Хлорирование воды
Хлорирование воды - это процесс добавления хлора или хлора, таких как гипохлорит натрия в воду . Этот метод используется для убийства бактерий, вирусов и других микробов в воде. В частности, хлорирование используется для предотвращения распространения заболеваний, связанных с водой, таких как холера , дизентерия и брюшной тиф . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
История
[ редактировать ]В статье, опубликованной в 1894 году, было официально предложено добавить хлор в воду, чтобы сделать его «без микробов». Два других власти одобрили это предложение и опубликовали его во многих других статьях в 1895 году. [ 4 ] Ранние попытки внедрить хлорирование воды на водоочистной станции были предприняты в 1893 году в Гамбурге , Германия. В 1897 году в городе Мейдстон , Англия, первым, кто обработал весь водоснабжение хлором. [ 5 ]
Постоянное хлорирование воды началось в 1905 году, когда неисправный медленный песочный фильтр и загрязненный водоснабжение вызвали серьезную эпидемию тифойной лихорадки в Линкольне , Англия. [ 6 ] Александр Круикшанк Хьюстон использовал хлорирование воды, чтобы остановить эпидемию. Его установка питалась концентрированным раствором так называемого «хлорированного извести» (смесь гипохлорита кальция , гидроксида кальция и хлорида кальция ) к обработке воды. Это был не просто современный хлорид кальция, но содержал газовый хлор, растворенный в известковой воде (разбавленный гидроксид кальция) для образования гипохлорита кальция (хлорированная известь). Хлорирование водоснабжения помогло остановить эпидемию, и в качестве меры предосторожности хлорирование продолжалось до 1911 года, когда было заказано новое водоснабжение. [ 7 ]
Первое непрерывное использование хлора в Соединенных Штатах для дезинфекции состоялось в 1908 году в водохранилище Бунтон (на реке Роквей ), которое служило поставками в Джерси -Сити, штат Нью -Джерси . [ 8 ] Хлорирование было достигнуто с помощью контролируемых добавлений разбавленных растворов хлорида извести ( гипохлорит кальция ) при дозах от 0,2 до 0,35 ч / млн. Процесс лечения был задуман Джоном Л. Лилом , а завод хлорирования был разработан Джорджем Уорреном Фуллером. [ 9 ] В течение следующих нескольких лет дезинфекция хлора с использованием хлорида извести (гипохлорит кальция) была быстро реализована в системах питьевой воды по всему миру. [ 10 ]
Методика очистки питьевой воды с помощью сжатого сжатого сжиженного хлорного газа была разработана британским офицером в индийской медицинской службе Винсент Б. Несфилд, в 1903 году. Согласно его собственному отчету, «мне пришло в голову, что газ хлора может быть газом хлора Найдено удовлетворительным ... если можно найти подходящие средства для его использования .... Следующий важный вопрос был, как отображать газ. Он в лидере сосуда, имея струйку с очень тонким капиллярным каналом и оснащенным краном или винтовой крышкой. И через десять -пятнадцать минут вода абсолютно безопасна. [ 11 ]
Майор Карл Роджерс Дарналл , профессор химии в армейской медицинской школе , дал первую практическую демонстрацию этого в 1910 году. [ 12 ] Эта работа стала основой для современных систем муниципальной очистки воды . Вскоре после демонстрации Дарналла майор Уильям JL Lyster Армейского медицинского отделения использовал решение гипохлорита кальция в льняной сумке для лечения воды. [ Цитация необходима ]
В течение многих десятилетий метод Листера оставался стандартом для сухопутных сил США в поле и в лагерях, реализованных в форме знакомой сумки листера (также написанного листера). Полога «сумка, вода, стерилизация» были общим компонентом полевых кухонь, выпустили один на 100 человек, из стандартной 36-галлонной емкости, которая висела на часто улучшенном штативе в поле. Используя первую мировую войну до войны во Вьетнаме, она была заменена системами обратного осмоса , которые производят питьевую воду , путем напряжения местной воды с помощью микроскопических фильтров на уровне микроскопического уровня: единица очистки воды обратного осмоса (1980) и система очистки тактической воды ( 2007) для крупномасштабного производства, а также блока очистителя легкой воды для меньших потребностей, которые включают технологию ультрафильтрации для производства питьевой воды из любого источника и используют автоматические циклы обратной промывки каждый 15 минут, чтобы упростить очистку. [ Цитация необходима ]
Хлор газ впервые использовался на постоянной основе для дезинфекции водоснабжения на фильтровании завода Белмонта, Филадельфия , штат Пенсильвания , используя машину, изобретенную Чарльзом Фредериком Уоллесом [ Цитация необходима ] который назвал это хлоратором. Он был изготовлен компанией Wallace & Tiernan, начиная с 1913 года. [ 13 ] К 1941 году дезинфекция питьевой воды США газом хлора в значительной степени заменила использование хлорида извести. [ 14 ] [ 15 ]
