Вода. Проблемы. Часть 2.
Комментарии ↓ 1
29 апреля 2008
Кроме качественного и количественного состава веществ, растворённых или находящихся во взвешенном состоянии в воде, как при техническом её применении, так и особенно для человеческого организма важную роль играют некоторые физико-химические свойства самой воды – поверхностное натяжение, окислительно-восстановительный потенциал, а также её структурно-информационные свойства. Чем меньше поверхностное натяжение воды, тем легче организм её усваивает. Окислительно-восстановительный (или RedOx) потенциал (Eh) является количественной мерой химической активности (окислительно-восстановительной способности) элементов, их соединений, вещества. В обратимых химических процессах, связанных с изменением заряда ионов в растворах, реакции окисления-восстановления сопровождаются переходом электронов от одной частицы (или группы частиц) к другой частице (или группе частиц). Такой переход может осуществляться путём непосредственной передачи электронов от одних частиц к другим или путём присоединения или отщепления электроноакцепторной частицы (например, атома кислорода, молекулы хлора и т.п.) или электронодонорной частицы (например, атома металла, молекулы водорода и т.п.), т.е. внутримолекулярно. Величина окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) является важнейшим параметром воды в её взаимодействии с организмом человека. Из физической химии известно, что чем выше ОВП раствора, тем выше его окислительная способность (ниже активность электронов), т.е. выше его электроноакцепторные свойства. Организм человека на 80-90 % состоит из воды и ОВП его внутренней среды, соответствующий нормальному функционированию организма, составляет –100…-200 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения, т.е. всегда отрицателен. ОВП природных вод (поверхностных, подземных), включая очищенные из водопровода, может находиться в пределах от –300 до +600, но чаще всего он имеет положительные значения в интервале +100…+400 мВ. Такая вода, попадая в организм человека, отнимает электроны от его тканей и клеток, подвергая их окислительному разрушению. Организм борется с этим путём затраты энергии клеточных мембран на снижение ОВП потреблённой воды до достижения биологической совместимости, но эта борьба приводит к нарушению функций отдельных органов и старению организма в целом. О структурно-информационных свойствах воды речь будет позже, а сейчас уместно привести краткий обзор развития в нашей стране технологий и систем обработки питьевой воды (в основном, доочистки водопроводной воды) за последние 35-40 лет. До 90-х годов прошлого столетия, т.е. в годы советской власти, для доочистки питьевой воды (водопроводной дома, колодезной или артезианской в дачных условиях) можно было приобрести фильтры двух-трёх наименований, начинённых активированными углями (в основном марок БАУ, АГ-3, СКТ) отечественного производства и имеющих механическую фильтрующую перегородку. Эти фильтры предназначались для удаления из воды взвешенных веществ, привкусов, запахов и некоторых органических веществ. Именно «некоторых», т.к. хорошо известно, что активированные угли разных марок и типов обладают адсорбционной способностью (или в терминологии адсорбентщиков «сродством») только к определённым классам органических веществ, да и то в разной степени. Кроме отмеченного все активированные угли «гасили» в водопроводной воде остаточный «активный хлор», превращая его в хлориды. В эти же годы вследствие бурной деятельности и продолжающегося наращивания мощностей предприятий всех отраслей промышленности вода поверхностных источников в большинстве регионов страны содержала десятки, а в регионах с развитой химической промышленностью и сотни наименований органических веществ. Например, вода реки Томь в г. Кемерово содержала все компоненты всех анилиновых красителей (источник – мощный анилино-красочный завод), все компоненты от сополимеризации дивинилбензола, стирола, толуола, …. (источники – завод «Карболит» и «Новокемеровский химкомбинат», производящие практически все отечественные марки ионообменных смол). Об уровне концентраций органических веществ в воде этого региона в то время можно судить на примере одного класса веществ – концентрация фенолов в водопроводной воде города была на два-три порядка выше ПДК при сбросе сточных вод в водоём, т.е. достигала величины 1 мг/л. Такая же картина имела место в г.г. Серпухове и Усть-Каменогорске с концентрацией диоктилфталата (источники в обоих городах – местные заводы силовых конденсаторов). Таких примеров, связанных с присутствием в воде водоёмов (и, соответственно, в питьевых водах) органических веществ различных классов (в том числе во многих случаях трудноокисляемых веществ) по разным регионам бывшего СССР можно привести сотни. Среди этих органических веществ есть и практически не адсорбируемые активированными углями и природными адсорбентами (например, тот же диоктилфталат и все вещества класса бифенилов, фенилксилилэтан, проблемный и в настоящее время МТБЭ – метилтретбутиловый эфир, присутствующий в воде и в воздухе везде, где используется бензин, т.