Чем нейтрализовать гипохлорит натрия
Форум химиков
Гипохлорит натрия и лимонка
Гипохлорит натрия и лимонка
Сообщение Tanita » Пт авг 07, 2009 10:56 pm
Re: Гипохлорит натрия
Сообщение Hedgehog » Пт авг 07, 2009 11:03 pm
Re: Гипохлорит натрия
Сообщение Tanita » Пт авг 07, 2009 11:15 pm
Re: Гипохлорит натрия
Сообщение Cherep » Пт авг 07, 2009 11:33 pm
Re: Гипохлорит натрия
Сообщение Tanita » Пт авг 07, 2009 11:50 pm
Re: Гипохлорит натрия
Сообщение Tanita » Сб авг 08, 2009 12:21 am
Re: Гипохлорит натрия
Сообщение antabu » Сб авг 08, 2009 7:55 am
Re: Гипохлорит натрия
Сообщение Cherep » Сб авг 08, 2009 11:07 am
Вы бы расшифровали, что означает ваше ПАВ. Если поверхностно-активное вещество, то гидроксид натрия им не является.
Re: Гипохлорит натрия
Сообщение Tanita » Пн авг 10, 2009 6:03 pm
Re: Гипохлорит натрия
Сообщение Tanita » Пн авг 10, 2009 6:05 pm
Re: Гипохлорит натрия
Сообщение FOX-7 » Пн авг 10, 2009 9:09 pm
Re: Гипохлорит натрия
Сообщение Vittorio » Пн авг 10, 2009 9:26 pm
Re: Гипохлорит натрия
Сообщение Tanita » Пн авг 10, 2009 9:31 pm
Re: Гипохлорит натрия
Сообщение Tanita » Пн авг 10, 2009 9:39 pm
Re: Гипохлорит натрия
Сообщение Vittorio » Пн авг 10, 2009 9:54 pm
Re: Гипохлорит натрия
Сообщение Tanita » Пн авг 10, 2009 10:05 pm
Re: Гипохлорит натрия
Сообщение Vittorio » Пн авг 10, 2009 10:10 pm
Re: Гипохлорит натрия
Сообщение amik » Пн авг 10, 2009 11:29 pm
Re: Гипохлорит натрия
Сообщение Tanita » Пн авг 10, 2009 11:34 pm
Re: Гипохлорит натрия
Сообщение Tanita » Пн авг 10, 2009 11:45 pm
Специфика ирригации гипохлоритом натрия
Основная биологическая цель обработки эндодонтического лечения, кроме коррекции соответствующей субъективной симптоматики пациента, состоит в полном удалении тканей пульпы и очистке пространства корня от остаточных микроорганизмов, в том числе дрожжей, грибков и вирусов, которые часто встречаются в инфицированных каналах. Терапевтическое эндодонтическое лечение также предусматривает формирование эффективной апикальной пробки для предотвращения повторной реколонизации эндодонтического пространства любыми видами микроорганизмов. Herbert Schilder подчеркнул важность очистки корневого канала, как подготовительного этапа для последующей его эффективной ирригации и дезинфекции.
Протоколы эндодонтической ирригации можно классифицировать по нескольким признакам, но даже имеющиеся на сегодня терапевтические подходы, новые аппараты и специфические растворы не решают всех проблем на пути к достижению эффективного результата эндодонтического лечения. Выбор же самого ирриганта всегда ложится на плечи врача, поскольку ни один из известных растворов не обеспечивает полной 100% очистки корневого пространства от присущих в нем бактериальных элементов.
В данной статье будут рассмотрены различные составляющие ирригационных протоколов в аспекте их комплексного применения с NaOCl, который на сегодня является наиболее перспективным эндодонтическим раствором.
Морфология зубов, а в частности и корней, является крайне вариабельной и сложной, что значительно затрудняет возможности для проведения оптимального эндодонтического вмешательства. Анатомические ответвления, наличие дентинных канальцев, фактор инвазии микроорганизмов и формирование смазанного слоя – все это усложняет процесс прохождения и очистки пространства корня, не говоря уже о том, что сам дентин корня по свей сути является крайне специфическим субстратом для механической очистки.
Кроме гипохлорита натрия (NaOCl), достаточно часто также используют хлоргексидин, этилендиамин тетрауксусную кислоту (ЭДТА), и также смесь тетрациклина, кислоты и детергента (MTAD). Гипохлорит натрия является надежным неспецифическим протеолитическим и противомикробным раствором эффективным в отношении большинства бактерий, которые можно обнаружить в эндопространстве, как например Enterococcus faecalis. Однако эффективность данного ирриганта напрямую зависит от используемой в ходе лечения концентрации данного раствора. Несмотря на то, что гипохлорит натрия остается наиболее перспективным эндодонтическим препаратом, его очевидный эффект на смазанный слой пока еще не доказан, а параметры его высокого поверхностного натяжения не позволяют обеспечить абсолютно полной очистки и дезинфекции системы корневого канала. Из этого следует, что в сочетании с гипохлоритом мы должны использовать и другие дополнительные ирриганты, исходя из конкретных условий каждой отдельной клинической ситуации. Хелатирующие агенты по типу этилендиаминтетрауксусной (ЭДТА) и лимонной кислот являются адъювантными в ходе эндодонтического лечения, поскольку кроме очищающих свойств, они также обладают способностью устранять биопленку, прикрепленную к стенкам дентина в пространстве канала. Проведенные исследования сообщили об увеличении бактерицидного эффекта 5,0% раствора NaOCl при его совместном использовании с 10% раствором ЭДТА. Подобный эффект объясняется деминерализационным действием ЭДТА, что, в свою очередь, предотвращает образование смазанного слоя во время инструментальной обработки канала и способствует проникновению NaOCl в просвет дентинных тубул. Согласно имеющимся данным, лимонная кислота также помогает удалить смазанный слой аналогично ЭДТА, при этом она является менее цитотоксичной, чем вышеупомянутый аналог.
Идеальный эндодонтический ирригант должен обладать следующими свойствами:
Гипохлорит натрия при использовании в качестве эндодонтического ирригационного раствора является эффективным антимикробным препаратом, проявляющим гистолитические свойства. Он характеризуется низкой вязкостью, что позволяет легко вводить его в пространство канала, у него приемлемый срок годности. Кроме того, гипохлорит является недорогим и легкодоступным ирригантом. Антибактериальные и гистолитические свойства препарата усиливаются при возрастании концентрации, что параллельно приводит и к повышению параметров его токсичности.
В стоматологической практике стандартная концентрации раствора колеблется в пределах от 0,5% до 5,25%. Хотя низкие концентрации гипохлорита тоже проявляют антибактериальные свойства, но скорость реализации таковых и суммарный эффект возрастает параллельно с концентрацией ирриганта. Впрочем, как и его цитотоксичность. В ходе дискуссий относительно времени активного действия установлено, что применение гипохлорита на протяжении 1-5 минут является эффективным для элиминации E. faecalis. Retamozo и коллеги, сообщили, что для удаления дентина, пораженного E. Faecalis, необходимо обеспечить как минимум 40-минутную экспозицию. При этом врачам не следует забывать, что согласно результатам, полученным Zhang, использование 5,25% гипохлорита на протяжении 1 часа провоцирует увеличение деградации коллагена и снижение предела прочности минерализованного дентин на изгиб.
В клинике автора врачи используют «Fresh Scent» Clorox, который представляет 4,13% концентрацию ирригационного раствора. Использование гипохлорита крайне рекомендовано в ходе инструментальной обработки канала, поскольку комбинированное его применение способствует повышению общей эффективности лечения, а также увеличивает режущую способность рабочего инструмента. Кроме того, нужно принять за аксиому тот факт, что работать в сухом канале каким-либо инструментом нежелательно – данный подход является профилактикой перелома файлов в эндопространстве. Наличие ирриганта в пространстве канала также способствует лучшей элиминации бактериального дебриса при поступательных движениях рабочего инструмента. NaOCl нейтрализует аминокислоты, образуя воду и соль, поэтому при высвобождении гидроксил-ионов происходит уменьшение рН среды. Хлорноватистая кислота, которая присутствует в структуре NaOCl, при контакте с органическими тканями выступает в качестве растворителя, выделяя хлор. При связи хлора с аминогруппами белков образуются хлорамины. Хлорноватистая кислота (HOCl) и ионы гипохлорита (OCl-), таким образом, способствуют деградации аминокислот и гидролизу. Растворяющая способность гипохлорита также может быть подтверждена в ходе реакции сапонификации (омыления), при который NaOCl провоцирует деградацию жирных кислот и липидов, в результате чего формируется мыло и глицерин в условиях химической реакции с дезодорирующим эффектом.