Биохимия
[ редактировать ]В качестве галогена бактерии хлор является высокоэффективным дезинфицирующим средством и добавляется в общественные водоснабжения, чтобы убить, вызывающие заболеваемые патогены, такие как , вирусы и простейшие , которые обычно растут в резервуарах водоснабжения, на стенах водоснабжения и в резервуары для хранения. [ 16 ] Микроскопические агенты многих заболеваний, таких как холера , брюшная лихорадка и дизентерия, ежегодно убивали бесчисленные люди, прежде чем методы дезинфекции регулярно использовались. [ 16 ]
Безусловно, большая часть хлора изготавливается из столовой соли (NaCl) путем электролиза в процессе хлор Алкали . Полученный газ при атмосферном давлении живет при высоком давлении. Сжиженный газ транспортируется и используется как таковой. [ Цитация необходима ]
Как сильный окислительный агент , хлор убивает за счет окисления органических молекул. [ 16 ] Хлор и гипогролизированный продукт гипохлористые кислоты не заряжаются и, следовательно, легко проникают в отрицательно заряженную поверхность патогенных микроорганизмов. Он способен распадать липиды, которые составляют клеточную стенку и реагируют с внутриклеточными ферментами и белками , что делает их нефункциональными. Микроорганизмы затем либо умирают, либо больше не могут размножаться. [ 17 ]
Принципы
[ редактировать ]Когда растворяется в воде, хлор преобразуется в равновесную смесь хлора, гипохлористых кислот (Hocl) и соляной кислоты (HCl):
- CL 2 + H 2 O ⇌ Hocl + HCl
В кистном растворе основные виды являются CL
2 и hocl, тогда как в щелочном растворе эффективно только Clo − ( ион гипохлорита ) присутствует. Очень маленькие концентрации Clo 2 − , Clo 3 − , Clo 4 − также найдены. [ 18 ]
Шок хлорирование
[ редактировать ]Холовое хлорирование - это процесс, используемый во многих бассейнах, водных скважинах , источниках и других источниках воды для уменьшения бактериального и водорослей в воде. Шоковое хлорирование выполняется путем смешивания большого количества гипохлорита в воду. Гипохлорит может быть в виде порошка или жидкости, такой как отбеливатель хлора (раствор гипохлорита натрия или гипохлорит кальция в воде). Вода, которая хлорирует хлорирована, не должна плавать или пьяна до тех пор, пока гипохлорит натрия в воде не опустится до трех частей на миллион (ч / млн) или до тех пор, пока количество гипохлорита кальция не снизится до 0,2 до 0,35 ч / млн. [ Цитация необходима ]
В качестве альтернативы шокуруции шока, некоторые бассейны хлорируются путем использования фильтра, генерирующего хлор, который электролизует общую соль . Бассейны, хлорированные этим методом, обычно имеют более низкие уровни хлора, чем непосредственно хлорированные бассейны. Такие бассейны называются бассейнами соленой воды. [ Цитация необходима ]
Недостатки
[ редактировать ]Дезинфекция хлорированием может быть проблематичной в некоторых обстоятельствах. Хлор может реагировать с природными органическими соединениями, обнаруженными в водоснабжении, образуя соединения, известные как побочные продукты дезинфекции (ДБП). Наиболее распространенными дБт являются трихалометаны (THM) и ореосуальные кислоты (HAAS). Трихалометаны являются основными дезинфицирующими побочными продуктами, созданными из хлорирования. Их воздействие зависит лишь от продолжительности их воздействия химических веществ и количества, которое употребляется в организм. В высоких дозах бромоформ в основном замедляет регулярную активность мозга, что проявляется такими симптомами, как сонливость или седация. Хроническое воздействие как бромоформа, так и дибромохлорметана может вызывать рак печени и почек, а также болезни сердца, бессознательное или смерть в высоких дозах. [ 19 ] Из -за потенциальной канцерогенности этих соединений правила питьевой воды в развитом мире требуют регулярного мониторинга концентрации этих соединений в системах распределения муниципальных систем воды. Всемирная организация здравоохранения заявила, что «риски для здоровья со стороны этих побочных продуктов чрезвычайно невелики по сравнению с рисками, связанными с неадекватной дезинфекцией». [ 2 ]
Существуют также и другие опасения, касающиеся хлора, в том числе его нестабильный характер, который заставляет его исчезать слишком быстро из системы водоснабжения, и органолептические проблемы, такие как вкус и запах. [ Цитация необходима ]
Дехлоритор
[ редактировать ]Дехлорятор хлор - это химическая добавка, которая удаляет или хлорамин из воды. Там, где водопроводная вода хлорирована, она должна быть дехлорирована перед использованием в аквариуме , так как хлор может нанести вред водную жизнь так же, как он убивает микроорганизмы . Хлор убьет рыбу [ 20 ] аквариума и нанести ущерб биологическому фильтру . [ 21 ] Химические вещества, которые выполняют эту функцию, являются восстанавливающими агентами , которые уменьшают виды хлора к хлориду , что безвредно для жизни.