е. где есть автомобильный транспорт, т.е. везде, и т.д.). В восьмидесятые годы уже было известно, что хлорирование питьевой воды жидким хлором, гипохлоритами натрия и кальция при наличии в воде органических веществ даже природного происхождения, а также бромидов приводит к образованию побочных продуктов – галогенсодержащих соединений, в том числе тригалометанов (ТГМ)– хлороформа, дихлорбромметана, дибромхлорметана, бромоформа и галогеноуксусных кислот (ГУК) – моно-, ди- и трихлоруксусной, моно-, ди- и трибромуксусной, бромхлоруксусной, бромдихлоруксусной, дибромдихлоруксусной. При наличии в воде многих органических веществ промышленного происхождения не исключено образование хлорированных углеводородов (например, хлорфенолов, диоктилфталата и т.п.). В настоящее время во всех регионах мира на эти вещества установлены жёсткие ПДК в связи с их канцерогенными свойствами и мутагенной активностью. Понятно, что потенциальным местом образования перечисленных веществ в питьевой воде являются водопроводные станции – конечные пункты обработки воды перед водопроводными кранами – и что дальше здоровью людей могут помочь только локальные бытовые устройства для доочистки воды индивидуального или коллективного пользования. При этом следует отдавать себе отчёт в том, что один (любой) из существующих в мире типов активированных углей, а также синтетических или природных сорбентов по указанной выше причине с этой задачей (пока только имеется в виду удаление из воды разной органики) не справится. Это известно любому специалисту, занимающемуся обработкой воды. В связи с этим любопытно сейчас заглянуть в паспорта и инструкции по использованию упомянутых выше фильтров 80-х годов. Там довольно скромно сообщалось, что «фильтр предназначен для дополнительной очистки питьевой воды от привкусов и запахов в домашних условиях», что «фильтр снаряжён высококачественным активным углём» (а позже, в девяностые годы, дополнялось «часть которого импрегнирована серебром») и что «водопроводная вода, пропущенная через фильтр, не отличается от родниковой, прозрачна и приятна на вкус». И даже во второй половине девяностых годов в таблице эффективности такого фильтра (видимо, читатели догадались, что речь идёт о фильтре «Родник») показывалось, что он удаляет примерно 50% меди, 46% железа, 34% алюминия, 33% нитритов, 14% нитратов, 40% сульфатов и 5% хлоридов, против чего не может быть возражений, и всё. Ориентировочный срок службы по инструкции девяностых годов составляет 6 месяцев при расходе 20 л (не указано, правда, в минуту, в час или в сутки). В это же время в газетной рекламе указан срок службы 8-12 месяцев при расходе 1,5-2 литра в минуту (автор рекламы О. Белик). В течение девяностых годов и в первые годы нынешнего столетия появилась масса новых бытовых фильтров и большое количество фирм, производящих их или торгующих зарубежными. В это время на рынке появились фильтры напыляемые полипропиленовые (для механической очистки) отечественные и зарубежные, различные конструкции фильтров с активированным углём, с комбинацией двух активированных углей, с активированным углём и синтетическими ионообменными смолами (варианты с одной катионитовой смолой и с катионитовой и анионитовой), фильтры с природными сорбентами и ионообменными материалами (зернистыми или волокнистыми), с активированным углём, природными сорбентами и ионообменными материалами (до семи компонентов). Большинство перечисленных видов фильтров имеют модули патронного типа. Эти фильтры выпускаются в разных вариантах: одноступенчатые с одним компонентом загрузки, одноступенчатые с двумя и более компонентами загрузки, двух и трёхступенчатые с разделёнными по разным ступеням компонентами загрузки и т.п. Большинство из выпускаемых картриджей имеет определённый рекомендуемый фирмой срок защитного действия и по истечении его подлежат замене. Некоторые фирмы стали выпускать картриджи с активированным углем, импрегнированным серебром, что обеспечивает дополнительно обеззараживающие свойства фильтра. Следует обратить внимание на то, что в подавляющем большинстве перечисленных фильтров обязательным атрибутом является активированный уголь. С конструкциями, техническими данными этих фильтров и фирмами, производящими их, можно ознакомиться в книгах [5, 6]. С начала девяностых годов на всей территории бывшего Советского Союза, а также в нескольких зарубежных странах (США, Германии, Болгарии, Израиле, Китае, Турции) появились патронные фильтры нового типа, разработанные и запатентованные во многих сильноразвитых странах учёными института «Казмеханобр» (Казахстан, г. Алматы) – высокопористые полимерные фильтрующие элементы с пространственно-глобулярной структурой (ФЭЛ-8, ФЭЛ‑10, ФЭЛ-11, ФЭЛ-15, ФЭЛ-80) [1]. В восьмидесятые годы около двенадцати типов ПГС-полимерных и ПГС-ионитовых фильтров широко использовались для разных целей в промышленности (в том числе для водоподготовки, умягчения воды, очистки сточных вод и разделения технологических суспензий и растворов с использованием их фильтрационных, адсорбционных, ионообменных и