Реакция сапонификации (омыления)
Гипохлорит натрия действует на жирные кислоты, превращая их в соли жирных кислот (мыло) и глицерол (спирт), которые уменьшают поверхностное натяжение оставшегося раствора.
Реакция нейтрализации
NaOCl нейтрализует аминокислоты и в ходе реакции образует воду и соль. При выходе гидроксильных ионов происходит снижение рН.
Реакция хлорирования с аммонизацией
Хлорноватистая кислота, присутствующая в растворе NaOCl, при контакте с органическими тканями в качестве растворителя высвобождает хлор, который в сочетании с аминогруппами белков формирует хлорамины, которые вмешиваются в метаболизм клетки, помогая достичь антимикробного аффекта.
Хлорноватистая кислота (HOCl-) и ионы гипохлорита (OCl-) провоцируют деградацию аминокислот и процесс гидролиза. Хлор, являясь сильным окислителем, обеспечивает противомикробное действие, ингибируя бактериальные ферменты, что приводит к необратимому окислению SH групп (сульфгидрильных группы), которые являются основной составляющей данных ферментов. Гипохлорит натрия также является сильной основой (рН>11). Механизм его противомикробного действия можно наблюдать в ходе реакции с органическими тканями в просвете эндопространства.
Высокий уровень рН гипохлорита натрия провоцирует нарушение целостности цитоплазматической мембраны посредством необратимого ферментного ингибирования, биосинтетической модификации клеточного метаболизма и фосфолипидной деградации в ходе липидной пероксидации. В результате реакции хлорирования аминокислот формируются хлорамины, которые также негативно влияют на клеточный метаболизм. Окисление усиливает эффект необратимого ингибирования ферментативной бактериальной активности, замещая имеющийся водород на хлор. Подобную инактивацию ферментов можно продемонстрировать посредством реакции хлора с аминогруппами (NH2-) или же в ходе необратимого окисления сульфгидрильных групп (SH) бактериальных ферментов (цистеин). Таким образом, гипохлорит натрия проявляет антимикробную активность с сопутствующим действием на важные бактериально-ассоциированные ферменты, провоцируя их инактивацию через гидроксильные ионы и реакцию хлорирования. Растворение органических тканей можно продемонстрировать на примере реакции омыления, в ходе которой гипохлорит расщепляет жирные кислоты и липиды на мыло и глицерол.
Антимикробная эффективность гипохлорита также основана на высоких значениях его рН (благодаря гидроксил-ионам), что аналогично механизму действия гидроксида кальция. В ходе применения гипохлорита происходит растворение витальных и некротизированных тканей пульпового пространства за счет расщепления белков на структурные аминокислоты. Помимо своего широкого спектра антимикробного действия, гипохлорит демонстрирует еще и спорицидный, а также противовирусный эффекты. Его гистолитическое воздействие на некротические ткани гораздо сильнее, нежели на витальные. Уменьшение концентрации раствора приводит к снижению его токсичности, но также и к снижению антибактериального и растворительных свойств. С другой стороны, повышение температуры менее концентрированного раствора помогает повысить его эффективность до оптимального уровня, что было доказано в ходе нескольких проведенных исследований. Способность NaOCl растворять органические ткани прямо пропорциональна его концентрации, при этом Baumgartner и Cuenin доказали, что растворительное и дезинфицирующее действие гипохлорита при низких концентрациях может быть увеличено за счет использования большего объема ирриганта и частого его использования.
В ходе многочисленных исследований также была доказана повышенная эффективность комбинированного использования NaOCl и ЭДТА: такой комплекс ирригантов при 2,5% концентрации гипохлорита обеспечивает наиболее эффективное удаление смазанного слоя в средней и верхней третях корневого пространства. Но эффективная эндодонтическая обработка апикальной трети корня зуба до сих пор остается аспектом многочисленных дискуссий. Berutti и коллеги наблюдали увеличение повышение антибактериального эффекта ирригации при переменном использовании 5% NaOCI с 10% раствором ЭДТА. Подобный эффект может быть обоснован деминерализирующим действием ЭДТА, что, в свою очередь, предотвращает образование смазанного слоя во время инструментальной обработки. Последнее значительно повышает показатель проникновения NaOCI в просвет дентинных канальцев.
Хотя в наше время ограничений по доставке ирригантов почти не существует, NaOCl наиболее удобно использовать при помощи обычного эндошприца и специальной насадки. Использование иглы с безопасным острием и выпускным отверстием сбоку помогает предотвратить риск случайной экструзии ирригационного раствора за апикальное отверстие корня. При использовании же насадки нужно обеспечить ее пассивное продвижение в пространстве канала, что также помогает минимизировать нежелательные эффекты эндодонтических осложнений. Аппликацию гипохлорита можно также проводить с помощью микробрашей, при этом обеспечивая его активацию действием файлов или гуттаперчевых штифтов. В свете современных достижений в эндодонтии активно используются роторные ирригационные системы, принципы непрерывного орошения во время инструментальной обработки, а также звуковые, ультразвуковые системы и системы отрицательного давления. Рекомендуется промывать корневые каналы посредством NaOCl на протяжении всего процесса механической очистки и формирования эндопространства, поскольку подобный подход помогает увеличить рабочее время ирриганта, а также повышает режущую эффективность эндодонтических инструментов.
Основными недостатками NaOCl остаются его цитотоксичность при введении раствора в периапикальные ткани, неприятный запах и вкус, «отбеливающий» эффект при попадании на одежду, а также способность вызывать коррозию металлических объектов. Кроме того, одиночное использование раствора не обеспечивает полной антибактериальной очистки канала, как и тотального удаления всего смазанного слоя, не говоря уже о том, что он изменяет естественные исходные свойства дентина. Большинство проблем с гипохлоритом возникает из-за неправильного определения рабочей длины корневого пространства или чрезмерного ятрогенного расширения апикального отверстия, боковой перфорации или заклинивания ирригационной иглы. Для предупреждения подобных осложнений нужно придерживаться простых базовых правил эндодонтического вмешательства. Вместе с гипохлоритом также рекомендуется использовать хлоргексидин, который также помогает увеличить суммарный позитивный эффект эндодонтического лечения. Однако, хлоргексидин является высокореакционном раствором и при смеси его с гипохлоритом выпадает оранжево-коричневый осадок, состоящий из образований парахлоранилина, который, по мнению некоторых авторов, может проявлять канцерогенные свойства, хотя действительное наличие таковых свойств до сих пор не доказано. Клинически проблема состоит в том, что врачу крайне сложно удалить со структуры зуба образовавшуюся оранжево-коричневую пленку в области реакции вышеупомянутых ирригантов. Но при этом переменное использование хлоргексидина и NaOCl помогает снизить цитотоксичность последнего, уменьшить негативные эффекты неприятного запаха и вкуса гипохлорита. Успех эндодонтического лечения зависит от объема ликвидации провоцирующих микроорганизмов и качества удаления смазанного слоя в ходе очистки и формирования пространства корневого канала. Главное преимущество хлоргесидина перед NaOCl состоит в сниженной цитотоксичности препарата, а также отсутствии запаха и вкуса.
Алгоритм применения ирригантов может варьировать в зависимости от опыта каждого практикующего врача, но ни один ирригационный раствор не обеспечивает 100% устранения бактерий и очистки корневого канала. Несмотря на возможные риски, на данное время NaOCl является эталонным эндодонтическим ирригантом, который широко используется в стоматологической практике. Правильное его использование помогает достичь достаточного антимикробного эффекта, тем самым повышая позитивный суммарный результат эндодонтического вмешательства.