Некоторые соединения, используемые в коммерческих дехлористаторах, являются тиосульфатом натрия , гидроксиметансульфонат натрия и гидроксиметановая сульфиновая кислота натрия. [ Цитация необходима ]
Смотрите также
[ редактировать ]- Альтернативные методы дезинфекции воды
- Питьевая вода
- Закон о безопасной питьевой воде
- Дихлорузоцианурат натрия , химическое вещество в таблетках хлорирования
- Гипохлорит натрия
- Стерилизация (микробиология)
- Трихлороизоцианурустная кислота , известная как Симклозен, химическое вещество в таблетках хлорирования
- Водный фильтр
- Фторирование воды
- Водоснабжение
- Загрязнение воды
- Очистка воды
- Сеть водоснабжения
- Очистка воды
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Мэтьюз, Дилан (13 ноября 2021 года). «Как простое решение сократило детскую смертность в сельских кенийских деревнях» . Вокс . Получено 15 ноября 2021 года .
- ^ Jump up to: а беременный Рекомендации по качеству питьевой воды . Руководящие принципы, утвержденные Комитетом по рассмотрению руководств (4 -е изд.). Всемирная организация здравоохранения. 2022. с. 6. ISBN 978-92-4-004506-4 Полем PMID 35417116 .
- ^ «Дезинфекция с хлором | Общественные системы водоснабжения | питьевая вода | Здоровая вода | CDC» . www.cdc.gov . 10 октября 2018 года . Получено 30 апреля 2020 года .
- ^ Fe Turneaure; и HL Russell (1901). Общественные водоснабжения: требования, ресурсы и строительство работ (1-е изд.). Нью -Йорк: Джон Уайли и сыновья. п. 493.
- ^ «Эфоидная эпидемия в Мейдстоне». Журнал Санитарного института . 18 : 388. Октябрь 1897 года.
- ^ "Чудо для общественного здравоохранения?" Полем Получено 17 декабря 2012 года .
- ^ Reece, RJ (1907). «Отчет об эпидемии кишечной лихорадки в городе Линкольн, 1904-5». В тридцать пятом годовом отчете Совета местного самоуправления, 1905-6: Дополнение, содержащее отчет медицинского сотрудника на 1905-6. Лондон: Совет местного самоуправления.
- ^ Лил, Джон Л. (1909). «Стерилизационный завод компании по водоснабжению Джерси -Сити в Бунтон, штат Нью -Джерси» Американская ассоциация водоснабжения . С. 100-9.
- ^ Фуллер, Джордж В. (1909). «Описание процесса и завода компании по водоснабжению Джерси -Сити для стерилизации воды водохранилища Бунтон». Труды Awwa. С. 110-34.
- ^ Хазен, Аллен. (1916). Чистая вода и как ее получить. Нью -Йорк: Уайли. п. 102
- ^ В.Б. Несфилд (1902). «Химический метод стерилизации воды без влияния на питье» . Общественное здравоохранение . 15 : 601–3. doi : 10.1016/s0033-3506 (02) 80142-1 .
- ^ Дарналл Кр (ноябрь 1911). «Очистка воды безводным хлором» . Am J Public Health . 1 (11): 783–97. doi : 10.2105/ajph.1.11.783 . PMC 2218881 . PMID 19599675 .
- ^ «Корпорация Wallace & Tiernan включала корпоративные материалы» (PDF) . Получено 7 ноября 2023 года .
- ^ Ходжес Л. (1977). Загрязнение окружающей среды (2 -е изд.). Нью -Йорк: Райнхарт и Уинстон. п. 189.
- ^ Бейкер, Моисей Н. (1981). Поиск чистой воды: история очистки воды от самых ранних записей до двадцатого века. 2 -е издание. Тол. 1. Денвер: Американская ассоциация водоснабжения. п. 341-342.
- ^ Jump up to: а беременный в Calderon, RL (2000). «Эпидемиология химических загрязнений питьевой воды» . Пищевая и химическая токсикология . 38 (1 Suppl): S13 - S20. doi : 10.1016/s0278-6915 (99) 00133-7 . PMID 10717366 .
- ^ Kleijnen, RG (16 декабря 2011 г.). Хлорная дилемма (PDF) . Эйндховенский технологический университет. Архивировано из оригинала (PDF) 22 февраля 2014 года . Получено 18 января 2014 года . [ страница необходима ]
- ^ Шундзи Накагавара; Такеши Гото; Масаюки Нара; Youichi Ozaqa; Kunimoto Hotta; Йоджи Арата (1998). «Спектроскопическая характеристика и зависимость pH бактерицидной активности водного раствора хлора» . Аналитические науки . 14 (4): 691–698. doi : 10.2116/analsci.14.691 .
- ^ Заявление общественного здравоохранения: Bromoform & Dibromochloromethane , Atsdr, 2011 [ Полная цитата необходима ]
- ^ Харгроув, Мэдди; Hargrove, Mic (2006). Пресноводные аквариумы для чайников . Хобокен, Нью -Джерси: Wiley Publishing, Inc. с. 181. ISBN 9780470051030 .
- ^ Сейффарт, Кит. «Дехлорирование - первое руководство танка - приготовление водопроводной воды для использования аквариума» . Первый гид танка . Получено 15 февраля 2017 года .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Аварийная дезинфекция питьевой воды ( США EPA )
- Национальный инвентарь загрязняющих веществ - хлор
- Отдел химии Химии Американского химии
