Очистка воды от хлоридов
1. Откуда появляются хлориды в воде?
В природных источниках содержится довольно большая концентрация различных вредных веществ. И одними из них являются соли соляной кислоты или ионы тяжелых металлов, называемые хлоридами. Самостоятельно в наземных источниках такие элементы не появляются, все это происходит при попадании грунтовых вод или вследствие техногенных причин. Естественными основаниями для появления хлоридов являются:
- попадание подземных вод с высокой степенью минерализации;
- притока воды на постоянной основе с испарением;
Техногенные причины – деятельность человека. Сточные воды промышленных предприятий, применение удобрений, свалки в неположенных местах, использование соли при обледенении дорог и т д – все это является источником постоянного круговорота хлоридов. Все анионы обладают определенной скоростью миграции, так вот хлориды наделены самой высокой степенью к перемещению. К тому же они быстро растворяются и слабо впитываются сорбентами. Живые организмы, которые очищают природные источники так жене справляются с высокой концентрацией веществ.
Рис. 1 Хлориды в воде
Уровень хлоридов в природных источниках зависит от времени года и минерализации воды. К примеру, на севере России по регламенту содержание хлоридов не должно превышать 10 мг/л. А вот у южных регионов показатели повыше – до 100 мг/л. В средней полосе страны все же придерживаются стандартных показателей, особенно при измерении степени загрязнённости пресных вод, нормативы 10 мг/л. Для рыбохозяйственных водоемов показатели нормы 300 мг/дм3.
Чаще всего наличие хлористых соединений придает воде солоноваты вкус. Например, наиболее доминирующие ионы натрия. Хлористый магний обеспечивает горько-соленый вкус. Карбонатные и сульфатные ионы создают пары и у них высоко развита миграции.
Чаще всего встречающиеся представители хлоридов в природных источниках воды: хлористый натрий, он же поваренная соль; хлористая ртуть; хлористый барий; хлорид кальция; магниевая соль.
2. Способы фильтрации
Устранить хлориды можно несколькими вариантами обработки: озонирование, сорбция, ионный обмен, обратный осмос.
Сорбенты. Хлориды имеют низкую склонность к впитыванию, поэтому такой метод актуален только при наличии труднорастворимых элементов. Например, хлорид свинца, меди, серебра. Способ основан на использовании загрузочного материала с высокими сорбционными способностями. Поток воды проходит через фильтр и происходит впитывание ионов хлоридов в фильтрующую загрузку. В качестве материала используется активированный уголь. Перед использованием данной технологии обязательна предварительная обработка воды от вирусов и бактерий. Так как гранулы фильтрующего материала могут накапливать бактериальные отложения и таким образом ухудшать качество воды.
Рис. 2 Система сорбционной очистки
Ионообменные установки. Используется для фильтрации ионная смола, которая при взаимодействии с водой заменяет ионы солей с отрицательным зарядом на безопасные соединения. Образуются ионы кальция, магния или натрия. Фильтрация осуществляется в специальных фильтрах колонного типа с анионитовой смолой. Фильтрующий материал обязательно регенерировать, так как со временем смола отдает все свои ионы и процесс замедляется.
Рис.3 Система ионного обмена
Озонирование. Озон является одним из самых сильных окислителей. И при изменении среды на более кислую, хлориды приобретают нерастворенную форму, происходит выпадение осадка. Который потом удаляется грубыми или сорбционными фильтрами. В процессе озонирования устраняются не только хлориды, но и происходит обеззараживание. Однако, требуется дополнительная очистка от хлоридов натрия.
Рис.4 Озонирование
Системы обратного осмоса. Это способ удаления хлоридов физический. Снижает концентрацию примесей с 40 г/л до практически нулевых показателей. Фильтрующим элементов является мембрана, через которую свободно проходят молекулы воды, но задерживаются молекулы растворенных примесей. Поток движется под воздействием обратного осмоса. То есть со стороны исходного потока повышается давление, выше осмотического, и молекулы вынуждены продвигаться в противоположном от свойственного им направления. А именно в туда, где концентрация воды меньше. Применяемые мембраны отличаются по типу:
- Молекулярно-ситовые. Внешне верхний слой напоминает сито с одинаковыми отверстиями. Благодаря тому, что соли хлоридов имеют более большой размер, чем молекулы воды, они не попадают в очищенную воду. Но если присутствуют хлориды натрия, то они не устраняются, так как имеют похожую структуру с водой.
- Диффузные. Происходит образование водородных связей на мембране и образуется пленка. Молекулы хлоридов не могут через нее проникнуть.
- Капиллярно-фильтрационная. На мембране образовывается слой ионов воды, объединенных водородной связью, и внутри, и снаружи. Ионы хлоридов не проходят в очищенную воду.
Требования, которые применяются к мембранам очень высокие. Элементы должны быть с плотной структурой, иметь повышенное гидродинамическое сопротивление. Верхний пористый слой, в среднем, 1 мкм. А нижний толщиной от 50 до 150 мкм. Преимущества технологии в устранении хлоридов до 99%. Также отмечена низкое потребление ресурсов и длительный срок службы.
Варианты фильтрации подбираются исходя из первоначального анализа воды. Стоит обратить внимание, что концентрация ионов хлора плавающая и может меняться в зависимости от погодных явлений, сезона.
3. Выводы
Появление хлоридов в воде в основном зависит от деятельности человека, чем от природных явлений. Присутствие таких примесей значительно ухудшают экосистему водоема. Поэтому требуется подобрать систему фильтрации. Универсальным вариантом является установки обратного осмоса, которые имеют низкие энергозатраты и при этом обладают высокой степенью очистки. Некоторые типы хлоридов не поддаются сорбции, поэтому применение данного метода подходит не под каждый случай. Ионообменные установки позволят не только устранить ионы хлоридов, но и умягчить воду. Однако, требуется обязательная регенерация фильтра. Озонирование эффективный метод для устранения ионов, однако не справляется с хлоридами натрия, да и сами установки достаточно дорогие и массивные. Любой метод очистки от хлоридов должен быть эффективен, выгоден экономически и использован целесообразно.
