XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Вода поверхностных источников содержит азот в виде нитритов и нитратов. В последнее время их концентрация растет из-за использования нитратных удобрений, которые с грунтовыми водами просачиваются в реки и озера. Повышенное содержание азотных соединений в жидкости представляет опасность для человека. Опасность нитратов обусловлена их токсичным действием на организм. Различают первичную токсичность нитратов, вторичную - возникающую при образовании нитритов, и третичную - связанную с образованием нитрозаминов.

Накапливаясь в организме человека, нитраты вызывают метгемоглобинемию, то есть реагируют с гемоглобином крови, образуя метгемоглобин. Это вещество в отличие от гемоглобина не переносит кислород, что приводит к кислородному голоданию тканей. В результате ухудшается самочувствие, появляется вялость [1].

Нитраты губительно воздействуют на нервную, сердечно-сосудистую систему, желудочно-кишечный тракт и другие органы. Особую опасность нитраты представляют для маленьких детей, у которых еще не сформирована восстанавливающая ферментная система.

По этим причинам необходимо ограничивать поступление нитратов в организм – минимизировать потребление нитратсодержащих продуктов и не употреблять воду с повышенной концентрацией нитратов.

Содержание нитратов в питьевой воде регламентируется СанПиН 2.1.4.10749-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды" и не должно превышать 45 мг/л.

Существует два основных способа удаления нитратов:

- ионный обмен;

- обратный осмос.

В первом случае удаление нитратов проводится с помощью высокоосновных анионитов. Нитросодержащую воду пропускают через анионит, который обменивает нитрат-анионы на хлорид-анионы и накапливает их. В последующем полимерная смола регенерируется поваренной солью [2].

Метод обратного осмоса эффективно удаляет растворенные соединения азота. При этом удаляются другие минеральные соли, которые в определенной пропорции должная содержать питьевая жидкость. В итоге может понадобиться дополнительная минерализация воды. С проблемой жесткой воды сталкивался каждый, поэтому последствия использования такой жидкости очевидны. Самое частое из них – это образование стойкого налета на нагревательных элементах электрических чайников, белый налет на дне и стенках посуды.

Существует постоянная и временная жёсткость воды. При постоянной жёсткости в воде находится допустимое количество химических веществ, которое не приносит человеку вреда, а даже насыщает организм необходимыми микроэлементами [3].

Сложнее обстоит дело с временной жесткостью, при которой в воде появляются гидрокарбонат кальция и магния. Эта крайне вредная смесь для организма, которая затрудняет работу желудка и кишечника, провоцирует образование камней в почках. Во время приготовления пищи в воде, перенасыщенной гидрокарбонатами магния и кальция, в продуктах разрушаются многие полезные вещества, а сами продукты развариваются.

Некоторые соли, попадающие в организм с жесткой водой, образуют неорганические соединения, которые постепенно вытесняют из суставов синовиальную жидкость. Как известно, это вещество служит смазкой, благодаря которой обеспечивается подвижность суставов. В итоге, со временем суставы обрастают кристаллами, что становится причиной очень болезненных ощущений, возникающих даже при незначительном движении. С течением времени все это может развиться в такие неизлечимые заболевания, как артрит и полиартрит. Поскольку проблема с повышением солей жесткости в воде насчитывает не одно десятилетие и даже не один век, человечество научилось бороться с этой неприятностью [4]. Сегодня все способы, применяемые для умягчения воды, условно можно разделить на две большие группы:

- бытовые;

- профессиональные.

В первом случае речь идет об использовании бытовых методов, способствующих уменьшению и нейтрализации солей жесткости. К примеру, чтобы воду можно было употреблять в пищу, следует прокипятить ее в течение 30-40 минут или заморозить, чтобы соли жесткости распались. Все эти методы очистки жесткой воды имеют право на существование, однако не гарантируют получение действительно чистой, безопасной и полезной для употребления жидкости.

Совсем иной подход применяется, когда речь идет о профессиональной очистке жесткой воды. Здесь на первый план выходят научные исследования, положенные в основу различных установок для умягчения. Самый популярный, относительно недорогой и эффективный метод удаления солей жесткости из воды – это использование систем, работающих по принципу ионного обмена, когда ионы жесткости замещаются ионами натрия [5].

Также существует магнитное умягчение воды с помощью магнитных преобразователей. Суть их работы довольно проста – смягчение жидкости происходит под воздействием магнитного поля. При этом накипеобразователи образуются в виде рыхлого осадка (шлама) водяной толще, а не на внутренней поверхности водонагревателя и легко удаляются при дальнейшей продувке. Преимущества магнитных преобразователей воды (МПВ) в сравнении с другими умягчителями воды, МПВ обладают целым рядом бесспорных преимуществ:

- простота обслуживания;

- невысокая стоимость;

- безопасность использования;

- практически полное отсутствие расходов на эксплуатацию.

Магнитные преобразователи считаются наиболее экологически чистыми и могут умягчать как холодную, так и горячую воду. Такое оборудование особенно эффективно при обработке кальциево-карбонатных вод, которые входят в состав воды большинства водоемов, расположенных на российской территории.

Работают магнитные устройства на одинаковом принципе вне зависимости от того, с применением электротока или без него. Устройство у прибора максимально простое. Это трубка, которую делают из ферромагнита, внутри магнитный элемент. Вода его обтекает и попадает под влияние аксиально-симметричного поля. Благодаря материалу корпуса и расположению, вода подвергается массированной атаке магнитных линий.

Форма солей жесткости под этим влиянием начинает трансформироваться, не разрушаться, не вступать в реакцию. Она просто становится узкой, острой и тонкой. Если раньше такая соль имела удобную площадь для прилипания, то после воздействия сил, прилипать у нее уже не получается. Но в такой новой форме есть и свои дополнительные плюсы, кроме блокировки жесткости. Острыми краями соли начинают соприкасаться с поверхностями, где располагается старая накипь. Сами соли слипаются в новые острые центры. И вот такие центры работают как чистящие ерши на молекулярном уровне. Со временем новая накипь хорошо убирает старую и не оставляет после себя следов в виде трещин, порезов и царапин. В этом большой плюс магнитных преобразователей воды.

Работа исключительно магнитного поля распространяется только на небольшое расстояние от прибора, потому устройства следует монтировать максимально близко к приборам и оборудованию. Если же это электромагнит, то он работает на расстояние до 700 метров от прибора.

Максимально удобным прибором для использования в любой сфере является электромагнитный вариант. Но при этом, оба вида умягчителей не работают со стоячей водой. Правда, с учетом того, что потом в систему попадет вода мягкая, то такой недостаток влияния не оказывает.

Таким образом, в работе проведен анализ основных методов очистки питьевой воды от солей различных химических элементов, таких как нитраты, нитриты, соли железа и показаны преимущества современных методов очистки воды.

Список литературы:

1. Быстрых В. В. Гигиеническая оценка влияния питьевой воды на здоровье населения // Гигиена и санитария. 2001. № 2. С.20–22.

2. Зенин С.В. Структурное состояние воды как показатель ее качества. //«Стандартсервис» Информ. сборник. 2004. № 5.

3. Красовский Г. Н., Рахманин Ю. А., Егорова Н. А. Гигиенические основы формирования перечней показателей для оценки и контроля безопасности питьевой воды // Гигиена и санитария. 2010. № 4. С 8–12.

4. СанПиН 2.1.4.10749-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды.

5. Мазаев В.Т. Руководство по гигиене питьевой воды и питьевого водоснабжения. - М.: Мед. информ. агентство, 2008. – 319с.

Код для цитирования: Скопировать