Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Информацию о хлорировании бассейнов см. В разделе « Санитарные правила для плавательных бассейнов» .
Проверка уровня хлора в местном источнике воды в Ла-Пасе, Гондурас .

Хлорирование воды - это процесс добавления хлора или соединений хлора, таких как гипохлорит натрия, в воду . Этот метод используется для уничтожения бактерий, вирусов и других микробов в воде. [1] В частности, хлорирование используется для предотвращения распространения болезней, передающихся через воду, таких как холера , дизентерия и брюшной тиф .

История [ править ]

В статье, опубликованной в 1894 году, было официально предложено добавлять в воду хлор, чтобы обезвредить ее. Два других органа одобрили это предложение и опубликовали его во многих других статьях в 1895 году. [2] Первые попытки внедрения хлорирования воды на водоочистной станции были предприняты в 1893 году в Гамбурге , Германия. В 1897 году город Мейдстон , Англия, первым полностью обработал воду хлором. [3]

Постоянное хлорирование воды началось в 1905 году, когда неисправный медленный песочный фильтр и загрязненная вода вызвали серьезную эпидемию брюшного тифа в Линкольне , Англия. [4] Александр Круикшанк Хьюстон использовал хлорирование воды, чтобы остановить эпидемию. Его установка подавала в очищаемую воду концентрированный раствор так называемой хлористой извести . Это был не просто современный хлорид кальция, он содержал газообразный хлор, растворенный в известковой воде (разбавленный гидроксид кальция) с образованием гипохлорита кальция (хлорированная известь). Хлорирование водоснабжения помогло остановить эпидемию, и в качестве меры предосторожности хлорирование продолжалось до 1911 года, когда было введено в эксплуатацию новое водоснабжение. [5]

Хлоринатор с ручным управлением для сжижения хлора для очистки воды, начало 20 века. Из книги Джозефа Рэса «Хлорирование воды », 1918 г.

Первое непрерывное использование хлора в Соединенных Штатах для дезинфекции произошло в 1908 году на водохранилище Бунтон (на реке Рокавей ), которое служило источником снабжения Джерси-Сити, штат Нью-Джерси . [6] Хлорирование достигалось путем контролируемого добавления разбавленных растворов хлорида извести ( гипохлорита кальция ) в дозах от 0,2 до 0,35 частей на миллион. Процесс очистки был разработан Джоном Л. Лилом , а установка хлорирования была разработана Джорджем Уорреном Фуллером. [7] В течение следующих нескольких лет дезинфекция хлором с использованием хлористой извести (гипохлорита кальция) была быстро внедрена в системах питьевой воды по всему миру.[8]

Методика очистки питьевой воды с помощью сжатого сжиженного газообразного хлора была разработана британским офицером Индийской медицинской службы., Винсент Б. Несфилд, в 1903 году. Согласно его собственному рассказу, «мне пришло в голову, что газообразный хлор может быть признан удовлетворительным ... если бы можно было найти подходящие средства для его использования ... сделать газ портативным. Этого можно добиться двумя способами: сжижая его и храня в сосудах из железа, футерованных свинцом, имеющих струю с очень тонким капиллярным каналом и снабженную краном или винтовой крышкой. включили, и баллон поместили в необходимое количество воды. Хлор выходит из пузырей, и через десять-пятнадцать минут вода становится абсолютно безопасной. Этот метод может быть использован в больших масштабах, как и для тележек с технической водой ». [9]

Майор Карл Роджерс Дарналл , профессор химии в Армейской медицинской школе , впервые продемонстрировал это на практике в 1910 году. [10] Эта работа стала основой для современных систем очистки городской воды . Вскоре после демонстрации Дарналла майор Уильям Дж. Л. Листер из медицинского департамента армии использовал раствор гипохлорита кальция в льняном мешке для очистки воды.

В течение многих десятилетий метод Листера оставался стандартом для сухопутных войск США в полевых условиях и в лагерях, реализованный в форме знакомой сумки Lyster Bag (также называемой Lister Bag). Холщовый «мешок, вода, стерилизация» был обычным компонентом полевых кухонь, выдавался один на 100 человек стандартной вместимости 36 галлонов, который висел на часто импровизированном треноге в полевых условиях. Он использовался со времен Первой мировой войны до войны во Вьетнаме и был заменен системами обратного осмоса , производящими питьевую водупутем фильтрации под давлением местной воды через фильтры микроскопического уровня: установка очистки воды обратным осмосом (1980 г.) и система тактической очистки воды (2007 г.) для крупномасштабного производства, а также установка легкой очистки воды для небольших нужд, которая включает технологию ультрафильтрации. для производства питьевой воды из любого источника и использует автоматические циклы обратной промывки каждые 15 минут для упрощения операций очистки.

