Экология/2.Экологические и метеорологические проблемы больших городов и промышленных зон.

К.т.н., доцент Чудновский С.М., к.х.н., доцент Воропай Л.М., Попова Е.И.

Вологодский государственный технический университет, Россия

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ДЕФТОРИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Для каждого человека в жизни здоровье играет главную роль. Оно тесно связано с водой, которую мы потребляем. Очень важное значение имеет содержание в ней ионов фтора, причём в строго определённом количестве, необходимом для нормальной жизнедеятельности человека. Избыток фтора в питьевой воде вызывает заболевания флюорозом, остеопорозом и нервными расстройствами. Во многих биохимических процессах фтор выступает ингибитором, блокируя активные ферменты, содержащих катионы , и другие металлы. Имеются данные о неблагоприятном влиянии повышенных концентраций фторид-ионов на функциональное состояние сердечно-сосудистой системы и общее физическое состояние. В тех районах, где питьевая вода бедна йодом, повышенное содержание в ней фторид-ионов может вызвать заболевание щитовидной железы (фтор вытесняет из тканей щитовидной железы йод) [1]. Именно поэтому в России и других странах нормативные документы, в частности СанПиН, регламентируют содержание фтора в питьевой воде от 0,7 до 1,5 мг/л в зависимости от климатической зоны. Вологодская область находится в климатической зоне, где содержание фтора в питьевой воде должно быть равным 1 мг/л.

До настоящего времени не разработаны простые и дешёвые технологии удаления из воды избытка фторид-ионов. Традиционные способы осаждения фторид-ионов с образованием малорастворимых осадков фторидов металлов при дефторировании питьевой воды не могут быть применимы вследствие того, что растворимость наименее растворимых фторидов во много раз превышает допустимую концентрацию фторид-иона в питьевой воде [1].

Для дефторирования воды используют ряд способов, которые можно объединить в две группы.

К первой группе относится метод фильтрования воды через фторселективные материалы. Он основан на обменной адсорбции ионов, при которой фтор удаляется в процессе пропуска обрабатываемой воды через сорбент.

К второй группе можно отнести метод сорбции фтора осадком гидроксида алюминия или магния, а также фосфатом кальция. Его целесообразно применять только при обработке поверхностных вод при большой концентрации фторид-ионов. Это связано с сорбцией фторид-ионов поверхностью адсорбента и с образованием твёрдой фазы малорастворимых фторидов. При этом эффективность процесса находится в обратной зависимости от рН воды. По мере уменьшения рН воды и подкисления раствора при введении постоянной дозы сульфата алюминия эффективность дефторивания возрастает. Эти методы являются громоздкими, дорогостоящими и сложным в эксплуатации.

Кроме того, при использовании этих методов ухудшается качество воды из-за увеличения содержания в ней остаточного алюминия [2].

Значительно упростить технологию и улучшить качество очищенной воды позволяет разработанный в Вологодском государственном техническом университете новый способ дефторивания воды, основанный на введении в обрабатываемую воду магнийсодержащего реагента с последующим образованием и отделением полезного реагента – оксифторида магния. [3]. Основным недостатком этого способа является его повышенная стоимость.

Целью нашего исследования является разработка дешевого, эффективного и надёжного безреагентного способа дефторирования воды. Для достижения поставленной цели мы исследовали «поведенческие» свойства ионов фтора в воде. Основным таким свойством является подвижность этих ионов в постоянном электрическом поле. Мы учитываем, что при воздействии постоянного электрического поля фтор не окисляется на аноде, а процессу окисления подвергается вода с образованием кислорода, который реагирует с фторид-ионами с образованием оксида фтора. Из-за плохой растворимости в воде оксид фтора легко подвергается дегазации. Исследования, выполненные нами в лабораторных условиях, показали, что при определенных режимах обработки электрическим полем воды, содержащей фторид-ионы происходит её дефторирование, причем , эффективность очистки составляет 63 % и более.

Для повышения эффективности очистки нами в качестве анода использовался растворимый алюминиевый провод. В этом случае одновременно с процессами окисления анода происходило комплексообразование окисленных форм алюминия с фтором в виде нерастворимых соединений. В этих случаях эффективность очистки воды от фторид-ионов была увеличена до 76%.

Предлагаемая технология дефторирования позволяет значительно уменьшить габариты водоочистной установки, повысить надёжность очистки и многократно уменьшить себестоимость дефторирования воды.

Литература:

1. Кульский Л.А., Строкач П.П. Технология очистки природных вод. -.Киев.: «Вища школа»., 1981, с.203 – 209.

2. Алексеев Л. С., Гладков В. А. Улучшение качества мягких вод. М.,Стройиздат, 1994 .

3. Прончева Л.Е., Тихановская Г.А., Чудновский С.М. Способ обесфторивания подземных вод и устройство для его осуществления. Патент RU 2274608. Опубл. 20.04.06 Бюл. № 11.