Проблема с гипохлоритом натрия. Нужна экспетная помощь
Здравствуйте, уважаемые пикабушники!
Нужна посильная помощь в решении задолбавшего вопроса.
Кто-нибудь сталкивался с такой проблемой?
Проверяю железо по «ГОСТ Р 57568-2017 Натрия гипохлорит раствор водный. Технические условия» на спектрофотометре сульфосалициловым методом. Там не все понятно, например «кипятить на среднем нагреве электроплитки в тячении 5 минут». Сейчас 15 минут грею плитку на максимуме, далее убавляю на средний нагрев, потом ставлю по секундомеру колбу без крышки. Сходимость вроде есть, но. Если кто-нибудь подскажет что-то по методу, тоже будет здорово!
Благодарю за комментарии!
Лига Химиков
1.2K поста 10.6K подписчиков
Правила сообщества
Старайтесь выбирать качественный контент и не ставьте теги моё на копипасты
Посты с просьбой решения домашнего задания переносятся в общую ленту
1. Оскорблять пользователей.
2. Постить материал далеко не по теме и непотребный контент (в остальном грамотно используйте теги)
3. Рекламировать сомнительные сайты и услуги коммерческого характера
Главное чтобы кипело. И 5 минут.
Перегревать тоже не надо т.к. можете переусердствовать и испарить к херам всю воду.
химсостав осадка в студию? )
А производитель что говорит?
Чёрный нал отбеливаешь? ))
Сказка
Просьба к публикациям с косплеерами
Обращаюсь к любителям к косплея и публикантам:
Не могли бы вы в начале поста прикладывать изображение косплеируемого персонажа, даже если он вам кажется известным? Здесь далеко не все в теме игр, аниме и мультсериалов. Это позволило бы оценить сходство и авторский подход к персонажу, а не только лишь формы моделей.
Ответ на пост «Открой банку»
О, у меня похожая история!
Желаю всем понимающих партнеров 🙂
Учителя, рассказавшего о зарплате, обвиняют в экстремизме
🇷🇺Сельского учителя, опубликовавшего посты о жизни на 14 тысяч рублей, обвиняют в экстремизме
«Курские известия» связались с Александром и узнали подробности. Педагог уже пообщался с полицией.
По мнению педагога, история может быть связана с родственником директора техникума. Он будет продолжать эксперимент и готов защищать свои права в суде.
В пресс-службе УМВД по Курской области прокомментировали ситуацию:
— Приглашение гражданина в отдел полиции не связано с видеообращением, опубликованным 29 ноября 2021 года, по поводу его дохода. Мужчину пригласили для дачи объяснения в рамках проверки по факту размещения в его аккаунте в общем доступе в сети Интернет материалов с изображением символики, которая запрещена на территории Российской Федерации. Данный факт зарегистрирован 24 ноября 2021 года. Стоит отметить, что в числе подписчиков страницы зарегистрированы, в том числе, несовершеннолетние.
В настоящее время рассматривается вопрос о привлечении его к ответственности по ст.20.3 КоАП РФ «Пропаганда либо публичное демонстрирование нацистской атрибутики или символики, либо атрибутики или символики экстремистских организаций, либо иных атрибутики или символики, пропаганда либо публичное демонстрирование которых запрещены федеральными законами.
Преподаватель Суджанского сельскохозяйственного техникума Александр Мамкин занимал 3-е место на Всероссийском педагогическом конкурсе «Мои инновации в образовании – 2018». Тема его работы: «Применение проектной технологии веб-квест при изучении истории» стала третьей в номинации «Инновации в преподавании общественных наук».
Чем нейтрализовать гипохлорит натрия
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
2. ОПИСАНИЕ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
| Температура, °С | — 10 | 0 | 10 | 25 | 30 |
| Растворимость, % | 20,6 | 22,8 | 27,5 | 45,0 | 50,0 |
Плотность водных растворов гипохлорита натрия
| Концентрация, % | 1 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 14 |
| Плотность, г/л | 1005,3 | 1012,1 | 1025,8 | 1039,7 | 1053,8 | 1068,1 | 1097,7 |
| Концентрация, % | 18 | 22 | 26 | 30 | 34 | 38 | 40 |
| Плотность, г/л | 1128,8 | 1161,4 | 1195,3 | 1230,7 | 1268,0 | 1308,5 | 1328,5 |
Температура замерзания водных растворов гипохлорита натрия
| Концентрация | 0,8 % | 2 % | 4 % | 6 % | 8 % | 10 % | 12 % | 15,6 % |
| Температура замерзания, °C | − 1,0 | − 2,2 | − 4,4 | − 7,5 | − 10,0 | − 13,9 | − 19,4 | − 29,7 |
Термодинамические характеристики гипохлорита натрия в бесконечно разбавленном водном растворе:
Водные растворы ГПХН весьма неустойчивы и со временем разлагаются даже при обычной температуре (со скоростью 0,08 до 0,1 % в сутки). На скорость распада ГПХН влияет воздействие солнечного излучения, наличие катионов тяжелых металлов и хлоридов щелочных металлов. При этом наличие в водном растворе сульфата магния или кальция, борной кислоты, силикатов и пр. замедляют процесс разложения ГПХН. Следует заметить, что наиболее устойчивы растворы с сильнощелочной средой (значение pH > 10).
У гипохлорита натрия известно три кристаллогидрата:
2.1 Химические свойства ГПХН
Диссоциация, гидролиз и разложение ГПХН в водных растворах 
Гипохлорит натрия (ГПХН) – неустойчивое соединение, легко разлагающееся с выделением кислорода. Самопроизвольное разложение медленно происходит даже при комнатной температуре: например, за 40 суток наиболее устойчивая форма – пентагидрат ГПХН (NaOCl·5H2O) теряет около 30 % активного хлора:
2 NaOCl → 2 NaCl + O2
При нагревании ГПХН параллельно с его разложением происходит реакция диспропорционирования:
3 NaOCl → NaClО3 + 2NaCl
Гипохлорит натрия образует в воде хлорноватистую кислоту и гипохлорит ион в соотношениях, определяемых рН раствора, а именно соотношение между ионом гипохлорита и хлорноватистой кислотой определяется протеканием реакций гидролиза гипохлорита натрия и диссоциации хлорноватистой кислоты (см. Рис. Изменение форм активного хлора в растворе гипохлорита натрия в зависимости от рН раствора).
Растворяясь в воде, ГПХН диссоциирует на катионы натрия и анионы хлорноватистой кислоты:
NaOCl → Na + + OCl −
Так как хлорноватистая кислота (HOCl) является очень слабой, гипохлорит-ион в водной среде подвергается гидролизу:
OCl − + Н2О ↔ НОСl + ОН −
Мы уже упоминали о том, что водные растворы ГПХН неустойчивы и со временем разлагаются даже при обычной температуре, и что наиболее устойчивы растворы с сильнощелочной средой (pH > 11).
Так как же происходит разложение ГПХН?
В сильнощелочной среде (pH > 10), когда гидролиз гипохлорит-иона подавлен, разложение происходит следующим образом:
2 OCl − → 2 Cl − + O2
При температурах выше 35°C распад сопровождается реакцией диспропорционирования:
OCl − → ClO3 − + 2 Cl −
В среде со значением рН от 5 до 10, когда концентрация хлорноватистой кислоты в растворе заметно выше, разложение протекает по следующей схеме:
HOCl + 2 ClO − → ClO3 − + 2 Cl − + H +
HOCl + ClO − → O2 + 2 Cl − + H +
При дальнейшем уменьшении рН, когда в растворе уже нет ClO − ионов, разложение идет следующим путем:
3 HClO → ClO3 − + 2 Cl − + 3 H +
2 HClO → O2 + 2 Cl − + 2 H +
В конце концов, когда рН раствора ниже 3, разложение будет сопровождаться выделением молекулярного хлора:
NaOCl + 2HCl → NaCl + Cl2 + H2O.