Впервые газообразный хлор на постоянной основе использовался для дезинфекции водоснабжения на заводе по производству фильтров Белмонт, Филадельфия , Пенсильвания, с помощью устройства, изобретенного Чарльзом Фредериком Уоллесом [ необходима ссылка ], который назвал его Хлоринатором. Он был произведен компанией Wallace & Tiernan, начиная с 1913 года. [11] К 1941 году дезинфекция питьевой воды в США газообразным хлором в значительной степени заменила использование хлорида извести. [12] [13]

Биохимия [ править ]

В качестве галогена , хлора является высокоэффективным дезинфицирующим средством, и добавляется к водопроводной воде , чтобы убить болезнетворные патогенные организмы , такие как бактерии , вирусы и простейшие , которые обычно растут в резервуарах водоснабжения, на стенках водопроводных магистралей и резервуары для хранения. [14] Микроскопические возбудители многих болезней, таких как холера , брюшной тиф и дизентерия, ежегодно убивали бесчисленное количество людей до того, как методы дезинфекции стали широко применяться. [14]

Безусловно, большая часть хлора производится из поваренной соли (NaCl) путем электролиза в хлорно-щелочном процессе. Образующийся газ при атмосферном давлении сжижается при высоком давлении. Сжиженный газ транспортируется и используется как таковой.

Как сильный окислитель , хлор убивает за счет окисления органических молекул. [14] Хлор и хлорноватистая кислота продукта гидролиза не заряжаются и поэтому легко проникают через отрицательно заряженную поверхность патогенов. Он способен разрушать липиды, составляющие клеточную стенку, и реагировать с внутриклеточными ферментами и белками , делая их нефункциональными. В этом случае микроорганизмы либо умирают, либо больше не могут размножаться. [15]

Принципы [ править ]

При растворении в воде хлор превращается в равновесную смесь хлора, хлорноватистой кислоты (HOCl) и соляной кислоты (HCl):

Cl 2 + H 2 O ⇌ HOCl + HCl

В кислотном растворе основными видами являются Cl
2и HOCl, тогда как в щелочном растворе присутствует только ClO - ( гипохлорит- ион). Также обнаруживаются очень небольшие концентрации ClO 2 - , ClO 3 - , ClO 4 - . [16]

Шоковое хлорирование [ править ]

Шоковое хлорирование - это процесс, используемый во многих плавательных бассейнах, колодцах , родниках и других источниках воды для уменьшения содержания бактерий и водорослей в воде. Шоковое хлорирование осуществляется путем подмешивания в воду большого количества гипохлорита . Гипохлорит может быть в форме порошка или жидкости, такой как хлорный отбеливатель (раствор гипохлорита натрия или гипохлорита кальция в воде). Воду, подвергаемую шоковому хлорированию, нельзя купать или пить до тех пор, пока количество гипохлорита натрия в воде не упадет до трех частей на миллион (PPM) или пока количество гипохлорита кальция не упадет до 0,2–0,35 PPM. [цитата необходима ]

Недостатки [ править ]

В некоторых случаях дезинфекция хлорированием может быть проблематичной. Хлор может реагировать с встречающимися в природе органическими соединениями, обнаруженными в системе водоснабжения, с образованием соединений, известных как побочные продукты дезинфекции (DBP). Наиболее распространенными DBP являются тригалометаны (THM) и галогенуксусные кислоты (HAAs). Тригалометаны являются основными побочными продуктами дезинфекции, образующимися в результате хлорирования двумя различными типами: бромоформом и дибромхлорметаном., которые в основном несут ответственность за опасность для здоровья. Их действие строго зависит от продолжительности воздействия химических веществ и количества, попадающего в организм. В высоких дозах бромоформ в основном замедляет обычную мозговую деятельность, что проявляется такими симптомами, как сонливость или седативный эффект. Хроническое воздействие как бромоформа, так и дибромхлорметана может вызвать рак печени и почек, а также сердечные заболевания, потерю сознания или смерть в высоких дозах. [17] Из-за потенциальной канцерогенности этих соединений правила питьевой воды в развитых странах требуют регулярного мониторинга концентрации этих соединений в распределительных системах муниципальных систем водоснабжения. Всемирная организация здравоохранениязаявил, что «риски для здоровья от этих побочных продуктов чрезвычайно малы по сравнению с рисками, связанными с неадекватной дезинфекцией». [18]

Есть также другие проблемы, связанные с хлором, в том числе его летучая природа, из-за которой он слишком быстро исчезает из водной системы, а также органолептические проблемы, такие как вкус и запах.

Дехлоринатор [ править ]

Dechlorinator представляет собой химическую добавку , которая удаляет хлор или хлорамин из воды. Если водопроводная вода хлорирована , ее следует дехлорировать перед использованием в аквариуме , поскольку хлор может нанести вред водным организмам так же, как он убивает микроорганизмы . Хлор убивает рыб [19] и вызывает повреждение биологического фильтра аквариума . [20] Химические вещества, которые выполняют эту функцию, являются восстановителями, которые восстанавливают хлор до хлорида , который менее вреден для рыб.

Некоторые соединения, используемые в коммерческих дехлоринаторах: тиосульфат натрия, гидроксиметансульфонат натрия (используется в AmQuel) и гидроксиметансульфиновая кислота натрия (используется в Marineland Bio-safe).