коалесцентных свойств). В девяностые годы перечисленные выше модели стали применяться для доочистки питьевых вод. При механической очистке они удобны за счёт лёгкости регенерации обратной отдувкой воздухом задержанных суспендированных частиц; микропоры при отдувке расширяются и взвесь сбрасывается за несколько секунд как с поверхности, так и из глубины тела фильтра, а по окончании отдувки поры принимают первоначальные размеры (эффект губки). За счёт присущих им свойствам (перечисленным выше) различные типы ФЭЛов способны удалять из воды мельчайшие твёрдые частицы (размером от 0,1 мкм), катионы цветных металлов, минеральные масла и нефтепродукты, мышьяк, бор, ванадий, молибден, висмут, германий, бериллий, сурьму, кальций, магний, некоторые органические вещества). Основное положительное качество этих фильтров – возможность регенерации их при любом типе взаимодействия с водой и растворами. К сожалению, в России они мало распространены для доочистки питьевых вод. Методы синтеза ПГС-полимеров, состав их функциональных групп, свойства и области применения изложены в многочисленных публикациях авторов, в том числе в последних их российских статьях [2, 3]. С середины девяностых годов Санкт-Петербургская фирма «Гейзер» выпускает со ссылкой на тот же патент Казмеханобра [1] подобие одного из приведённых выше ПГС-фильтров, а именно ФЭЛ-8, на основе резорцина и формальдегида. Однако, как показали сравнительные испытания, проведённые в Казмеханобре и в АОЗТ «АКВА-СЕРВИС» (Санкт-Петербург), они являются «каменными» по сравнению с Алматинскими ФЭЛами и поэтому лишены возможности пневматической регенерации (поры под давлением сжатого воздуха не расширяются), имеют высокое гидравлическое сопротивление и в связи с этим низкую производительность и не имеют селективных свойств. При разрушении фильтрэлементов оказалось, что внутри его тела находится жёсткий (неупругий) слой активированного угля, что напрочь ликвидирует все прелести ПГС-полимеров. В 2004 г. сотрудники группы компаний «Гейзер» совместно с сотрудниками МИФИ (Москва) и ГосНИИ Военной медицины (Санкт-Петербург) провели пресс-конференцию «Феномен образования живого кальция «АРАГОНИТА» в воде в процессе фильтрации» и опубликовали статью «Умягчение питьевой воды с помощью фильтров на основе полимеров пространственно-глобулярной структуры и её влияние на организм человека» [4]. Однако, в послесловии к статье («От редакции») показано, что все предположения авторов о механизме этого «явления квазиумягчения воды» и сделанные выводы построены на некорректно поставленных экспериментах. Для умягчения воды в девяностые годы появилось много зарубежных фильтров и регенерируемых картриджей с катионообменными смолами. Кстати, хорошими водоумягчающими свойствами с простой регенерацией содой обладает один из алматинских ПГС-фильтров – ФЭЛ-10 (а не ФЭЛ-8), что было подтверждено исследованиями д.т.н. Коликова (Ленинградский политехнический институт). ФЭЛ-10 использовался для умягчения технической воды на многих предприятиях уже в восьмидесятые годы. Появилось много разных фильтров отечественного и материалов зарубежного производства для обезжелезивания воды с использованием в качестве загрузки так наз. «зелёного песка» (материал «Бирм»), граносита и др. В 1999 г. в известной Санкт-Петербургской рекламной газете «ЭКСТРА БАЛТ» (№ 3/212 от 24 января и № 4/213 от 1 февраля), которая разносится по всем фирмам и квартирам, была опубликована статья эксперта-консультанта Совета безопасности РФ, академика нескольких академий В.Я. Сквирского под заголовком «Как выбрать фильтр так, чтобы вас не «надули», в которой академик одним махом «похоронил» все существующие на тот период бытовые фильтры для доочистки питьевой воды. Вина «большинства пассивных очистителей воды» по мнению г. Сквирского В.Я. в том, что они «состоят из активированного угля или углетканей на его основе, природного циалита (видимо, имелся в виду цеолит, Е.Г. Ризо), шунгита, магнетита и компаундов из ионообменных смол» и «в большинстве своём это активные мелкопористые материалы, способные чисто механически задержать достаточно крупные частицы ржавчины и сгустки органики», и в том, что «их бесчисленные мельчайшие поры являются замечательными отдельными квартирами для миллиардной армии микробов, в которых они в тепле и самой комфортной обстановке, попав в тёплую квартиру с холодной улицы, живут и размножаются, славя человека, создавшего для них этот, поистине божий рай». Далее есть строчки, которые автор рекомендует «читать очень внимательно и запоминать!». Оказывается, «вода, чтобы очиститься в пассивном фильтре, должна находиться с реагентом в среднем не менее 30 минут, иначе никакой очистки (кроме грубо механической) не произойдёт». Далее следует элементарный расчёт, показывающий, как фирмы, торгующие такими фильтрами, надувают покупателей: «Так, например, производительность фильтра с объёмом угля 30 кв. см. равна 30 г. за 30 минут! Т.