Окислительные свойства ГПХН
Водный раствор гипохлорита натрия, являющийся сильным окислителем, вступает в многочисленные реакции с разнообразными восстановителями, независимо от кислотно-щелочного характера среды.
Основные варианты развития окислительно-восстановительного процесса в водной среде мы уже рассмотрели:
в кислой среде:
NaOCl + H + → Na + + HOCl
2 HOCl + 2 H + + 2e − → Cl2↑ + 2 H2O
HOCl + H + + 2e − → Cl − + H2O
в нейтральной и щелочной среде:
NaOCl → Na + + OCl −
2 OCl − + 2H2O + 2e − → Cl2↑ + 4OH −
OCl − + H2O + 2e − → Cl − + 2 OH −
Ниже приведены основные окислительно-восстановительные реакции с участием гипохлорита натрия.
Так в слабокислой среде иодиды щелочных металлов окисляются до йода:
NaClO + 2 NaI + H2O → NaCl + I2 + 2 NaOH, (1)
в нейтральной среде до иодата:
3 NaClO + NaI → 3 NaCl + NaIO3,
в щелочной среде до периодата:
4 NaClO + NaI → 4 NaCl + NaIO4
Надо упомянуть, что на реакции (1) основан принцип колориметрического определения хлора в воде.
Под воздействием гипохлорита натрия сульфиты окисляются до сульфатов:
нитриты до нитратов:
оксалаты и формиаты до карбонатов:
NaClO + NaOH + CHOONa → NaCl + Na2CO3 + H2O
и т.д.
Фосфор и мышьяк растворяются в щелочном растворе гипохлорита натрия, образуя соли фосфорной и мышьяковой кислот.
Аммиак под действием гипохлорита натрия через стадию образования хлорамина, превращается в гидразин (аналогично реагирует и мочевина). Мы уже рассматривали этот процесс в своей статье «Хлорирование питьевой воды», поэтому здесь приведем только суммарные химические реакции этого взаимодействия:
Приведенные окислительно-восстановительные реакции очень важны, т.к. влияют на потребление активного хлора и переход его в связанное состояние при хлорировании воды. Расчет дозы потребления активного хлора при использовании в качестве хлорагента аналогичен тому, что мы приводили в статье «Хлорирование питьевой воды».
2.2. Бактерицидные свойства ГПХН
Наличие хлорноватистой кислоты в водных растворах гипохлорита натрия объясняет его сильные дезинфицирующие и отбеливающие свойства.
Гипохлорит натрия (NaOCl) на сегодняшний момент одно из лучших известных средств, проявляющих благодаря гипохлорит-аниону сильную антибактериальную активность. Это средство убивает микроорганизмы очень быстро и при достаточно низких концентрациях, поскольку разложение гипохлорита сопровождается образованием ряда активных частиц (радикалов) и, в частности, синглетного кислорода, обладающего высоким биоцидным действием. (подробнее см. в статье «Хлорирование питьевой воды». Образующиеся при распаде ГПХН частицы (радикалы) способствуют в уничтожении микроорганизмов (способных к окислению), разрушая окружающую их биопленку, что приводит к «гибели» микроорганизмов.
Примечание: Исследованиями установлено, описанный выше процесс аналогичен тому, что происходит естественным образом во всех высших организмах. Так, некоторые клетки человека (нейтрофилы, гепатоциты и др.) синтезируют хлорноватистую кислоту и сопутствующие ей высокоактивные радикалы для борьбы с микроорганизмами и чужеродными субстанциями.
Наивысшая бактерицидная активность гипохлорита натрия проявляется в нейтральной среде, когда концентрации HClO и гипохлорит-анионов ClO − в процессе гидролиза и диссоциации ГПХН приблизительно равны.
Что касается бактерицидных свойств ГПХН, то можно привести несколько примеров:
Количественная оценка эффективности химических бактерицидов и их квалификация приведена в Таблице 2.2.
Спектральная активность дезинфицирующих средств по отношению к определенным видам микроорганизмов приведена в Таблице 2.3.
Высокие окислительные свойства гипохлорита натрия позволяют его успешно использовать для обезвреживания различных токсинов (см. Таблицу 2.4).
2.3. Коррозионная активность ГПХН
Гипохлорит натрия оказывает довольно сильное коррозионное воздействие на различные материалы. Это обусловлено его высокими окислительными свойствами, которые были рассмотрены нами ранее. Поэтому при подборе конструкционных материалов для изготовления установок очистки воды это необходимо учитывать. В таблице, которая приводится ниже, представлены данные по скорости коррозии некоторых материалов при воздействии на них растворов гипохлорита натрия различной концентрации и при различной температуре. Более подробную информацию по коррозионной устойчивости различных материалов по отношению к растворам ГПХН можно найти в Таблице химической совместимости (в формате rar-архива), размещенной на нашем сайте.
Не менее важно учитывать и то обстоятельство, что фильтрующие загрузки, которые используются для скорых насыпных фильтров, могут изменять свои фильтрующие свойства при воздействии на них ГПХН, точнее активного хлора, например, при подборе фильтрующей среды для процесса каталитического обезжелезивания – катализаторов обезжелезивания.
Не следует забывать, что активный хлор оказывает негативное влияние на мембранные процессы, в частности он вызывает деструкцию мембран обратного осмоса (об этом мы рассказывали в нашей статье «Обратный осмос. Теория и практика применения.»), а при высоком содержании (более 1 мг/л) отрицательно влияет на процессы ионного обмена.
Что касается материалов, из которых следует изготавливать собственно систему дозирования ГПХН, то здесь надо ориентироваться на концентрации активного хлора в рабочих растворах ГПХН, которые, естественно, существенно выше концентраций в обрабатываемой воде. Об этом мы поговорим немного позже.
Скорость коррозии некоторых материалов при воздействии на них растворов ГПХН
И вот в этих «адских» для ГПХН условиях от него нужно добиться максимальной отдачи.
Как это делается на практике? Вообще все начинается еще на этапе проектирования бассейна. При размещении оборудования циркуляционной петли бассейна стараются сделать так, чтобы от точки внесения в воду дезинфектанта до поступления воды в бассейн между ними был бы максимальный временной контакт. Поэтому точкой введения дезинфектанта обычно является напорный трубопровод циркуляционного насоса, т.е. максимально удаленная точка от возвратных форсунок. Там же устанавливается датчик измерения рН, а корректирующий состав вводится на всасывающем патрубке циркуляционного насоса, который служит в этом случае своеобразным узлом смешения. Подогреватель воды в бассейне размещают как можно ближе к возвратным форсункам, чтобы, во-первых, сократить потери тепла, а во-вторых, раньше времени не начинать деструкцию ГПХН.
Ну а теперь опишем алгоритм выполнения операций при эксплуатации бассейна:
Как мы убедились, процесс дезинфекции воды в бассейне достаточно сложен и включает в себя несколько стадий. Поэтому для полной автоматизации этого процесса и исключения из него «человеческого» фактора были разработаны системы дозирования, состоящие из одного, двух или даже трех насосов-дозаторов, контроллеров, датчиков, электрохимических ячеек и т.д. Их описание можно найти на этой страничке.
Дозирование гипохлорита марки «Э» мало чем отличается от дозирования стабилизированных препаратов на основе гипохлорита натрия марки «А». Разве что появляется необходимость отслеживания общего солесодержания воды в бассейне, поскольку гипохлорит марки «Э», содержит поваренную соль (см. описание процесса получения). Поэтому при его дозировании эта соль поступает в обрабатываемую воду и повышает общее солесодержание (с учетом того, что система рециркуляции замкнута, а общий приток свежей воды составляет всего лишь 10% от объема).
3.2. Обработка бытовых и промышленных сточных вод
Очистка сточных вод заключается в их обезвреживании и обеззараживании.
Обеззараживание сточных вод может производиться несколькими методами: хлорированием, озонированием и УФ-излучением.
