые стоки ЭЛОУ с высоким содержанием эмульгированной нефти и большой концентрацией хлорида натрия.

Стоки установок химводоочистки (ХВО) также насыщены хлоридами, особенно в периоды регенерации катионита.

Экологическую обстановку ухудшают сельскохозяйственные реагенты (хлористый калий) и дорожная соль.

Определение превышенного количества

Постоянный мониторинг уровня хлоридов необходим для всей воды, используемой человеком, чтобы вовремя отследить превышение и устранить нежелательные последствия.

Необходимо знать точную концентрацию хлоридов в воде, используемой для питья и на производстве. Для этого специальные службы проверяют химический состав воды, расходуемой промышленными и сельскохозяйственными предприятиями. Например, есть особые требования к воде, которую используют для полива той или иной сельскохозяйственной культуры.

Целеполагание

В промышленности избыточно соленая вода способствует образованию накипи, повышает интенсивность коррозии металлов, ведет к поломкам оборудования и снижению теплопроводности нагревательных элементов. Повышенная концентрация соли в воде неблагоприятна для здоровья человека, животных и растений.

Воду «на хлориды» анализируют в химических лабораториях. Полученные цифры сравнивают с ПДК (предельно допустимой концентрацией), закрепленной в СанПиН 1.2.3685-21 (для питьевой воды), регламентируемой Приказом Минсельхоза России № 552 от 13 декабря 2016 г. (для объектов рыбохозяйственного значения), СанПиН 2.1.4.1116-02 (для бутилированной воды), ГОСТ 6709-96 (дистиллированная вода).

Правильно берём пробу

Грамотный отбор воды на анализ гарантирует точное определение концентрации хлоридов в пробе, поэтому лучше всего доверить процедуру специалистам.

При самостоятельном отборе пробы необходимо придерживаться следующих правил:

1. Для водопроводной воды подойдет чистая пластиковая бутылка из-под «минералки» на 1,5-2 литра или стеклянная банка с тугой крышкой. Недопустимо использовать тару из-под сока, лимонадов, молока, кваса, пива.
2. Перед отбором кран открывают под сильным напором на 5-7 мин., чтобы удалить застоявшуюся в трубах жидкость.
3. Затем напор снижают и промывают тару и крышку в исходной воде.
4. Тонкой струей по стенке заполняют бутылку «под горлышко», чтобы между жидкостью и крышкой не осталось воздуха. Крышку туго затягивают.
5. Доставляют емкость с пробой в лабораторию в тот же день.
6. Если такой возможности нет, воду помещают в холодильник, но не более, чем на 36 часов. Не допускается замораживание пробы воды!
7. При транспортировке емкость с водой оберегают от нагревания и солнечных лучей.

Отбор воды из колодца проводят аналогично, используя в качестве пробоотборника предварительно помытое ведро.

Методы выявления

Наиболее распространен в лабораториях аргентометрический метод, основанный на осаждении хлоридов азотнокислым серебром в присутствии индикатора K₂CrO₄ (хромата калия).

После осаждения хлорида серебра в точке эквивалентности образуется хромовокислое серебро, при этом раствор из желтого становится оранжево-красным.

Второй способ определения хлоридов в воде представляет собой титрование образца раствором нитрата ртути (II) в присутствии индикатора дифенилкарбазона.

Хлорирование – очистка вод «хлоркой»

Только неукоснительное соблюдение санитарных требований, предъявляемых к устройству и эксплуатации всех сооружений водопровода, позволяет гарантировать безопасность питьевой воды, подаваемой населению. Эти требования касаются и установок для хлорирования воды.

Влага – идеальная среда для развития бактерий, а хлор и его соединения успешно угнетают жизнедеятельность патогенной микрофлоры.

«Активный хлор» убивает бактерии, окисляя вещества протоплазмы клеток бактерий. Наиболее чувствительны к «активному хлору» возбудители холеры, брюшного тифа и дизентерии.

В России впервые хлорировали воду в Кронштадте – во время эпидемии холеры 1910 года. Первоначально хлорирование производили хлорной известью, а в 1917 году на водопроводной станции г. Ленинграда применили газообразный хлор.

Хлорирование – обязательная процедура в случае забора воды из поверхностных водоемов, а также подземных источников, когда бактериальные показатели пробы не соответствуют ГОСТ Р 51232-98 «Вода питьевая».

В резервуар с водой подается хлор в виде газа или раствора, затем происходит химическая реакция. В результате хлорирования качество обеззараживаемой жидкости сохраняется, а патогенные бактерии погибают.

Методы удаления хлоридов из воды

Избыток хлоридов искажает вкус питьевой воды, а многие технологические процессы не допускают использование хлорированной воды, поэтому ее подвергают дехлорированию.

Простые способы

В быту хлор из воды удаляют следующими способами:

1. Слив застоявшейся в трубах воды. Вечером, когда происходит максимальный водозабор, есть смысл набрать 5-10 литров впрок.
2. Отстаивание. В быту частично удалить хлор можно, если воду из-под крана налить в широкую емкость, к примеру, кастрюлю, и дать отстояться 3-4 часа. Воду важно перемешивать время от времени, иначе газообразный хлор удаляется только с 1/3 глубины емкости.
3. Кипячение. Важно помнить, что при кипячении улетучивается только газообразный хлор.
4. Перекристаллизация. Суть техники заключается в разной скорости замерзания воды с примесями и чистой воды. Воду несколько раз замораживают и размораживают.

Трудоемкие и малоэффективные бытовые способы дехлорирования с успехом заменяет качественная фильтрующая система, встроенная в водопроводную систему дома или квартиры.

Промышленные

В настоящее время распространены следующие промышленные способы дехлорирования:

• озонирование;
• сорбционный метод;
• ионный обмен;
• обратный осмос.

Метод очистки	Суть процесса	Недостатки/достоинства метода
Озонирование	Под воздействием сильного окислителя хлориды переходят в нерастворимые формы и путем механической фильтрации удаляются из воды.	· озонаторы подходят только для промышленного использования и на водоочистительных станциях; · требуют постоянного контроля.
Сорбция	Хлориды задерживаются фильтром из активированного угля с повышенной сорбирующей способностью.	· из-за бурного роста бактерий на активированном угле воду необходимо предварительно обеззаразить.
Ионный обмен	Наполнитель из ионообменной смолы поглощает отрицательно заряженные соли, в том числе и хлориды.	· обязателен тщательный контроль процесса; · метод не подходит для бытового использования.
Обратный осмос	Удаление хлоридов достигает 99,5%. Полупроницаемая мембрана задерживает хлориды, обессоленная вода поступает к потребителю.	· компактность установки; · установка в домах и на производстве; · на степень очистки исходный состав воды не влияет; · снижается не только жесткость, но и показатель цветности, концентрация железа. Исчезает специфический запах.

Из таблицы видно, что система обратного осмоса наиболее эффективна и универсальна. Установка обратного осмоса в квартире, коттедже или на предприятии способна уменьшить концентрацию хлоридов до нормального уровня, сделав ее пригодной для питья.

Контроль за качеством воды позволяет сохранить здоровье живых существ, оптимизировать технические процессы, позаботиться об экологии.

Источник