е. 1 г. в минуту! Или 60 г. в час! А теперь прочтите производительность, указанную в его паспорте! Это производительность активированного угля – самого активного реагента, а у шунгита она вообще 5 часов (пять!!!). Таким образом, производительность знаменитого фильтра, состоящего из двух литровых баллонов, в одном из которых шунгит, - один литр в пять часов, то есть ТРИ ГРАММА В МИНУТУ!!! (А теперь загляните в инструкцию!)» (Здесь выделено В.Я. Сквирским, остальное – Е.Г. Ризо). Далее досталось американским мембранным фильтрам за то, что они «забирают из воды всё вредное, а заодно и необходимые организму микроэлементы, оставляя нетронутым связанный хлор (выделено Е.Г. Ризо), т.к. молекула хлора по размерам соизмерима с молекулой воды и легко проходит сквозь отверстия мембраны». Заодно и по «американским реагентным фильтрам»: «они тоже плохо чистят хлор, т.к. в Америке его нет в водопроводной воде, и на эту операцию они просто не рассчитаны!». Резко отрицательное отношение у г. Сквирского В.Я. и к «активным фильтрам, имеющимся в продаже, т.е. к тем, которые включаются в розетку, но не имеют при этом солидного размера ёмкостей (2-3 литра) с реагентами (картриджами)» (выделено Е.Г. Ризо), т.к. по его расчётам производительность одного из них (не называет из соображений «антирекламной этики». – Прим. Е.Г. Ризо) составляет 0,5 г. в минуту вместо декларируемых 1500 г. По мнению г. Сквирского В.Я. фильтры делятся на 4 основных типа: пассивные, активные, комбинированные и мембранные. В.Я. Сквирский считает, что на основе его краткого обзора «мало-мальски технически подкованный читатель … теперь сможет разобраться в подбираемых им моделях сам, если он усвоил нехитрый расчёт, изложенный на этих страницах». (Выделено Е.Г. Ризо). По поводу «нехитрого расчёта» думалось, что в статье какие-то опечатки; однако, нет, почти через два года опять же в рекламной Санкт-Петербургской газете «Курьер» [7], распространяющейся аналогично газете «ЭКСТРА БАЛТ», вышла статья В.Я. Сквирского «Питьевая вода и здоровье», в которой все эти расчёты повторились один к одному. Итак, «нехитрыми расчётами» поставлен крест на трёх обширных классах очистных установок – «пассивных» (сюда относятся все фильтры механической очистки, все адсорбционные и ионообменные фильтры, т.е. все, которые не включаются в розетку), «активных», которые, наоборот, включаются в розетку, и мембранных. После этого людям стало гораздо легче выбрать для себя фильтр, т.к. г. Сквирский прямо подвёл их к нему: «И, наконец, фильтры, которые действительно прекрасно чистят воду и могут за достаточно короткий период времени «отмыть» ваш забитый шлаками, тяжёлыми металлами, нитритами и нитратами организм, вернуть утраченное здоровье и продлить остаток тяжёлой, но такой дорогой для каждого жизни». Это фильтры единственного оставшегося из четырёх класса – комбинированные. В них (видимо, обязательно!) «вода вначале проходит многоступенчатую электрообработку, в результате которой гибнут бактерии и вирусы, и практически полностью убирается хлор, а затем вся эта обезвреженная масса поступает в многослойный фильтр (18 слоёв, Е.Г. Ризо), в котором каждый реагент забирает своё, бережно оставляя воде необходимые микроэлементы!!!». Все симпатии академика В.Я. Сквирского на стороне именно этих установок, он так и пишет: «Лучшие из этого класса очистителей, из тех, с которыми мне пришлось столкнуться, были фильтры предприятия «ЭКО-АТОМ …. В них заложено всё, на что способна сегодня мировая инженерная мысль» (выделено Е.Г. Ризо). Да, действительно, заложено много! (См. рис.1). И мнение весомое – как сообщает В.Я. Сквирский, в те годы он был куратором правительственной программы «Обеспечения населения России чистой питьевой водой» и несколько лет выполнял роль председателя комиссии по проведению в Санкт-Петербурге выставок бытовых фильтров.
Через два года, во второй статье [7], была раскрыта тайна «нехитрых расчётов» и нелюбви ко всем остальным типам установок – «отцом» фирмы «ЭКО-АТОМ» и выпускаемых ею установок является академик В.Я. Сквирский. В конце второй статьи даётся пропись на получение высшей ступени качества воды из невского водопровода («…а ещё лучше из самой реки Невы»). Для этого она должна пройти сложный цикл очистки: · Омагничивание; · Смену фазового состояния (переход из воды в пар и обратно или в лёд и обратно, или холодный катализ) для уничтожения возможных негативных проявлений, сохранившихся в её памяти, а также для более полного удаления связанного хлора и хлорорганики; · Облучение достаточно мощным ультрафиолетовым световым спектром для уничтожения бакофлоры; · Насыщение (в пределах ПДК) ионами серебра для увеличения срока хранения конечного продукта и придания воде полезных для здоровья человека качеств; · Прохождение через пассивный многоступенчатый реагентный фильтр; · Добавка (или удаление излишков) части кальция, магния, фтора, йода и т.д. Такой рецепт обработки воды (в смысле набора и последовательности операций) вместе с рекламными текстами на сайте фирмы «ЭКО-АТОМ», текстами патентов В.Я. Сквирского и текстом беседы с ним С.