См. Также [ править ]

  • Альтернативные методы обеззараживания воды
  • Питьевая вода
  • Закон о безопасной питьевой воде
  • Гипохлорит натрия
  • Стерилизация (микробиология)
  • Трихлоризоциануровая кислота, также известная как Симклозен, химическое вещество в таблетках для хлорирования.
  • Водяной фильтр
  • Фторирование воды
  • Водное хозяйство
  • Загрязнение воды
  • Очистка воды
  • Водопроводная сеть
  • Очистка воды

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Дезинфекция хлором | Системы водоснабжения общего пользования | Питьевая вода | Здоровая вода | CDC» . www.cdc.gov . 10 октября 2018 . Проверено 30 апреля 2020 .
  2. ^ FE Turneaure; и HL Рассел (1901). Общественное водоснабжение: потребности, ресурсы и строительство работ (1-е изд.). Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья. п. 493.
  3. ^ "Эпидемия брюшного тифа в Мейдстоне". Журнал Санитарного института . 18 : 388. Октябрь 1897 г.
  4. ^ "Чудо для общественного здравоохранения?" . Проверено 17 декабря 2012 года .
  5. Перейти ↑ Reece, RJ (1907). "Отчет об эпидемии кишечной лихорадки в городе Линкольн, 1904-1905 гг." В тридцать пятом годовом отчете совета местного правительства за 1905-6: Приложение, содержащее отчет врача за 1905-6. Лондон: Совет местного самоуправления.
  6. ^ Leal, Джон Л. (1909). "Стерилизационная установка компании водоснабжения Джерси-Сити в Бунтоне, штат Нью-Джерси", Труды Американской ассоциации водоснабжения. С. 100-9.
  7. ^ Фуллер, Джордж У. (1909). «Описание процесса и установки компании водоснабжения Джерси-Сити для стерилизации воды резервуара Бунтон». Труды AWWA. С. 110-34.
  8. ^ Хазен, Аллен. (1916). Чистая вода и как ее получить. Нью-Йорк: Вили. п. 102.
  9. ^ В.Б. Несфилд (1902). «Химический метод стерилизации воды без ущерба для питьевой воды» . Общественное здравоохранение . 15 : 601–3. DOI : 10.1016 / s0033-3506 (02) 80142-1 .
  10. ^ Darnall CR (ноябрь 1911 г.). «Очистка воды безводным хлором» . Am J Public Health . 1 (11): 783–97. DOI : 10,2105 / ajph.1.11.783 . PMC 2218881 . PMID 19599675 .  
  11. ^ http://library.rit.edu/findingaids/Inventories/WallaceAndTiernanCompanyRecords.pdf
  12. ^ Ходжес, Л. (1977). Загрязнение окружающей среды (2-е изд.). Нью-Йорк: Райнхарт и Уинстон. п. 189.
  13. Перейти ↑ Baker, Moses N. (1981). В поисках чистой воды: история очистки воды от самых ранних записей до двадцатого века. 2-е издание. Vol. 1. Денвер: Американская ассоциация водопроводных сооружений. п. 341-342.
  14. ^ а б в Кальдерон, Р.Л. (2000). «Эпидемиология химических загрязнителей питьевой воды» . Пищевая и химическая токсикология . 38 (1 приложение): S13 – S20. DOI : 10.1016 / S0278-6915 (99) 00133-7 . PMID 10717366 . 
  15. ^ Kleijnen, RG (16 декабря 2011). Дилемма хлора (PDF) . Эйндховенский технологический университет. Архивировано из оригинального (PDF) 22 февраля 2014 года . Проверено 18 января 2014 года . [ требуется страница ]
  16. ^ Shunji Nakagawara, Такеши Гото, Масаюки Нара, Youichi Ozaqa, Kunimoto Hotta и Йоджи Арата (1998). «Спектроскопическая характеристика и pH-зависимость бактерицидной активности водного раствора хлора» . Аналитические науки . 14 (4): 691–698. DOI : 10.2116 / analsci.14.691 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  17. ^ «Заявление общественного здравоохранения: бромоформ и дибромхлорметан». ATSDR. 2011 г. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )[ требуется полная цитата ]
  18. ^ Рекомендации по качеству питьевой воды (PDF) . Том 1, Рекомендации (третье издание, включающее первое и второе дополнения под ред.). Всемирная организация здоровья. 2008. с. 5.
  19. ^ Харгроув, Мэдди; Харгроув, Мик (2006). Пресноводные аквариумы для чайников . Хобокен, Нью-Джерси: Wiley Publishing, Inc., стр. 181. ISBN. 9780470051030.
  20. ^ Зайффарт, Кит. «Дехлорирование - Первое руководство по резервуару - Подготовка водопроводной воды для использования в аквариуме» . Путеводитель по первому танку . Проверено 15 февраля 2017 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Экстренная дезинфекция питьевой воды ( Агентство по охране окружающей среды США )
  • Национальный кадастр загрязнителей - Хлор
  • Отдел химии хлора Американского химического совета