Обеззараживание (хлором, гипохлоритом натрия, или прямым электролизом) бытовых сточных вод и их смесей с производственными стоками производится после их очистки. При раздельной механической очистке бытовых и производственных вод, но совместной их биологической очистке, допускается (СНиП 2.04.03-85) предусматривать обеззараживание только бытовых вод после их механической очистки с дехлорированием их перед подачей на биологическую очистку. Вопрос об отводе сточных вод, после обеззараживания должен решаться в каждом конкретном случае по согласованию с территориальными учреждениями Госсанэпидслужбы в соответствии требованиями СанПиН 2.1.2.12-33-2005 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод».
Перед обеззараживанием сточные воды осветляют, освобождая их от взвешенных частиц (механическая очистка), а затем уже осветленные воды окисляют биологическим путем (биологическая очистка). Биологическая очистка осуществляется двумя методами: 1) интенсивным (искусственная очистка) и 2) экстенсивным (естественная очистка).
Интенсивный метод позволяет очищать сточную жидкость на специальных очистных сооружениях, располагающихся на небольшой территории, но требует затрат электроэнергии, строительства очистных сооружений, квалифицированного персонала для управления ими и хлорирования. К сооружениям интенсивной очистки относятся аэротенки и биоокислители (биологические фильтры, перколяторы).
Экстенсивный метод требует большей территории, но менее дорогой в строительстве и эксплуатации и дает сток, свободный от яиц гельминтов и патогенных бактерий. Хлорирование в этом случае не требуется. К сооружениям экстенсивной очистки относятся биологические пруды, поля орошения и поля фильтрации.
Хлорирование сточных вод.
Хлорирование применяется для обработки бытовых и промышленных вод, для разрушения животных и растительных микроорганизмов, устранения запахов (особенно образующихся из серосодержащих веществ), обезвреживания промышленных стоков, например, от цианистых соединений.
Сточные воды характеризуются высокой степенью органической нагрузки. Эмпирически установленные значения обеззараживающих концентраций активного хлора в сточных водах могут достигать 15 мг/л. Поэтому необходимые дозы активного хлора и продолжительность контакта его со сточной водой определяют пробным хлорированием. Для предварительных расчетов обеззараживания сточных вод принимают следующие дозы активного хлора: после механической очистки – 10 мг/л; после полной искусственной биологической очистки – 3 мг/л, после неполной – 5 мг/л.
Производительность установки для хлорирования рассчитывают на принятую дозу активного хлора с коэффициентом 1,5. Продолжительность контакта хлора с обеззараживаемой водой зависит от формы соединений хлора. Для свободного активного хлора продолжительность контакта составляет 0,5 ч, для связанного активного хлора – 1 ч. Остаточный хлор после контакта со сточной водой должен включать: свободный активный хлор – 1 мг/л, связанный активный хлор – 1,5 мг/л.
Доза активного хлора должна превышать удельную величину хлорпоглощения воды таким образом, чтобы возникающая при этом концентрация активного хлора в воде обеспечивала требуемый технологический эффект (уровень обеззараживания, степень осветления и т.д.). При расчете дозы активного хлора для обработки загрязненной воды должна учитываться величина ее хлорпоглощения, определяемая в соответствии с требованиями стандарта ASTM D 1291-89.
При необходимости борьбы с энтеровирусами предусматривают двойное хлорирование: первичное хлорирование после полной биологической очистки и вторичное — после дополнительного фильтрования или отстаивания воды. Дозы активного хлора для первичного хлорирования при борьбе с энтеровирусами принимают 3 – 4 мг/л при контакте продолжительностью 30 мин, вторичного 1,5 – 2 мг/л при контакте 1,5 – 2 ч.
Хлорирование может быть использовано для обработки воды, содержащей аммоний. Процесс осуществляют при температуре выше 70 о С в щелочной среде с добавлением CaCl2 или СаСО3 для разложения соединений аммиака.
В ходе обработки вод, содержащих гуминовые вещества, последние превращаются в хлороформы, дихлоруксусную кислоту, трихлоруксусную кислоту, хлоральдегиды и некоторые другие вещества, концентрация которых в воде значительно ниже.
Для очистки от фенолов (содержание 0,42-14,94 мг/л) используют 9% раствор гипохлорита натрия в количестве 0,2-8,6 мг/л. Степень очистки достигает 99,99%. При хлорировании воды, содержащей фенолы, происходит образование фенолоксифенолов.
Известны данные об использовании гипохлорита натрия для удаления ртути из сточных вод.
Хлорирование сточных вод жидким хлором при помощи хлораторов имеет более широкое применение по сравнению с процессом, где используется ГПХН. Жидкий хлор вводят в сточную воду либо непосредственно (прямое хлорирование), либо при помощи хлоратора. Подробнее об этих процессах мы расскажем при рассмотрении процесса дезинфекции (хлорировании) питьевой воды.
При использовании в качестве хлорагента гипохлорита натрия ввод рабочего раствора ГПХН в обрабатываемую воду осуществляют методом пропорционального дозирования с помощью насосов-дозаторов .
Гигиенические требования к организации и контролю за обеззараживанием сточных вод установлены в методических указаниях МУ 2.1.5.800-99.
3.3. Использование гипохлорита натрия в пищевой промышленности
Помимо своих специфических критериев и соответствующего случаю применения дезинфектанта необходимой эффективности и селективности, химические дезинфицирующие средства в пищевой промышленности выбираются исходя из того, как будут они применяться «открытым» или «закрытым» способом.
При дезинфекции в закрытой системе (метод CIP) в результате использования широко распространенного на сегодняшний день автоматического пропорционального дозирования, а также автоматического управления процессом мойки и дезинфекции, как правило, не происходит прямой контакт между обслуживающим персоналом и химическим продуктом (за исключением момента приготовления рабочего раствора). Поэтому в этом случае нет прямой потенциальной опасности для обслуживающего персонала в отношении опасных и агрессивных сред, какими являются дезинфектанты и их растворы.
При открытом способе дезинфекции, где необходим ручной метод обработки, наблюдается обратная ситуация. Здесь обслуживающий персонал с одной стороны должен следить за тем, чтобы избежать прямого контакта с химическим продуктом, используя средства индивидуальной защиты, а с другой стороны по возможности использовать максимальные дезинфицирующие возможности продукта.
В пищевой промышленности применяются, как правило, не чистые активные дезинфицирующие вещества, а их разбавленные растворы, которые помимо активных веществ содержат некоторое количество вспомогательных средств. Этими веществами могут быть: поверхностно-активные вещества для улучшения смачивания подлежащих дезинфекции поверхностей; комплексообразователи для снижения жесткости воды; эмульгаторы и диспергаторы для равномерного распределения реагента по обрабатываемой поверхности и т.д.
Кроме того, поскольку любой дезинфектант «активно работает» в определенном диапазоне значений рН, то в зависимости от основного вещества (дезинфектанта) готовые к применению дезинфицирующие растворы или их концентраты должны иметь кислую, нейтральную или щелочную среду. Несколько примеров: как мы убедились, гипохлорит натрия и хлорсодержащие соединения проявляют наибольшую активность только в щелочной среде, а надуксусная кислота более эффективна в кислой среде. Четвертичные аммонийные соединения в кислой среде рН резко теряют свои дезинфицирующие свойства, а альдегиды можно использовать и в кислой, и нейтральной средах и т.д.
Дезинфекция с помощью хлорагентов достаточно распространена в пищевой промышленности. В данной публикации мы остановимся только на дезинфицирующих хлорсодержащих препаратах, которые имеют в своем составе гипохлорит натрия.