Николаевой (опять же в рекламном журнале «ПОД КЛЮЧ. Идеи. Технологии. Возможности. Стиль.» № 2 (36), март-апрель 2005. С. 30-31) вызывают недоумение так же, как и «нехитрые расчёты»; впечатление такое, что автор имеет страстное желание втолкнуть в свои установки всё, что в мире слышно о способах воздействия на воду (будь то исследованное или неисследованное, доказанное или недоказанное) и удивить всех экстравагантностью этих установок (достаточно взглянуть на цветную фотографию его установок в упомянутом рекламном журнале). Действительно, в разных моделях установок (из семи рекламируемых на сайте) кроме перечисленных на рис.1 элементов включены и «люстра Чижевского», и генератор снятия информации «Памяти» воды, и цветные светодиоды, и лазер, и генератор музыкальных вибраций, и резонаторы-пирамиды, и фрактальные матрицы фирмы «Айрес», и прилагаемый набор из шести полудрагоценных камней, «вибрационные свойства которых положительно влияют на лечение наиболее часто встречающихся недугов человека», и капсула с лекарствами, подвешиваемая в пирамидальном накопителе обработанной воды и передающая целебные свойства воде с помощью лазера (причём, без расходования самих лекарств). Всё это, безусловно, интересно, но всё это пока звучит из чужих уст и исследуется чужими руками. В рекламе «фильтра-биокорректора здоровья» сообщается, что в Австрии на международном симпозиуме в 2003 г. участники назвали этот фильтр «Чудом второй половины ХХI века». Ну, что ж, им это не мешает, во-первых, и, во-вторых, думается, что в этом названии таится тот же смысл, что и в предшествующей этому сообщению фразе. Что же касается заявления о том, что «ПО ПОЛОЖИТЕЛЬНОМУ ВЛИЯНИЮ НА ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ОРГАНИЗМ ОН (агрегат В.Я.Сквирского, Е.Г.Ризо) не имеет равных в европейской и мировой практике», то знает ли г.Сквирский В.Я., что в Европе (кстати, в Австрии) выпускается так наз. «Вода Грандера (автор – Johann Grander), в США (штат Орегон) выпускается «М-вода», автором которой является Доктор Дэвид Вилер (Dr.David Wheeler), в Японии (фирма Nikken Inc.), Корее (фирма «WonYong Ltd»), Австралии («The Water Shops (Australia) Pty Ltd») и других странах выпускается так наз. «p-вода»; все эти виды воды распространяются по всему миру в первозданном и в «концентрированном» виде и в соответствии с подробнейшими описаниями и обширной рекламой лечат так же всё, от запора до рака? И мнения учёных разных стран по поводу их качества и способностей резко расходятся – одни характеризуют высшим качеством и целебными свойствами, другие обвиняют авторов в шарлатанстве и обмане. Думается, г. Сквирскому В.Я. необходимо посоветоваться со специалистами, исследующими все виды воздействий на воду, которые он собрал в своих «патентах на полезные модели» и установках, не приведёт ли такая сумбурная совокупность этих воздействий к обратному эффекту в отличие от положительного. При внимательном прочтении рекламных листков на все модели установок фирмы «ЭКО-АТОМ» возникают следующие вопросы и комментарии по поводу регламента их работы и эффективности: · Приводятся показатели доочищенной воды на выходе из установок, но они никаким образом не увязаны с показателями поступающей на доочистку воды; ничего также неизвестно ни о составе 18 слоёв природных адсорбентов, ни об их свойствах, вследствие чего невозможно проверить расчётами декларируемые данные по времени защитного действия фильтров; · В установках «Пингвин-06», «Пингвин-07» и «Серебряный родник» общий объём фильтрующих материалов составляет по 4,25 литра; если это 18 слоёв, то каждый слой содержит по 230 мл сорбента, т.е. 1 стакан. Исходя из приведённого ресурса работы (12000 л) и производительности 120 л/сут время защитного действия этих фильтров составляет 100 дней, т.е. ~3 месяца и очищают они до замены (или регенерации) по 2823,5 л. воды на 1 литр фильтрующей загрузки. Из рекламного листка на установку «Дельфин-10» следует, что он работает до первой регенерации сорбентов (представляется, что, скорее всего, до замены, Е.Г. Ризо) ~17 месяцев (500 дней) и доочищает за это время по 1667 л. воды на 1 литр загрузки (усреднённая плотность загрузки – 0,37 г/см3). Фирма гарантирует его работу до регенерации 1-1,3 года, далее даёт гарантию опять на год. Но если показатели очищенной воды не связывают с показателями исходной, то, очевидно, адсорбционная загрузка во всех моделях установок должна быть универсальной (иметь одинаковые характеристики, по-крайней мере, одинаковую сорбционную ёмкость); почему же так сильно разнятся удельные количества очищенной до регенерации воды у малых установок («Пингвин-06», «Пингвин-07» и «Серебряный родник») и более крупных («Дельфин‑10) – 2823,5 л на 1 л загрузки и 1667 л на 1 л загрузки соответственно? · Время контакта очищаемой воды (5 л/ч) с одним слоем адсорбента (0,23 л) по приведённым в рекламных листках данным составляет 2,76 мин (0,23:5х60), что очень мало для этого процесса; в соответствии с закономерностями сорбционных процессов для надёжного поглощения органики и особенно тяжёлых металлов гораздо полезнее было бы иметь слои большей толщины, даже при меньшем их количестве. · В установке «Дельфин-10» 55 кг адсорбента, в «мини-заводе М3ЧВ» – 300 кг, ресурс «Дельфина-10» – 250 м3, ресурс «М3ЧВ» – 14000 м3, т.