В самом начале необходимо отметить, что, как правило, все дезинфицирующие средства на основе ГПХН, применяемые в пищевой промышленности, помимо своего основного назначения – разрушения бактерий и вирусов, грибов и плесени, удаляют масла, жиры, белки, остатки крови, пятна чая, кофе, фруктов и т.д., поскольку обладают отбеливающими свойствами. Все дезинфицирующие средства на основе ГПХН поставляются в концентрированном виде, а рабочий раствор готовится на месте путем разбавления концентрата. Как правило, все средства щелочные (значение рН рабочего раствора колеблется в пределах от 11 до 13). Связано это с химическими свойствами ГПХН, которые мы рассматривали ранее. Содержание активного хлора в рабочем растворе колеблется от 60 до 240 мг/л. В таблице приведены некоторые из наиболее популярных дезинфицирующих и моющих средств на основе ГПХН.
| Торговая марка | Состав | Изготовитель | |||||||||
| ГПХН (Ср.р.) | Щелочь (рН) | С | П | О | Ф | А | И | СЖ | К | ||
| SR 3000 D | + 2% | + рН=12 | + | + | HWR-Chemie GmbH, Германия | ||||||
| DM CID | + 2% | + рН=12 | + | + | + | ||||||
| DM CID S | + 2% | + рН=12 | + | + | + | + | |||||
| Катрил-хлор | + 2% | + рН=12 | + | + | ЗАО «Экохиммаш», Россия | ||||||
| Катрил-хлор пенный | + 2% | + рН=12 | + | + | + | ||||||
| Neomoscan® RD-B | + 1% | + рН=12 | + | Chemische Fabrik DR. WEIGERT GmbH & Co. KG, Германия | |||||||
| Divosan Hypochlolite | + 1% | + рН=11 | + | + | + | JohnsonDiversey, Великобритания | |||||
| Калгонит ЦФ 312 | + 1% | + рН=12 | + | Calvatis GmbH, Германия | |||||||
| Калгонит ЦФ 353 | + 2,4% | + рН=12 | + | + | + | ||||||
| Калгонит ЦФ 315 | + 1% | + рН=12 | + | + | |||||||
| Калгонит 6010 | + 4% | + рН>12 | + | ||||||||
| СИП-БЛЮ 5 | + 3% | + рН=11 | + | + | «НПО СпецСинтез», Россия | ||||||
| АКТИВ – ЛЮКС Д | + 2% | + рН=11,5 | + | ||||||||
Принятые в таблице обозначения: С – силикаты; П – поверхностно-активные вещества, О – отдушки; Ф – фосфаты; А – альдегиды; И – ингибиторы коррозии; СЖ – стабилизаторы жесткости; К – комплексообразователи.
Нам хорошо известно, что решающим фактором при приобретении какого-либо пищевого продукта являются его вкусовые характеристики. Поэтому технологи пищевой промышленности неохотно используют средства дезинфекции с хлорсодержащими агентами, поскольку активный хлор уж очень «активно влияет» на вкус и запах продукции. Исключение составляет наружная дезинфекция технологического оборудования, ввиду того, что хлор обладает замечательным пролонгирующим действием. Гипохлорит натрия относится к числу таких средств. Обычно для дезинфекции технологического оборудования применяют раствор ГПХН, содержащий 30-40 мг/л активного хлора. Бактерицидное действие гипохлорита натрия проявляется после нанесения раствора при 20-25оС и его экспозиции в течение 3-5 минут. Правда, в этом случае надо учитывать коррозионную активность растворов ГПХН, поэтому для снижения коррозирующего действия используют смесь гипохлорита натрия, каустической соды и метасиликата натрия (препарат «Гипохлор»). Коррозионная активность этого препарата в 10-15 раз меньше, чем обычного гипохлорита натрия.
Что касается обработки внутренних полостей технологического оборудования пищевой промышленности, то ГПХН активно вытесняется препаратами, не содержащими хлор.
3.4. Использование гипохлорита в рыбоводстве
Рыбоводные пруды, орудия лова, живорыбная тара, рыбоводный инвентарь, а также спецодежда и обувь лиц, участвующих в проведении рыбоводных и ветеринарно-санитарных мероприятий, подлежат периодической очистке и дезинфекции (дезинвазии). Чаще всего для этого используется хлорная известь. Однако в последнее время для этой цели стали использовать гипохлорит натрия в виде разбавленных растворов.
Достаточно активно ГПХН используется при дезинфекции рыболовных сетей, сачков и баков из пластика для хранения рыбы.
При использовании растворов ГПХН в рыбоводстве следует выполнять пересчет концентрации активного хлора, получающейся при использовании растворов хлорной извести и растворов ГПХН. При этом руководствуются: «Ветеринарно-санитарными правилами для рыбоводных хозяйств» и «Инструкцией по ветеринарному надзору за перевозками живой рыбы, оплодотворенной икры, раков и других гидробионтов».
3.5. Использование гипохлорита в здравоохранении
3.6. Использование ГПХН для отбеливания белья в фабриках-прачечных
Считается, что отбеливание белья при промышленной стирке – самая потенциально опасная операция из всех операций, применяемых в стирке белья, а отбеливатель, соответственно, – самое опасное вещество для ткани. Большинство отбеливателей, применяемых при промышленной стирке, являются сильными окислителями, под воздействием которых большинство окрашенных веществ после их окисления становятся или бесцветными, или растворимыми в воде. И как любой окислитель, отбеливатель одновременно «атакует» как пятна, так и волокна ткани. Поэтому всегда при отбеливании побочным процессом будет разрушение волокна ткани. Отбеливатели, применяемые при промышленной стирке, бывают трех типов: пероксидные (перекисные или кислородосодержащие), хлорные и серосодержащие. В рамках данной публикации мы остановимся только на одном из хлорсодержащих отбеливателей тканей – гипохлорите натрия.
Отбеливание тканей с помощью ГПХН имеет более чем двухсотлетнюю историю. Историческое название раствора гипохлорита натрия, применяемого для отбеливания, – лабарракова вода или жавелевая вода. Как это не покажется странным, но за два столетия в технологии отбеливания тканей с помощью растворов ГПХН практически ничего не изменилось. Гипохлорит натрия широко используется в качестве отбеливателя и пятновыводителя в текстильном производстве и промышленных прачечных и химчистках. Он может быть безопасно использован для многих видов тканей, включая хлопок, полиэстер, нейлон, ацетат, лён, вискозу и другие. Он очень эффективен для удаления следов почвы и широкого спектра пятен в том числе, кровь, кофе, трава, горчица, красное вино и т. д.
Отбеливающие свойства гипохлорита натрия основаны на образовании ряда активных частиц (радикалов) и, в частности, синглетного кислорода, обладающего высоким биоцидным и окислительным действием (подробнее см. в статье «Хлорирование питьевой воды»), образующегося при разложении гипохлорита:
NaOCl → NaCl + [O].
Поэтому без гипохлорита натрия не обойтись при отбелке больничного белья или белья, пораженного плесенью.
Отбеливающие (окислительные) свойства растворов гипохлорита натрия зависят от его концентрации, рН раствора, температуры и времени воздействия. И хотя мы их уже рассматривали в разделе 2 настоящей публикации, немного повторимся применительно к процессу отбеливания.
В общем, чем выше концентрация ГПНХ в растворе (больше активность ГПХН) и дольше время воздействия, тем выше эффект отбеливания. А вот зависимость активности воздействия от температуры имеет более сложный характер. Он прекрасно «работает» уже при низких температурах (
40°С). При повышении температуры (вплоть до 60°С) активность отбеливателя на основе ГПНХ растет линейно, а при более высокой температуре наблюдается экспоненциальная зависимость роста активности отбеливателя.
Зависимость отбеливающих свойств ГПХН от значения рН напрямую связана с химическими свойствами ГПХН.При высоком значении рН среды (рН>10) активность отбеливателя на основе ГПНХ относительно невелика, т.к. в процессе отбеливания в основном участвует активный кислород – он действует довольно медленно. Если значение рН среды начать уменьшать, то активность отбеливателя вначале увеличивается, достигая максимума при оптимальном значении рН=7 для гипохлорита, а затем ростом кислотности активность снова снижается, но медленнее, чем это наблюдается при росте рН в щелочную сторону.
В промышленной стирке операцию отбеливания обычно совмещают с операциями стирки и полоскания, а не проводят ее отдельно. Это удобнее и быстрее. При этом длительность самих операций увеличивают, чтобы отбеливатель успел бы обработать все вещи закладки равномерно. При этом также следят, чтобы отбеливатель на основе ГПХН не был слишком активным, поскольку при его слишком активной реакции он будет израсходован до того, как сможет проникнуть в центр закладки, что повлияет на процесс выведения пятенв центре закладки,а волокна тканей, находящихся на поверхности закладки,получат дополнительные повреждения.
Британской Ассоциацией «Стирка и Чистка» (British Launderers Research Association, BLRA) были разработаны рекомендации по применению гипохлорита натрия при выведении пятен и отбеливании тканей в процессе промышленной стирки. Приведем некоторые из них:
Как утверждают специалисты BLRA, если следовать этим рекомендациям, то в процессе отбеливания при использовании ГПХН удаляется большинство обычных пятен, а ткань получает минимальные повреждения.
3.7. Дезинфекция питьевой воды
Дозу хлора устанавливают технологическим анализом из расчета, чтобы в 1 л воды, поступающей к потребителю, оставалось 0,3…0,5 мг хлора, не вступившего в реакцию (остаточного хлора), который является показателем достаточности принятой дозы хлора. За расчетную следует принимать ту дозу хлора, которая обеспечивает указанное количество остаточного хлора. Расчетная доза назначается в результате пробного хлорирования. Для осветленной речной воды доза хлора обычно колеблется в пределах 1,5 – 3 мг/л; при хлорировании подземных вод доза хлора чаще всего не превышает 1– 1,5 мг/л; в отдельных случаях может потребоваться увеличение дозы хлора из-за наличия в воде закисного железа. При повышенном содержании в воде гуминовых веществ требуемая доза хлора возрастает.
После введения хлорагента в обрабатываемую воду должны быть обеспечены хорошее смешивание его с водой и достаточная продолжительность (не менее 30 мин) его контакта с водой до подачи ее потребителю. Контакт может происходить в резервуаре фильтрованной воды или в трубопроводе подачи воды потребителю, если последний имеет достаточную длину без водозабора. При выключении на промывку или ремонт одного из резервуаров фильтрованной воды, когда не обеспечивается время контакта воды с хлором, доза хлора должна быть увеличена вдвое.
Хлорирование уже осветленной воды обычно производят перед поступлением ее в резервуар чистой воды, где и обеспечивается необходимое для их контакта время.
Вместо хлорирования воды после отстойников и фильтров в практике водоочистки иногда применяют хлорирование ее перед поступлением на отстойники (предварительное хлорирование) – до смесителя, а иногда перед подачей на фильтр.
Предварительное хлорирование способствует коагуляции, окисляя органические вещества, которые тормозят этот процесс, и, следовательно, позволяет уменьшить дозу коагулянта, а также обеспечивает хорошее санитарное состояние самих очистных сооружений. Предварительное хлорирование требует повышения доз хлора, так как значительная часть его идет на окисление органических веществ, содержащихся в еще неосветленной воде.
Вводя хлор до и после очистных сооружений, можно снизить общий расход хлора по сравнению с расходом его при предварительном хлорировании, сохранив преимущества, даваемые последним. Такой метод носит название двойного хлорирования.
Обеззараживание хлором.
Коротко мы уже рассматривали вопрос об аппаратурном оформлении процесса хлорирования воды с использованием жидкого хлора в качестве хлорагента. В данной публикации мы остановимся на тех аспектах, которые нами не были отражены.
Обеззараживание воды жидким хлором имеет пока более широкое применение по сравнению с процессом, где используется ГПХН. Жидкий хлор вводят в обрабатываемую воду либо непосредственно (прямое хлорирование), либо при помощи хлоратора – устройства, которое служит для приготовления раствора хлора (хлорной воды) в водопроводной воде и его дозировании.
Для дезинфекции воды чаще всего применяют хлораторы непрерывного действия, лучшими из них считаются вакуумные, в которых дозируемый газ находится под разрежением. Это предотвращает проникание газа в помещение, что возможно при напорных хлораторах. Вакуумные хлораторы выпускаются двух типов: с жидкостным измерителем расхода хлора и газовым измерителем расхода хлора.
В случае использования прямого хлорирования должно быть обеспечено быстрое распределение хлора в обрабатываемой воде. Для этой цели служит диффузор приспособление, при помощи которого хлор вводится в воду. Слой воды над диффузором должен быть около 1,5 м, но не меньше 1,2 м.
Для смешивания хлора с обрабатываемой водой могут быть применены смесители любого типа, устанавливаемые перед контактными резервуарами. Наиболее простым является ершовый смеситель. Он представляет собой лоток с пятью вертикальными перегородками, поставленными перпендикулярно или под углом 45° против течения воды. Перегородки суживают сечение и вызывают вихреобразное движение, при котором хлорная вода хорошо смешивается с обрабатываемой. Скорость движения воды через суженное сечение смесителя должна быть не менее 0,8 м/сек. Дно лотка смесителя устраивается с уклоном, равным гидравлическому уклону.
Далее смесь обрабатываемой воды и хлорной воды направляется в контактные емкости.
Итак, налицо основные преимущества применения хлора для хлорирования воды:
Не оставляет сомнения, что оборудование, необходимое для дозирования столь смертоносного реагента (об этом почти регулярно свидетельствует статистика) должно обладать целым рядом степеней безопасности.
Поэтому, ПБХ («Правила безопасности при производстве, хранении, транспортировании и применении хлора») предполагают следующее обязательное периферийное оборудование:
а при потреблении газообразного хлора из баллонов более 2 кг/час или более 7 кг/час при потреблении хлора из контейнера – испарители хлора, к которым предъявляются особые требования. Они должны быть оснащены автоматическими системами, предотвращающими:
Испаритель должен быть снабжен специальным отсекающим электромагнитным вентилем на входе, манометром и термометром.
Весь процесс обработки воды хлором осуществляется в специальных помещениях – хлораторных, которым также предъявляются особые требования. Хлораторная обычно состоит из блоков помещений: расходного склада хлора, хлордозаторной, вентиляционной камеры, вспомогательных и бытовых помещений.
Хлораторные должны размещаться в отдельно стоящих капитальных зданиях второй степени огнестойкости. Вокруг склада хлора и хлораторной со складом хлора должно быть сплошное глухое ограждение, высотой не менее двух метров, с глухими плотно закрывающимися воротами для ограничения распространения газовой волны и исключения доступа посторонних лиц на территорию склада. Вместимость расходного склада хлора должна быть минимальной и не превышать 15-суточного потребления водопроводной станцией.
Радиус опасной зоны, в пределах которой не допускается располагать объекты жилищного и культурно-бытового назначения, составляет для складов хлора в баллонах 150 м, в контейнерах – 500 м.
Хлораторные должны располагаться в пониженных местах площадки водопроводных сооружений и преимущественно с подветренной стороны преобладающих направлений ветров относительно ближайших населенных пунктов (кварталов).
Расходный склад хлора следует отделять от других помещений глухой стеной без проемов, в складе должно быть два выхода с противоположных сторон помещения. Один из выходов оборудован воротами для транспортирования баллонов или контейнеров. Въезд автомобилей в помещение склада не допускается, должно быть предусмотрено грузоподъемное оборудование для транспорта сосудов с кузова автомобиля на склад. Порожнюю тару надлежит хранить в помещении склада. Двери и ворота во всех помещениях хлораторной должны открываться по ходу эвакуации. На выходах из склада предусматриваются стационарные водяные завесы. Сосуды с хлором должны размещаться на подставках или рамках, иметь свободный доступ для строповки и захвата при транспортировании. В помещении склада хлора располагается оборудование для нейтрализации аварийных выбросов хлора. Должна быть обеспечена возможность подогрева баллонов на складе перед доставкой их в хлораторную. Следует отметить, что при длительной эксплуатации баллонов с хлором в них накапливается чрезвычайно взрывчатый трихлорид азота, и поэтому время от времени баллоны с хлором должны проходить плановую промывку и очистку от хлорида азота.
Хлордозаторные размещать в заглубленных помещениях не допускается, от других помещений они должны быть отделены глухой стеной без проемов и снабжены двумя выходами наружу, при этом один из них через тамбур. Вспомогательные помещения хлораторных должны быть изолированы от помещений, связанных с применением хлора и иметь самостоятельный выход.