е. адсорбента в «мини-заводе» больше в 5,45 раза, а воды чистит до регенерации или замены (т.е. за 350 суток) в 56 раз больше. Вроде арифметика не хитрая, а смысл постичь трудно. Хотелось бы, как и г. Сквирский описал в первой упомянутой статье, разломать пару установок и увидеть, что же в них. · В соответствии с рекламным листком на установку «Дельфин-10» «работа фильтрующих элементов до замены (регенерации) – не менее 4-х лет»; гарантия даётся на год (?!), затем «ЗАО «ЭКО-АТОМ» через определённый срок (?!) проводит регенерацию оборудования, после чего снова даёт гарантию на три месяца (?!) (относится к качеству воды)». Судя по этому сумбуру, регламент работы установки, очевидно, непредсказуемый. Кроме отмеченного следует обратить внимание на то, что в фильтре собрано 18 природных регенерируемых адсорбентов. Во-первых, трудно представить такую ценную коллекцию; во-вторых, в соответствии с сутью доочистки питьевых вод (ведь адсорбироваться должны различные классы органических веществ, неорганические – растворённые металлы и другие элементы, а также металлоорганические комплексы) они должны иметь различные свойства (селективность к разным из перечисленных веществ) и, соответственно, разные способы и режимы регенерации. Кроме того, природные адсорбенты (по-крайней мере, большинство из них) имеют гораздо более низкие ёмкости по адсорбируемым веществам, чем промышленные адсорбенты. Что же заставило г. Сквирского В.Я. с такой лёгкостью похоронить все фильтры с активированными углями, ионообменными материалами, цеолитами, шунгитом, магнетитом и т.п. и c помощью всё-таки хитрой арифметики перевернуть картину с их свойствами с ног на голову?! Если дело только в «миллиардной армии микробов», которые могут развиваться при длительной эксплуатации в любой фильтрующей загрузке, то надо обратить внимание, что практически все фирмы, использующие в своих установках активированные угли, хотя бы часть его импрегнируют серебром. · В рекламных текстах и в таблице показателей качества очищенной воды отсутствуют данные о таких ингредиентах как железо, аммиак, нитриты, сероводород, сульфиды, что ставит под сомнение возможность использования установок в дачных условиях. Возвращаясь к вопросу о полезности и возможностях активированных углей при очистке и доочистке питьевых вод, следует обратить внимание, что ни одна из известных в мире фирм, производящих бытовые или промышленные фильтры и комплексные установки, не исключают их из своего арсенала. В комплексных установках угольные фильтры или картриджи присутствуют по-крайней мере в качестве одной из ступеней очистки, а в ряде установок – и двух. Достаточно сказать, что Агентством по Охране Окружающей Среды (ЕРА) США активированные угли рекомендованы для частичного или полного удаления из воды более шестидесяти органических веществ, которые отрицательно действуют на печень, почки, кровеносную систему, нервную систему, дыхательную систему и многие из которых являются канцерогенами и вызывают рак [8]. Совместными исследованиями учёных университета и сотрудников водоочистной станции в Греции в середине девяностых годов прошлого века были установлены предельные динамические ёмкости до допустимого проскока (ДОЕпр) гранулированного активированного угля TL-400, «Chemviron Carbon» (крупность 12х40 меш США) при доочистке питьевой воды г. Афин, прошедшей очистку с предварительным и заключительным хлорированием [9]. ДОЕпр составили: · по сумме тригалометанов (СТГМ) - 2,83 г/кг угля; · по сумме галогеноуксусных кислот (СГУК) – 4,37 г/кг угля; · по растворённому органическому углероду (РОУ) – 227,05 г/кг угля. Эти показатели получены при следующих условиях: количество суток работы до проскока – по СГТМ – 160,09, по СГУК – 360,00, по РОУ- 618,03; плотность слоя угля – 425 кг/м3, эффективный размер зёрен – 0,6-0,7 мм, коэффициент неравномерности – 2, суммарная площадь поверхности – 1100 м2/г, суммарная использованная масса –13,6 кг, глубина слоя – 1,3 м, объём слоя – 32 л, средняя скорость фильтрации – 4,8 м/ч (разброс 4-6 м/ч), время контакта – 14 мин., мутность исходной воды, NTU (USA), – средняя 0,44 (разброс 0,11-0,99), остаточный свободный хлор, мг/л, – средняя 0,5 (разброс 0,24-0,71), бромиды, мг/л, – средняя 3,6 (разброс 0,00-24,00), рН – средний 7,63 (разброс 7,35-7,82). По приведённым экспериментальным данным, полученным в натурных условиях, можно судить о возможностях активированных углей. Необходимо заметить, что во всём мире уважающие себя и своих клиентов фирмы, производящие или использующие в своих установках картриджи с активированными углями, рекомендуют заменять их от 6 до 12 раз в год (например, фирма EmcoPure, Inc. и др.). Электрохимический метод воздействия на питьевую воду стал известен в восьмидесятые годы прошлого века. Видимо, многие помнят о сообщениях в журнале «Рационализатор и изобретатель» (№ 2, 1981г) и некоторых популярных изданиях (например, в Комсомольской правде) по поводу элементарных установок с двумя электродами и матерчатым чехлом для одного из электродов для получения «живой» и «мёртвой» воды (которыми являлись продукты электролиза воды из катодной и анодной ячеек соответственно). Впоследствии с лёгкой руки некоторых энтузиастов, испробовавших на себе, родственниках и соседях целебное действие этих продуктов (например, Л.И.Кротова, В.В. Есина и др.) появились «регламенты» на использование и дозировку «живой» и «мёртвой» воды при лечении огромного количества болезней (в конце прошлого столетия эти прописи вошли в большую Энциклопедию народной медицины). С этого и началась жизнь метода «активации» воды воздействием электрического поля и электрического тока. Во второй половине девяностых годов появились отечественные установки «Изумруд» для электрохимической обработки (очистки и активации) водопроводной воды. В 2001 г. вышла книга [10] авторов этих установок под редакцией д.т.н., проф. В.М. Бахира, содержащая обширную информацию о принципах получения и применения электрохимически активированной воды и разбавленных водных растворов, а также данные по теоретическому объяснению феномена электрохимической активации. Несомненно, эти установки (а их насчитывается порядка десяти модификаций) являются прогрессом в области получения полезных растворов и полезной воды: растворы, являющиеся продуктом анодной обработки, обладают дезинфицирующими свойствами и используются в медицине, а также и для обеззараживания воды; вода, прошедшая через катодную камеру, имеет щелочную реакцию и отрицательный RedOx-потенциал и уже поэтому является полезной и, конечно, в какой-то степени активированной (возможно даже и в значительной, однако, из приведённых в книге теоретических доводов и практических результатов этого нельзя понять). Что касается обоснований очистки воды от неорганических и органических загрязняющих веществ, то приведённый в книге материал абсолютно не убедителен: приведённое множество теоретических окислительно-восстановительных реакций не увязывается с условиями их протекания на электродах (электродные потенциалы, плотности токов, перенапряжения реакций на конкретном материале электрода и т.п.). Авторы декларируют энергозатраты на обработку воды в пределах 0,5-2,0 Вт·ч/л [10, стр. 37]; в соответствии с таблицей 1 (стр. 14) для элемента ПЭМ-3 установки «Изумруд» время обработки воды составляет 0,3-0,75 секунд; на стр. 129 утверждается, что 95% тока затрачивается на реакции разложения воды с выделением кислорода на аноде и водорода на катоде и только 5% – на все остальные реакции. Из данных, приведённых в таблице 1, легко подсчитать, что объём камеры элемента ПЭМ-3 составляет 6,6 см3. Конечно, при таких параметрах процесса вести разговор об анодных реакциях окисления формальдегида, метилового спирта, карбамида и фенолов (стр.36) и о катодных реакциях восстановления катионов ртути, свинца и особенно меди из комплексных аммиакатных катионов (стр. 37) по-меньшей мере несерьёзно. Тогда для выделения тяжёлых металлов из воды остаётся второй декларируемый авторами механизм – образование нерастворимых гидроксидов за счёт выработки в катодной камере гидроксильных ионов (ОН-) и выделение их в другой ступени установки – в электрокинетическом реакторе. Для окисления органических веществ также остаётся другой приведённый механизм – окисление в электрокинетическом реакторе. Однако, описания обоих механизмов (и выделения тяжёлых металлов, и окисления органики) в электрокинетическом реакторе (в который авторы легко превратили кварцевый фильтр) носят чисто гипотетический характер. И уж совсем абсурдным является заявление на стр. 38 о безопасности для организма человека гидроксидов тяжёлых металлов, остающихся в воде после обработки («поскольку при попадании в желудок гидроксиды легко связываются энтеросорбентами – белками, полисахаридами – которые предохраняют их от растворения в кислой среде желудочного сока. Таким образом, они …. выводятся из организма естественным путём»). Технология электрохимической активации (в зарубежной терминологии – «электрохимической ионизации») признаётся Российской и известна в России и Азии около 50 лет, в США – около 15 лет, но поднята до промышленного уровня в 1980 г. в Японии [ ]. Основными производителями электрохимических ионизаторов (в зарубежной терминологии – «Ionizers») являются Япония и Корея (например, мощная фирма Jupiter Dong Yang Sciense Ltd в Сеуле, Корея, с производительностью 100000 модулей разной производительности в месяц только для внутреннего потребления), в Эдмонтоне (Канада, штат Пенсильвания) есть фирма-дистрибютор Yupiter Science Co., Ltd, занимающаяся сборкой целой серии аппаратов Yupiter из деталей, поставляемых из Японии и Кореи. Идейным и научным разработчиком электрохимической ионизации воды и её взаимодействия с организмом человека является Доктор медицины, хирург-кардиолог и директор Института воды в Японии г. Хидемицу Хаяши (Hidemitsu Hayashi). Основными положениями теорий г. Хаяши и его сподвижников в Корее, Канаде и др. странах о приобретении полезных для человека свойств водой при её электрохимической обработке (в данной статье касаемся только катодной) являются следующие [ ]: · ввиду полярности молекул воды они имеют тенденцию образовывать непрочные связи с другими молекулами воды; такие слабые связи играют решающую роль в стабилизации оболочек многих крупных молекул, обнаруженных в живой материи; поскольку эти связи слабы, они охотно рвутся и перестраиваются при обычных физиологических процессах; распад и перестройка таких слабых связей является сущностью химии живого; · около 2% кислорода, который мы вдыхаем, становится активным за счёт образования свободных радикалов, и это количество может увеличиваться до 20% в результате физических нагрузок; в пищевом тракте человека образуется целый ряд патогенных веществ (таких как сероводород, аммиак, гистамины, фенолы, индолы и др.), с которыми организм борется путём образования нейтрофилов, которые в свою очередь способствуют образованию активного кислорода и разложению токсинов за счёт того, что активный кислород забирает у них электроны; однако, слишком большое количество свободных радикалов может приводить к повреждению здоровых клеток организма на генетическом уровне и вызывать заболевания. Для предупреждения заболеваний необходимо найти эффективный способ блокировки окисления здоровой ткани; · обычная водопроводная вода имеет окислительно-восстановительный потенциал в интервале +400 - +500 мВ. Поскольку потенциал положителен, вода способна приобретать электроны и окислять другие молекулы. Восстановленная за счёт катодного процесса вода имеет обладает отрицательным потенциалом приблизительно от –250 до –350 мВ, и это означает, что она обладает большим количеством электронов и может отдавать их поглощающему электроны активному кислороду; · электролиз не только заряжает щелочную воду электронами, но и уменьшает в размерах кластеры щелочной воды; ЯМР-анализ показал, что водопроводная и колодезная вода состоят из кластеров, содержащих от 10 до 13 молекул Н2О; электролиз уменьшает кластеры примерно наполовину, до 5-6 молекул воды; вот почему ионизированная вода поглощается клетками организма быстрее и легче, чем водопроводная (производители называют её «микровода»); щелочная вода из катодной камеры установки быстро поставляет электроны кислородным радикалам и блокирует взаимодействие активного кислорода с нормальными молекулами; эффект от электрохимически ионизированной воды проявляется мгновенно – «микровода» ингибирует излишнюю ферментацию в кишечно-желудочном тракте, косвенно снижая таким образом содержание таких метаболитов как сероводород, аммиак, гистамины, индолы, фенолы; · ключевым фактором при оценке качества питьевой воды является окислительно-восстановительный потенциал, а не величина рН; при обработке воды в электролизёре (Ionizer) получаем щелочную воду с рН 9 и кислую с рН 3, но даже если мы приготовим воду с рН 9, добавив NaOH, и с рН 3, добавив HCl, разница в ОВП обоих образцов будет очень мала, тогда как при электролизе она составляет 1000 мВ. Необходимо отметить особенность японских, корейских и других зарубежных электрохимических установок для ионизации воды, отличающую их от отечественных установок типа «Изумруд» и других модификаций – в состав всех моделей этих установок в обязательном порядке входит по-крайней мере одна ступень предварительной очистки воды на активированных углях, импрегнированных серебром, которые «удаляют большинство загрязняющих веществ и микроорганизмов». На рис. 2 показаны в разрезе 0,1-микронный картридж для предварительной очистки воды из водопроводного крана и 0,01-микронный картридж для предварительной очистки природной (необработанной) воды, используемые в тандеме со всеми моделями электрохимических ионизаторов. Первый картридж имеет минимальный ресурс 1000 галлонов, второй – 660 галлонов очищенной воды. Кроме того, для удаления свинца, мышьяка, фтора, хлорамина, железа, тяжёлых металлов в случае их наличия в воде предлагаются для установки перед электрохимическими ионизаторами персональные для каждого случая картриджи. Очевидно, высказанные выше сомнения в универсальности отечественных аппаратов «Изумруд» не беспочвенны. Продолжение следует. Рис. 2 Литература 1. Ljubman N.I. Polimeric material adupted for phisico-chemical separation of substances and metod for producting same. USA, Pat. Number 4567207, Jan. 28, 1986. 2. Синтез новых полимерных материалов пространственно-глобулярной структуры для решения задач экологии, водоподготовки, питьевого водоснабжения и гидрометаллургии. Н.Я. Любман, А.У.Махмудова, Т.Ч. Сыдыкова, Р.Ж. Нуркенова, Л.С.Писаренко. «Вода и экология: проблемы и решения» – 2004, № 4. С. 24-30. 3. Синтез резорцин-формальдегидных ПГС-полимеров. Н.Я. Любман, А.У. Махмудова, Т.Ч. Сыдыкова, Р.Ж. Нуркенова, Л.С.Писаренко. «Вода и экология: проблемы и решения» – 2004, № 4. С. 31-39. 4. Умягчение питьевой воды с помощью фильтров на основе полимеров пространственно-глобулярной структуры и её влияние на организм человека. А.М. Фридкин, Н.Р. Гребенщиков, В.М. Сафин, М.И. Серушкин, В.Ф. Захаренков, С.М. К
КомментарииВалентин Широносов
18 мая 2008
Приготовление питьевой воды высшего качества: анализ и перспектива
http://ikar.udm.ru/sb43-1.htm
http://ikar.udm.ru/pdf/sb43-1.pdf
|