Хлораторные оборудуются приточно-вытяжной вентиляцией. Выброс воздуха постоянно действующей вентиляцией из помещения хлордозаторной надлежит осуществлять через трубу высотой на 2 м выше конька кровли самого высокого здания, находящегося в радиусе 15 м, а постоянно действующей и аварийной вентиляцией из расходного склада хлора – через трубу высотой 15 м от уровня земли.
То есть степень опасности хлора минимизируется наличием целого комплекса мер по организации его хранения и использования, в том числе за счет организации санитарно-защитных зон (СЗЗ) складов реагента, радиус которых достигает 1000 м для наиболее крупных сооружений.
Однако по мере роста городов, жилая застройка вплотную приближалась к границам СЗЗ, а в ряде случаев размещалась внутри этих границ. Кроме того увеличилась опасность транспортировки реагента от места производства к месту потребления. Согласно статистическим данным, именно при транспортировке происходит до 70% различных аварий химически опасных веществ. Полномасштабная авария железнодорожной цистерны с хлором способна нанести урон различной степени тяжести не только населению, но и природной среде. В то же время токсичность хлора, усиленная высокой концентрацией реагента, снижает промышленную безопасность и антитеррористическую устойчивость систем водоснабжения в целом.
В последние годы нормативная база в области промышленной безопасности при обращении с хлором ужесточается, что отвечает требованиям дня. В связи с этим у эксплуатирующих служб возникает желание перейти к более безопасному способу обеззараживания воды, т.е. к способу, который не поднадзорен Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору, но обеспечивает выполнение требований СанПиНа по безопасности в эпидемиологическом отношении питьевой воды. С этой целью в качестве хлорсодержащего реагента, наиболее часто используемого при хлорировании (второе место после жидкого хлора), выступает гипохлорит натрия (ГПХН).
Обеззараживание гипохлоритом натрия
В практике водоснабжения для обеззараживания питьевой воды используются концентрированный гипохлорит натрия марки А с содержанием активной части 190 г/л и низкоконцентрированный гипохлорит натрия марки Э с содержанием активной части около 6 г/л.
Обычно в систему водоочистки товарный гипохлорит натрия вводят после предварительного разбавления. После разбавления в 100 раз гипохлорита натрия, содержащего 12,5% активного хлора и имеющего рН = 12-13, происходит понижение рН до 10-11 и концентрации активного хлора до 0,125 (в действительности величина рН имеет более низкое значение). Чаще всего для обработки питьевой воды применяется раствор гипохлорита натрия, характеризующийся показателями, перечисленными в Таблице:
| Содержание активного хлора, % | 5 |
| Содержание свободной щелочи, % | 2 |
| Нерастворимая часть, % | 0,01 |
| Mg, мг/л | 1 |
| As, мг/л | 1 |
| Pb, мг/л | 1 |
| Температура воды, о С | Время воздействия, мин | Требуемый избыток хлора, мг/л | ||
| pН 6 | рН 7 | рН 8 | ||
| 10 | 5 | 0,50 | 0,70 | 1,20 |
| 10 | 0,30 | 0,40 | 0,70 | |
| 30 | 0,10 | 0,12 | 0.20 | |
| 45 | 0,07 | 0,07 | 0.14 | |
| 60 | 0,05 | 0,05 | 0,10 | |
| 20 | 5 | 0,30 | 0,40 | 0,70 |
| 10 | 0,20 | 0.20 | 0,40 | |
| 15 | 0,10 | 0,15 | 0,25 | |
| 30 | 005 | 0,06 | 0,12 | |
| 45 | 0,04 | 0,04 | 0,08 | |
| 60 | 0,03 | 0,03 | 0,06 | |
Потерю активности растворов ГПХН со временем наглядно иллюстрирует следующая таблица:
| Концентрация NaOCl, % | Период полураспада, сутки | |
| 25 °C | 35 °C | |
| 15 | 144 | 39 |
| 12 | 180 | 48 |
| 9 | 240 | 65 |
| 6 | 360 | 97 |
| 3 | 720 | 194 |
| 1 | 2160 | 580 |
Ввод рабочего раствора ГПХН в обрабатываемую воду осуществляют методом пропорционального дозирования с помощью насосов-дозаторов. При этом пропорциональное дозирование ( управление насосом-дозатором ) может производиться как с использованием импульсных счетчиков воды, так и по сигналу датчика хлора, установленного либо непосредственно в трубопроводе, либо после контактной емкости. После узла ввода ГПХН или на входе в контактную емкость обычно устанавливают динамический смеситель для тщательного перемешивания обрабатываемой воды с рабочим раствором ГПХН.
Гипохлорит натрия электролизный марки «Э», полученный на бездиафрагменных электролизерах, подается в поток обрабатываемой воды либо посредством прямого ввода (в случает применения электролизеров проточного типа), либо через накопительную емкость (в случае применения электролизеров непроточного типа), оборудованную автоматической или управляемой вручную системой дозирования. Управление системой дозирования может производиться как с использованием импульсных счетчиков воды, так и по сигналу датчика хлора, установленного либо непосредственно в трубопроводе, либо после контактной емкости.
Таким образом, казалось бы, преимущества применения гипохлорита натрия перед хлором при хлорировании воды, достаточно явные: он значительно безопаснее – не горюч и не взрывоопасен; нет необходимости в дополнительном оборудовании, обеспечивающего безопасность процесса хлорирования, кроме наличия: 6-кратной вентиляции, резервуара для сбора вытекшего гипохлорита натрия и емкости с нейтрализующим раствором (тиосульфат натрия). Применяемое при использовании ГПХН оборудование для обеспечения процесса обеззараживания на станциях водоподготовки не относится к категории промышленно опасного и не поднадзорно Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору. Это облегчает жизнь эксплуатационникам.
Но так ли это? Давайте вернемся к свойствам ГПХН.
3.8. Обеззараживание ГПХН оборудования для очистки воды
При обеспечении населения питьевой водой безупречно чистой в микробиологическом отношении не только сама вода должна быть очищена от патогенных бактерий, вирусов и паразитов, но и оборудование, используемое для водоснабжения: трубопроводы, емкости (резервуары), арматура, фильтры и насосы, которые используются при обработке воды и находятся в непосредственном контакте с ней.
Уже на стадии проектирования при выборе строительных и конструкционных материалов (арматура, трубы, уплотняющие материалы, краска и т.д.) нужно обращать внимание на свойства этих материалов, и ориентироваться на те, которые способствуют предотвращению или сокращению роста микробиологических загрязнений. В то же время эти материалы должны быть устойчивыми к методам и реагентам, используемым для обеззараживания воды.
На стадии строительства и монтажа систем водоснабжения должны соблюдаться меры предосторожности, препятствующие проникновению микроорганизмов монтируемую систему из воздуха, от персонала, с рабочих инструментов и т.д. Во время монтажа оборудования и строительных работ в системе водоснабжения необходимо вести профилактические работы с целью предотвращения возможного микробиологического заражения частей системы.
Обеззараживание всего оборудования необходимо проводить перед началом его эксплуатации, после каждого ремонта всего оборудования или его отдельных узлов или после длительных перерывов в эксплуатации. Во всех этих случаях необходимо провести обеззараживание оборудования, чтобы предотвратить угрозу загрязнения питьевой воды патогенными микроорганизмами после ввода системы очистки воды в эксплуатацию.
Методы обеззараживания (дезинфекции) систем питьевого водоснабжения выбираются исходя из местных условий, однако в любом случае должны включать в себя определенные стадии. Чаще всего для обеззараживания оборудования всей системы водоснабжения используются любые средства, обладающие пролонгирующим действием. Само собой разумеется, это требование исключает использование озона и ультрафиолетового излучения.
Коротко рассмотрим алгоритм проведения дезинфекции отдельных технологических элементов, которые, как правило, включаются в состав технологической цепочки систем очистки воды.
Так для резервуаров с питьевой водой должны быть включены следующие стадии очистки и дезинфекции: