Kolor wody jest zwykle wskazywany w następujący sposób. Oznaczanie koloru wody

Jest to jego naturalna właściwość, charakteryzująca się obecnością wypłukiwanych z gleby substancji humusowych. Substancje te pojawiają się w glebie w wyniku rozkładu związków organicznych, a także syntezy przez mikroorganizmy, specjalną substancję właściwą tylko glebie - próchnicę.

Samemu humus kolor brązowy, a więc substancje wchodzące w jego skład nadają wodzie brązowy kolor. Na ilość tych substancji wpływają przede wszystkim: charakter gleby, warunki geologiczne, a także obecność torfowisk i bagien w pobliżu zbiornika. Niewielka ilość substancji humusowych dostaje się do zbiornika bezpośrednio podczas niszczenia glonów przez mikroorganizmy. Im wyższa zawartość substancji humusowych w wodzie, tym intensywniejszy jest jej kolor.

Do pomiaru barwy wody wykorzystywana jest specjalnie zaprojektowana skala chromowo-kobaltowa, która pozwala na symulację naturalnego koloru wody. Z reguły jest to roztwór siarczanu kobaltu, kwasu siarkowego i chromianu potasu w wodzie. W zależności od stężenia tych substancji zmienia się intensywność zabarwienia wody, a tym samym jej barwa. Sam kolor wody mierzy się w stopniach, porównując intensywność koloru z roztworem chromowo-kobaltowym. Obecnie proces ten realizowany jest za pomocą spektrofotometrów i fotokolorymetrów. Wcześniej wszystko było robione wizualnie.

Bezbarwny, można uznać za taką wodę, której kolor jest mniejszy niż 20 stopni i praktycznie nie jest postrzegany przez oko. Tylko taką wodę można spożywać bez ograniczania jej użycia. Jeśli większość konsumentów twierdzi, że woda ma żółtawy odcień, to jej kolor przekroczył 20 stopni w skali imitującej. Stanowy standard wody pitnej stanowi, że jej dopuszczalny kolor nie powinien przekraczać 20 stopni.

Oprócz koloru należy również wspomnieć o kolorze wody. wiąże się z zanieczyszczeniem wody, różne substancje pochodzenia nieorganicznego i organicznego, w szczególności barwniki dostające się do zbiorników wodnych wraz z odpadami z przedsiębiorstw i fabryk przemysłu lekkiego oraz związki manganu, żelaza i miedzi. Na przykład woda w kolorze manganu i żelaza w odcieniach czerni i czerwieni, miedź - od niebiesko-zielonego do jasnoniebieskiego. Tak więc woda zanieczyszczona odpadami przemysłowymi może mieć nietypowy dla niej kolor.

Kolor wody określane fotometrycznie lub wizualnie po usunięciu wszystkich zawieszonych ciał stałych przez odwirowanie lub filtrację. Wizualnie można odróżnić kolor, intensywność koloru wody i jej odcień. Aby to zrobić, wlej wodę do cylindra z płaskim dnem. Pobiera się arkusz białego papieru i umieszcza w odległości 4 cm od dna cylindra. Patrząc na kartkę papieru przez słup wody, oceń jej odcień. Następnie woda jest wylewana z wody, aż jej kolor będzie postrzegany jako biały. Następnie należy zmierzyć wysokość słupa pozostałej wody. Dopuszczalna granica nie jest mniejsza niż 20 cm W niektórych przypadkach, zwłaszcza jeśli kolor wody jest bardzo intensywny, konieczne jest rozcieńczenie wodą destylowaną. Charakter koloru i jego intensywność ustala się za pomocą fotokolorymetru lub spektrofotometrów, mierząc gęstość optyczną fal świetlnych.

Nietypowy kolor i barwa wody ograniczają zakres jej użytkowania i zmuszają do poszukiwania nowych źródeł zaopatrzenia w wodę. Możliwe jednak, że woda z nowych źródeł nie będzie niebezpieczna pod względem zawartości substancji toksycznych czy bakterii chorobotwórczych. Ponadto wzmocniony kolor i kolor wody wskazuje również na zanieczyszczenie jej ściekami. przedsiębiorstwa przemysłowe. wysoki kolor wody, może mieć charakter biologiczny, ze względu na: wysoka zawartość zawiera substancje humusowe. Nie ma konkretnych przykładów negatywnego wpływu wody o wysokim zabarwieniu na zdrowie człowieka. Wiadomo natomiast o silnym wzroście przepuszczalności ścian jelit pod wpływem kwasów huminowych. Ponadto kolor może służyć jako wskaźnik skutecznego oczyszczania wody w wyspecjalizowanych obiektach.

Barwa wody jest wskaźnikiem charakteryzującym intensywność koloru wody. Kolor jest wyrażany w stopniach w skali platynowo-kobaltowej przez porównanie testowanej wody ze standardami koloru. Metoda fotometryczna jest również szeroko stosowana do oceny barwy, wykorzystując wykres kalibracyjny, który charakteryzuje zależność między barwą roztworów wzorcowych a ich gęstością optyczną.

Wykonywanie analizy

A) wizualnie w skali kolorów

100 ml wody testowej przefiltrowanej przez filtr membranowy umieszcza się w cylindrze Nesspera i porównuje ze skalą barw (tabela 1.2), patrząc z góry na białym tle.

Tabela 1.2 - Skala kolorów

Jeżeli badana próbka wody ma wartość barwy wyższą niż 70º, próbkę należy rozcieńczyć wodą destylowaną w określonym stosunku, aż barwa badanej wody będzie porównywalna ze skalą barw. Otrzymany wynik mnoży się przez liczbę odpowiadającą wartości rozcieńczenia. Wyniki oznaczeń zamieszczono w tabeli 1.3.

Tabela 1.3 - Barwa i zmętnienie wody

B) fotometrycznie

Przy określaniu koloru wody za pomocą kolorymetru fotoelektrycznego stosuje się kuwetę o grubości warstwy pochłaniającej światło 5-10 cm. Cieczą kontrolną jest woda destylowana, z której zawiesiny są usuwane przez filtrowanie przez filtr membranowy nr 4.

Gęstość optyczną filtratu badanej próbki wody mierzy się w niebieskiej części widma przy długości fali 413 nm (filtr świetlny nr 2). Chromatyczność jest określana na podstawie wykresu kalibracji i wyrażona w stopniach chromatyczności. Wyniki oznaczeń zamieszczono w tabeli 1.3.

Różnica między wynikami oznaczenia koloru na skali a fotokolorymetrem nie powinna przekraczać 5%.

Fotometryczna metoda oznaczania zmętnienia wody

Zmętnienie wody wynika z obecności w niej zawieszonych drobnych cząstek. W źródłach otwartych mętność wody może wahać się w bardzo szerokim zakresie iz reguły ma wyraźnie zaznaczony charakter sezonowy. Zmętnienie wody gwałtownie wzrasta podczas powodzi (wiosną lub po ulewnych deszczach) i zmniejsza się do minimum w okresie zimowej niskiej wody.

Zmętnienie wody określa się metodą grawimetryczną, wizualnym mętnościomierzem, fotoelektronicznym tyndalometrem i fotoelektrycznym kalorymetrem. Ostatnia metoda jest najprostsza, najdokładniejsza i najskuteczniejsza. Polega ona na porównaniu gęstości optycznej badanej wody z gęstością optyczną roztworów wzorcowych o znanym stężeniu.

Wykonywanie analizy

Przed analizą kolorymetr fotoelektryczny jest kalibrowany przy użyciu ciekłych wzorców zawiesin (roztworów) o precyzyjnie ustawionym stężeniu lub zestawu stałych wzorców zawiesin zmętnienia o znanej gęstości optycznej. Zgodnie z odczytami urządzenia i stężeniem roztworu budowany jest wykres kalibracyjny.

W celu określenia gęstości optycznej badanej wody, dobrze wymieszaną próbkę wody wprowadza się do kuwety o grubości warstwy pochłaniającej światło 5-10 cm i mierzy jej gęstość optyczną w zielonej części widma ( o długości fali 530 nm). Ciecz kontrolna (kontrolna) to woda testowa, z której zawieszone ciała stałe są usuwane przez odwirowanie lub filtrację przez filtry membranowe nr 4, poddane obróbce przez gotowanie.

Wartość zmętnienia w miligramach na litr jest określana z krzywej kalibracji. Wyniki oznaczeń zamieszczono w tabeli 1.3.

dr Michaił Iwanow

Wody naturalne, ścieki przemysłowe, a nawet woda z kranu występują w różnych kolorach. Kolor wody wynika z obecności w niej zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych. W wielu przypadkach użycie takiej wody wymaga jej odbarwienia.

Możesz subskrybować artykuły na

Powody i kolory

W wodach naturalnych kolor jest często spowodowany obecnością w nich związków nieorganicznych Fe 2 + , które będąc w stanie rozpuszczonym nadają jej czerwono-brązowy kolor. Zanieczyszczeniom związku żelaza zwykle towarzyszy zanieczyszczenie solami manganu, które nadają wodzie czarniawy odcień. Oprócz roztworów zanieczyszczenia związków żelaza mogą być w stanie koloidalnym, nadając czerwonawy kolor oraz w postaci złożonych związków o żółtym odcieniu.

Substancje natury organicznej, które nadają kolor wodzie, umownie dzieli się na dwie grupy: rodzinę kwasów huminowych i garbniki. Kwasy huminowe dostają się do wody z gleby i torfowisk ( Ryż. jeden).

Ryż. 1. Kwasy huminowe i garbniki nadają wodom torfowym czerwonawy kolor.

Zanieczyszczenia te mogą być również w stanie rozpuszczonym, zawieszonym i koloidalnym. Obecność w tych zanieczyszczeniach grup karboksylowych, fenylohydroksylowych i aminowych prowadzi do powstawania soli i silnych związków kompleksowych z kationami metali. Większość z tych związków jest rozpuszczalna i ma lekko kwaśne właściwości. Rodzina tanin nie obejmuje pojedynczych związków chemicznych, ale ewentualny zestaw substancji zawierających pierścienie aromatyczne z kilkoma grupami hydroksylowymi, a także związki, których cząsteczki zawierają fragmenty heterocykliczne i zawierające azot. Substancje te są produktami kondensacji aromatycznych fenoli z aminokwasami i białkami.

Przez długi czas uważano, że wysoki kolor wody prowadzi jedynie do pogorszenia właściwości organoleptycznych wody i utrudnia jej oczyszczanie. Jednak ostatnie badania wykazały, że picie wody o zwiększonym zabarwieniu stanowi zagrożenie dla zdrowia publicznego.

Pomiar koloru

Barwę wody mierzy się w stopniach skali platynowo-kobaltowej, zwanej czasami skalą Hazena. Skala ta wykorzystuje kolorowe roztwory soli kobaltu i platyny o określonym stężeniu. Każdemu roztworowi wzorcowemu odpowiada określona wartość barwy wody, wyrażona w stopniach zabarwienia. Oznaczenie barwy wody odbywa się poprzez porównanie barwy roztworów referencyjnych z badanymi próbkami. Praktycznie bezbarwny, percepcyjnie ludzkie oko, brana jest pod uwagę woda o barwie poniżej 20 o, a woda ze źródła powierzchniowego w letnim okresie „kwitnienia”, zawierająca dużo fitoplanktonu, odpowiada barwie około 120 o. Wody kolorowe są podzielone na kategorie kolorystyczne ( patka. jeden.).

Zgodnie z GOST R 52769-2007 rozróżnia się dwie metody określania koloru: wizualną i fotometryczną.

Metoda wizualna polega na porównaniu barwy próbki wody z barwą próbek referencyjnych „na oko”, czyli wizualnie. Każda próbka referencyjna odpowiada określonemu kolorowi wody wyrażonemu w stopniach. Roztwory referencyjne są uzyskiwane z państwowej próbki wzorcowej (GSO) o określonym stężeniu ( patka. 2).

Tabela 2. Barwa roztworu odniesienia zgodnie z rozcieńczeniem GSO

Druga metoda polega na wyznaczeniu gęstości optycznej (lub transmitancji) badanej próbki wody za pomocą analizatora fotometrycznego. W metodzie tej za pomocą GSO o różnych stężeniach przygotowuje się roztwory kalibracyjne, dla których następnie wyznacza się gęstość optyczną i konstruuje krzywą kalibracyjną „gęstość optyczna – stopnie barwy”, według której barwa wody pod badanie określa się na podstawie pomiaru fotometrem ( Ryż. 2) odczytując gęstość optyczną swojej próbki.

Ryż. 2. Fotometr

W fotometrycznej metodzie oznaczania barwy wody stosuje się zarówno skalę platynowo-kobaltową z wyznaczeniem gęstości optycznej przy 410 nm, jak i chromowo-kobaltową z wyznaczeniem przepuszczalności przy długości fali 380 nm.

Wybielanie

Nie ma uniwersalnych metod redukcji koloru wody. Wszystkie popularne metody wybielania wodą można podzielić na dwie główne grupy: oddzielanie i niszczenie. Tradycyjnie popularne były metody usuwania zanieczyszczeń barwnych z wody jednocześnie z innymi rodzajami zanieczyszczeń na różnych etapach uzdatniania wody. Jednak zdaniem ekspertów bardziej obiecujące są metody niszczenia zanieczyszczeń bez wtórnego zanieczyszczenia.

Najprostszą metodą separacji w celu zmniejszenia koloru wody jest filtracja, przeprowadzana na etap początkowy uzdatnianie wody. Metoda ta pozwala na usunięcie z wody fitoplanktonu, zanieczyszczeń mechanicznych oraz zawieszonych ciał stałych, które powodują jej zmętnienie i zabarwienie. W stacjach uzdatniania wody do tych celów stosuje się zwykle instalacje do powolnej filtracji piasku lub żwiru, a filtry siatkowe są stosowane w autonomicznych systemach uzdatniania wody. W większości przypadków taka obróbka pozwala zredukować kolor do około 50 o .

Najpopularniejszą metodą redukcji koloru wody jest koagulacja. Tą metodą klarowanie wody odbywa się w stacjach uzdatniania wody. Zwykle koagulacja obniża barwę wody źródłowej ze 120 o (wartość akceptowana w opracowaniu projektów) do 30-40 o . Proces jest realizowany z dozowaniem koagulantów na bazie wielokrotnie naładowanych kationów metali: , , AlCl 3 , ([Al 2(OH) 5 Cl] . 6H 2 O), FeSO 4 , FeCl 3 . Ponadto do obniżenia barwy wody dochodzi również, gdy woda jest alkalizowana za pomocą Ca(OH)2 i Na2CO3, co prowadzi do wytrącania się niektórych zanieczyszczeń barwnych.

Aby zwiększyć skuteczność odbarwiania za pomocą koagulantów, do uzdatnionej wody wprowadza się flokulanty ( Ryż. 3),

Ryż. 3. Flokulanty przyczyniają się do tworzenia agregatów lub płatków z drobno rozproszonych i koloidalnie stabilnych cząstek

jednym z nich jest poliakrylamid ( Ryż. 4).

Ryż. 4. Poliakrylamid flokulantu

Ze względu na masywność sprzętu i czas trwania procesu koagulacja nie jest stosowana w autonomicznych systemach uzdatniania wody. W systemach indywidualnego uzdatniania wody i oczyszczania w gospodarstwie domowym do odbarwiania wody, metody filtracji sorpcyjnej i jonowymiennej ( Ryż. 5).

Ryż. 5. Stacja uzdatniania wody oparta na wymiennikach jonowych

Zastosowanie filtracji jonowymiennej do redukcji barwy opiera się na fakcie, że wiele cząsteczek zanieczyszczeń barwnych ma grupy polarne zdolne do interakcji z wymieniaczami jonowymi. Wybielanie jonowymienne wody odbywa się jednocześnie ze spadkiem twardości (zmiękczaniem). Uważa się, że dla efektywnej ekstrakcji barwnych zanieczyszczeń z wody niezbędny jest długotrwały kontakt oczyszczonej wody z żywicą jonowymienną. Dlatego przy minimalnej wysokości warstwy jonitów wynoszącej 90 cm czas przebywania wody w filtrze powinien wynosić 3,5-5,0 minut. Istotną wadą tej metody bielenia wody mogą być trudności, jakie pojawiają się podczas regeneracji wymieniaczy jonowych. Ponieważ mycie żywic po wchłonięciu przez nie zanieczyszczeń barwnych jest procesem niezwykle długim i pracochłonnym.

Aby uprościć regenerację, często stosuje się tzw. kombinowaną filtrację jonowymienną, w której do warstwy żywicy dodaje się warstwę żywicy anionowymiennej w celu zmiękczenia wody, która usuwa zanieczyszczenia barwne. Technikę tę można jednak zastosować tylko wtedy, gdy zawartość zanieczyszczeń organicznych w wodzie jest mniejsza niż 7 mmol/l i niska twardość. Jeżeli twardość wody jest wyższa, a stężenie zanieczyszczeń barwnych jest większe, należy zastosować oddzielną filtrację jonowymienną. Dodatkowo dla ułatwienia mycia stosuje się makroporowate żywice jonowymienne na bazie kopolimerów styrenu, w których ze względu na dużą liczbę usieciowań zanieczyszczenia nie mogą wnikać głęboko w pory.

W wielu przypadkach obecność organicznych zanieczyszczeń barwnych w wodzie prowadzi do biowzrostu żywic jonowymiennych. Biofilmy pokrywają ziarna wymieniaczy jonowych, a tym samym blokują grupy funkcyjne, a także utrudniają regenerację. Aby chronić wymieniacze jonowe przed takimi szkodliwymi skutkami, stosuje się absorbery organiczne (tzw. „zmiatacze”). Ten rodzaj medium filtracyjnego umieszcza się w filtrach wstępnych przed filtracją jonowymienną. Absorbery organiczne są stosunkowo łatwe do regeneracji zarówno za pomocą roztworu alkalicznego, jak i alkalicznego roztworu soli kuchennej.

Porównując różne metody odbarwiania wody stwierdzono, że obróbka adsorpcyjna na węglu aktywnym najskuteczniej usuwa hydrofobowe zanieczyszczenia barwne. Sorbent ten dobrze wchłania fenole, wielopierścieniowe związki aromatyczne, produkty ropopochodne, pestycydy fosforoorganiczne i wiele innych produktów organicznych i zawierających chlor. Najbardziej odpowiednie do tego celu są węgle aktywne na bazie drewna ( Ryż. 6),

Ryż. 6. Węgiel aktywny

ponieważ zwykle mają większe pory i są odporne na ścieranie. Wady stosowania węgli aktywnych obejmują złożoność ich regeneracji, która odbywa się za pomocą sody kaustycznej i rozpuszczalników, a także kalcynacji w piecach. Taki proces można przeprowadzić tylko w środowisku produkcyjnym. Dlatego w wielu przypadkach w uzdatnianiu wody w gospodarstwie domowym lub w autonomicznych systemach zaopatrzenia w wodę zużyte filtry węglowe są zastępowane nowymi. Większość filtrów jest wypełniona granulatem węgiel aktywowany składają się z obudowy, medium filtracyjnego, systemu dystrybucji drenażu i jednostki kontroli przepływu.

Wśród metod degradacji redukujących barwę wody są metody utleniania rozpuszczalnych zanieczyszczeń barwy spośród nieorganicznych związków żelaza i manganu. Związki te łatwo utleniają się tlenem atmosferycznym w obecności katalizatorów, przechodząc w stan nierozpuszczalny. Wiele metod odżelaziania wody opiera się na tej właściwości. Jeśli jednak zanieczyszczenia barwne obejmują również cząstki koloidalne i organiczne związki żelaza, proces oczyszczania staje się bardziej skomplikowany. Rzeczywiście, ich utlenianie wymaga silniejszych środków utleniających, takich jak ozon czy aktywny chlor.

Do odbarwiania przez ozonowanie wód naturalnych ze źródeł powierzchniowych w północnych i centralnych regionach Rosji do wartości standardowych wymagane jest około 2,5 mg/l ozonu ( Ryż. 7).

Ryż. 7. Woda przed i po wybielaniu ozonem

W południowych regionach Rosji, gdzie kolor naturalnej wody jest znacznie wyższy, zużycie ozonu wynosi zwykle około 8 mg/l. Mechanizm oddziaływania ozonu na substancje barwiące wodę składa się z dwóch głównych procesów. Po pierwsze, ozon powoduje utlenianie i niszczenie substancji organicznych do nieszkodliwych związków prostych. Po drugie, wpływ ozonu na kolorowe zanieczyszczenia powoduje ich koagulację, w wyniku czego wytrącają się. Należy zauważyć, że skuteczne odbarwianie wody bez tworzenia szkodliwych produktów przez ozonowanie w niektórych przypadkach jest głównym powodem wyboru metody leczenia. Należy jednak pamiętać, że uzdatnianie wody ozonem jest metodą dość kosztowną, wymagającą dużych nakładów energii i znacznych nakładów kapitałowych.

Często do odbarwiania wody metodą utleniania stosuje się jej obróbkę aktywnym chlorem. Jak wiadomo, do dezynfekcji wody powszechnie stosuje się związki chemiczne zawierające aktywny chlor. Jednak oprócz tego, w ramach tzw. chlorowania wstępnego, czasami dochodzi do przebarwienia wód barwnych. Dzięki tej obróbce, jednocześnie z niszczeniem i koagulacją zanieczyszczeń, następuje ich chlorowanie. Powstające w ten sposób zanieczyszczenia zawierające chlor nie są substancjami barwnymi, ale pozostają w roztworze i często mają dość wysoką toksyczność i właściwości rakotwórcze. A usuwanie takich produktów wtórnego zanieczyszczenia często powoduje duże trudności.

Woda pitna z kranu może nabrać koloru w wyniku zanieczyszczenia podczas transportu rurociągami ( Ryż. osiem).

Ryż. 8. Woda z kranu o wysokim kolorze

Tak więc czerwonawo-brązowy kolor wody wynika z obecności drobno zdyspergowanego osadu żelaza w postaci tlenkowej. Zanieczyszczenia te są wypłukiwane ze starych rur wodą o pH poniżej 6,6. To prawda, że ​​takie zanieczyszczenia niemal natychmiast osadzają się na dnie naczyń w postaci brązowych cząstek, więc kolor ten można wyeliminować przez zwykłe osadzanie lub zainstalowanie sitka na rurociągu. Brązowy odcień wody z kranu, która nie tworzy osadów, jest często spowodowany obecnością bakterii gruczołowych, które rozmnożyły się w rurociągach. Mętny, mleczny kolor wody wodociągowej może być spowodowany przedostaniem się do niej metanu, nadmiarem koagulantu w wyniku jego przedawkowania w stacji uzdatniania wody lub powstaniem zawiesiny wodno-powietrznej w wyniku awaria pompy. Aby uniknąć kłopotów, lepiej używać kolorowej wody z kranu dopiero po domowym systemie oczyszczania ( Ryż. dziewięć).

Ryż. 9. Taka woda nadaje się do picia

Wraz z przebarwieniami wód domowych zmniejsza się również barwa ścieków przemysłowych. W tym celu obok metod już wspomnianych stosuje się metody fotokatalitycznego oczyszczania. W tym przypadku energia promieniowania słonecznego jest wykorzystywana do niszczenia zanieczyszczeń, co powoduje rozpad zanieczyszczeń barwnych w obecności katalizatorów. Z szerokiej listy fotokatalizatorów najbardziej zbadane są TiO 2 i ZnO, które mają dość wysoką aktywność, niską cenę i dostępność.

Przydatność wody do picia i innych celów technicznych (takich jak ciepła woda i ogrzewanie) zależy od zawartości zanieczyszczeń, obecności substancji powstających podczas uzdatniania wody, a także wskaźników mikrobiologicznych. Ponadto jakość wody ocenia się za pomocą wskaźników, takich jak zapach, smak, zmętnienie i kolor.

Wody naturalne, ścieki z przedsiębiorstw przemysłowych mogą mieć inny kolor. Nawet woda z kranu czasami traci przezroczystość i nabiera niezwykłego koloru. Ta kolorystyka nazywa się chromatycznością. Zazwyczaj kolor wody rozumiany jest jako cecha warunkowa, którą przyjmuje się do opisania odcienia koloru wody naturalnej, przemysłowej lub pitnej. Ważne jest, aby to zauważyć określenie koloru wody tylko pośrednio charakteryzuje obecność w nim zanieczyszczeń. Jednak mimo to ten wskaźnik jakości wody dość często pozwala wybrać odpowiedni system uzdatniania wody.

Główną grupą zanieczyszczeń powodujących zabarwienie wody są wymywane z gleby substancje organiczne. Zanieczyszczenia te można warunkowo podzielić na dwie rodziny: kwasy humusowe i garbniki.

Źródłem kwasów huminowych dostających się do wody są torfowiska i gleba. Również ta rodzina zanieczyszczeń może być w stanie zawieszonym rozpuszczonym lub koloidalnym. Zawarte w nich grupy karboksylowe, fenylohydroksylowe i aminowe są przyczyną powstawania soli i silnych związków kompleksowych w reakcji z kationami metali. Większość otrzymanych w ten sposób substancji ma lekko kwaśne właściwości i jest rozpuszczalna.

Rodzina tanin nie składa się z pojedynczych związków chemicznych, ale z substancji zawierających pierścienie aromatyczne z kilkoma grupami hydroksylowymi oraz związki z fragmentami heterocyklicznymi i zawierającymi azot w cząsteczkach. Powstają w wyniku kondensacji aromatycznych fenoli z aminokwasami i białkami.

Obecność kwasów huminowych w wodzie może prowadzić do zwiększenia jej aktywności biologicznej, co z kolei zwiększy przepuszczalność ścian jelit dla jonów metali, takich jak żelazo i mangan.

• Metoda ozonowania wody w wodociągach publicznych: specyfika

Ponadto określenie koloru wody wynika z obecności w niej szeregu zanieczyszczeń o charakterze nieorganicznym. W wodach naturalnych często występują barwne związki nieorganiczne. Do głównych takich związków można zaliczyć nieorganiczne sole Fe2, które będąc w stanie rozpuszczonym powodują czerwonawo-brązowe zabarwienie wody. W większości przypadków zanieczyszczeniom związków żelaza towarzyszy zanieczyszczenie wody solami manganu, które nadają jej czarniawy odcień. Oprócz rozpuszczalnych soli Fe2 na zabarwienie wody mogą również wpływać zanieczyszczenia związków żelaza, które są w stanie koloidalnym. Ten rodzaj zanieczyszczenia odpowiada za czerwonawe zabarwienie wody. Wszyscy znają tendencję związków żelaza do tworzenia złożonych związków w środowisku wodnym, których zanieczyszczenia nadają wodzie żółty odcień.

Czasami kolor wody zależy od kwitnienia niektórych alg: zielonych, niebiesko-zielonych, okrzemek i innych. W takim przypadku kolor wody może zmieniać się od jasnozielonego do żółtawego, a nawet niebieskawego. Silne wybuchy rozwoju fitoplanktonu w naturalnych zbiornikach powodują tzw. zakwit wody. W wyniku tego dochodzi do intensywnej śmierci glonów, a ich rozkład będzie wymagał znacznej ilości tlenu rozpuszczonego w wodzie. Wszystko to może prowadzić do braku równowagi ekologicznej.

Jednak większe zróżnicowanie odcieni wody jest zwykle powodowane przez zanieczyszczenia spowodowane przez człowieka.

Przez długi czas uważano, że wysoki kolor wody tylko pogarsza właściwości organoleptyczne wody i utrudnia jej oczyszczanie. Jednak wyniki ostatnich badań wykazały, że zwiększony kolor wody pitnej stanowi zagrożenie dla zdrowia ludzkiego.

Metody określania koloru wody

Barwę wody mierzy się w stopniach skali platynowo-kobaltowej, zwanej czasami skalą Hazena. Skala ta wykorzystuje barwne roztwory soli kobaltu i platyny o określonym stężeniu – tzw. roztwory wzorcowe. Każdy taki roztwór wzorcowy ma własną wartość barwy wody, wyrażoną w stopniach barwy. Oznaczanie barwy wody odbywa się poprzez porównanie intensywności barwy badanych próbek z roztworami odniesienia. Praktycznie bezbarwna w postrzeganiu przez ludzkie oko to woda o barwie poniżej 20 stopni. Podczas letniego „zakwitania” źródła powierzchniowego w wodzie znajduje się duża ilość fitoplanktonu, w tym okresie intensywność jego barwy odpowiada około 120 stopni. chromatyczność.

• Nierejestrowane koszty i straty wody: metodologia określania i zwalczania

Na przykład

Jednostka koloru Hazen- zabarwienie roztworu zawierającego 1 mg platyny w postaci kwasu chloroplatynowego w obecności 2 mg sześciowodzianu chlorku kobaltu (II) na 1 cu. mm.

GOST 29131–91. Płynne produkty chemiczne. Metoda pomiaru koloru w jednostkach Hazena (skala platynowo-kobaltowa)

Wody kolorowe dzielą się w zależności od intensywności koloru na następujące kategorie kolorystyczne: bardzo niska, niska, średnia, wysoka i bardzo wysoka (rysunek).

Kategorie kolorów

Zgodnie z Przepisami i Przepisami Sanitarno-Epidemiologicznymi 2.1.4.1074-01 „Woda pitna. Wymagania higieniczne dotyczące jakości wody w scentralizowanych systemach zaopatrzenia w wodę pitną. Kontrola jakości”, weszła w życie 1 stycznia 2002 r. dopuszczalna barwa wody to 20 stopni. kolor (35 stopni. kolor). Należy zauważyć, że wartość w nawiasach dla konkretnego systemu wodociągowego może być ustalona przez Głównego Państwowego Lekarza Sanitarnego Federacji Rosyjskiej dla danego terytorium w wyniku analizy zastosowanej technologii uzdatniania wody oraz sytuacji sanitarno-epidemiologicznej na terenie osady.

Niedługo potem Regulamin Sanitarno-Epidemiologiczny 2.1.4.1175-02 „Wymagania higieniczne dla jakości wody w niescentralizowanym zaopatrzeniu w wodę. Ochrona Sanitarna Źródeł” i weszła w życie 1 marca 2003 r. Zgodnie z tym dokumentem kolor wody nie powinien przekraczać 30 stopni. Jednocześnie należy odnotować, że Wytyczne WHO dotyczące kontroli jakości wody pitnej wskazują, że kolor wody nie powinien przekraczać 15 stopni. Warto zauważyć, że zgodnie z wymogami USEPA (Agencja Ochrony Środowiska USA) taki wskaźnik jakości wody, jak kolor, nie jest w ogóle regulowany, a w Unii Europejskiej kolor nie powinien przekraczać 20 stopni.

Kolor wody (a także jej kolor) jest określany przez ekspozycję na światło dzienne. Jak wiecie, światło dzienne składa się ze składowej podczerwieni, widzialnej części widma światła dziennego i składowej ultrafioletowej. widmo elektromagnetyczne promieniowanie ultrafioletowe podzielone na podgrupy według określonego koloru. Ta właściwość służy do określenia koloru wody.

Odcień zabarwionej wody zależy od długości fali zaabsorbowanego światła, która waha się od 420 nm, odpowiadającej fioletowi, do 680 nm, koloru wiśniowego w zakresie ultrafioletowym. Wraz z dalszym wzrostem długości fali zaczyna się widoczny obszar. Rozpoznawanie koloru wody odbywa się na podstawie ustalonych kolorów, które odpowiadają określonym wartościom długości fali.

Tabela 1

Wskaźniki używane do pomiaru koloru wody

Kolory te służą do określenia koloru wody w naturalnych zbiornikach. W tym celu stosuje się dysk, którego powierzchnia jest podzielona na 16 sektorów pod kątem 22,5°. Każdy sektor tego dysku jest pomalowany na jeden z określonych kolorów. Taki dysk, który znajduje się w pozycji poziomej, jest opuszczany do wody na pewną głębokość. W rezultacie biały sektor dysku przyjmie kolor wody zbiornika. W takim przypadku można wizualnie określić, który kolor sektora będzie zbliżony do koloru odpowiadającego bieli.

GOST R 52769–2007 proponuje określenie koloru na dwa sposoby: wizualny (metoda A) i za pomocą kontroli fotometrycznej (metoda B).

Metoda A opiera się na wizualnym porównaniu koloru próbki wody i roztworów skali barw. Ustalono pewną zgodność między próbkami referencyjnymi a barwą wody wyrażoną w stopniach. Do wytwarzania roztworów referencyjnych stosuje się państwową próbkę wzorcową (GSO) o określonym stężeniu.

Tabela 2

Tabela rozwiązań referencyjnych

Wizualną ocenę koloru wody można przeprowadzić w prostszy sposób. Aby to zrobić, wystarczy wlać wodę do szklanki lub innego naczynia z przezroczystego szkła i umieścić za nią arkusz czystego białego papieru, aby część była widoczna bez warstwy wody. Porównanie koloru papieru przez i bez warstwy wody pozwala zmierzyć kolor wody.

W metodzie B analizator fotometryczny służy do określenia gęstości optycznej (lub transmitancji) badanej próbki wody. Używając GSO o różnych stężeniach, przygotuj roztwory kalibracyjne. Następnie określa się ich gęstość optyczną. Na podstawie wyników wykreśla się krzywą kalibracyjną zależności gęstości optycznej i stopni koloru, która pozwala ustalić kolor badanej wody. W metodzie tej do oznaczania barwy wody można zastosować skale: platynowo-kobaltowe z określeniem gęstości optycznej przy długości fali 410 nm lub chromowo-kobaltowej z określeniem przepuszczalności przy długości fali 380 nm.

• Dezynfekcja wody promieniowaniem ultrafioletowym

Metody wybielania wodą

Nie opracowano jednej uniwersalnej metody redukcji koloru wody. Wszystkie metody stosowane do odbarwiania wody można warunkowo sklasyfikować zgodnie z technologią przetwarzania na metody niszczące i separacyjne.

Metody separacji są tradycyjnie najczęstsze. W nich zanieczyszczenia powodujące kolor są usuwane z wody w procesie oczyszczania wody wraz z różnymi innymi zanieczyszczeniami.

Najprostszą z metod separacji w celu zmniejszenia koloru wody jest filtracja, przez którą przechodzi woda etap początkowy czyszczenie. Jego zastosowanie oczyszcza wodę z zanieczyszczeń mechanicznych, fitoplanktonu i różnych zawieszonych ciał stałych. Do tych celów stacje uzdatniania wody zwykle wykorzystują instalacje do powolnej filtracji - żwir lub piasek, aw autonomicznych systemach uzdatniania wody - filtry siatkowe. Zazwyczaj taka obróbka może zmniejszyć chromatyczność do około 50 stopni.

Należy zauważyć, że w systemach autonomicznego oczyszczania wody oraz w przydomowych oczyszczalniach ścieków często do odbarwiania wody stosowane są metody sorpcji i filtracji jonowymiennej, które są związane z metodami separacji. Odwołanie się do filtracji jonowymiennej do tych celów wynika z faktu, że w wielu cząsteczkach zanieczyszczeń barwnych znajdują się grupy polarne zdolne do interakcji z wymieniaczami jonowymi.

Wybielanie jonowymienne wody odbywa się jednocześnie ze zmniejszeniem jej twardości. Stwierdzono, że skuteczność ekstrakcji barwnych zanieczyszczeń z wody jest bezpośrednio zależna od czasu trwania kontaktu oczyszczonej wody z żywicą jonowymienną. Dlatego przy minimalnej grubości warstwy jonitów wynoszącej 90 cm woda powinna przebywać w filtrze przez co najmniej 3,5–5,0 minut. Jako istotną wadę tej metody bielenia wody można zauważyć trudności, jakie pojawiają się podczas regeneracji wymieniaczy jonowych. Faktem jest, że barwne zanieczyszczenia wody podczas filtracji jonowymiennej są tak mocno związane z sorbentami, że ich późniejsze usunięcie jest niezwykle trudnym zadaniem w porównaniu do czyszczenia ze zwykłych zanieczyszczeń (mycie żywic po wchłonięciu przez nie zanieczyszczeń barwnych jest niezwykle długim i pracochłonnym procesem) .

Regenerację można ułatwić stosując tzw. kombinowaną filtrację jonowymienną, w której w celu zmiękczenia wody do warstwy żywicy dodawana jest warstwa żywicy anionowymiennej, która usuwa zanieczyszczenia barwne. Ale ta technika może być stosowana tylko wtedy, gdy twardość wody jest niska, a zanieczyszczenia organiczne są mniejsze niż 7 mmol / l. W przypadku wody o większej twardości z wyższymi stężeniami zanieczyszczeń barwnych zaleca się oddzielną filtrację jonowymienną. Mycie może ułatwić zastosowanie makroporowatych żywic jonowymiennych na bazie kopolimerów styrenu – duża ilość zawartych w nich usieciowań zapobiega wnikaniu zanieczyszczeń w głąb porów.

Należy zauważyć, że w wielu przypadkach zawartość organicznych zanieczyszczeń barwnych w wodzie prowadzi do przyspieszonego biowzrostu żywic jonowymiennych. Biofilmy pokrywają ziarna wymieniaczy jonowych, a tym samym blokują grupy funkcyjne. Te same biofilmy utrudniają również późniejszą regenerację żywic jonowymiennych. Ochronę wymieniaczy jonowych przed takimi szkodliwymi skutkami zapewniają absorbery organiczne, czyli pochłaniacze. To medium filtracyjne jest umieszczane przed filtracją jonowymienną w filtrach wstępnych. Absorbery organiczne stosunkowo łatwo regeneruje się za pomocą roztworu alkalicznego lub alkalicznego roztworu soli kuchennej. Przy takim zabiegu przepływ wody powinien mieć temperaturę nie wyższą niż 38 ° C, a jej prędkość może wahać się w zakresie od 0,6 do 100 metrów sześciennych. m/h

• Usuwanie rozpuszczonych gazów w uzdatnianiu wód gruntowych

Porównując różne metody separacji dla odbarwiania wody, stwierdzono, że obróbka adsorpcyjna na węglu aktywnym najskuteczniej usuwa hydrofobowe zanieczyszczenia barwne. Sorbent ten chłonie dobrze zabarwione substancje na bazie fenoli, wielopierścieniowych związków aromatycznych, a także zanieczyszczenia zawierające produkty ropopochodne, pestycydy fosforoorganiczne oraz inne związki organiczne i zawierające chlor. Najodpowiedniejszym materiałem w tym przypadku jest węgiel aktywny – jest bardziej porowaty, ma dobrą odporność na ścieranie. Węgle aktywne wyróżniają się jednak złożonością regeneracji, co spowodowane jest dużą pojemnością sorpcyjną tego typu materiału. Węgiel regeneruje się za pomocą sody kaustycznej i rozpuszczalników lub poprzez kalcynację w piecu. Takie procesy są możliwe tylko w warunkach produkcyjnych. W rezultacie w autonomicznym zaopatrzeniu w wodę lub uzdatnianiu wody w gospodarstwie domowym najczęściej używane filtry węglowe są po prostu wyrzucane i zastępowane nowymi. Wiąże się to z dodatkowymi kosztami użytkowania. Koszt filtrów węglowych zależy nie tylko od medium sorpcyjnego, ale także od innych powiązanych urządzeń. Elementami konstrukcyjnymi filtra z podkładem z granulowanego węgla aktywnego są: obudowa, system rozprowadzania drenażu, medium filtracyjne oraz regulator przepływu.

Kolejną grupą metod pozwalających na zmniejszenie koloru wody są tzw. metody niszczące, podczas których niszczone są zanieczyszczenia powodujące kolor. Zdaniem ekspertów metody destrukcyjne są bardziej obiecujące, ale tylko wtedy, gdy nie tworzą związków powodujących wtórne zanieczyszczenie.

Najczęstszą metodą redukcji barwy wody z tej grupy jest koagulacja. Jest stosowany w stacjach uzdatniania wody do klarowania wody. Zwykle za pomocą koagulacji kolor wody źródłowej można zmniejszyć ze 120 stopni. chromatyczność (wartość akceptowana przy opracowywaniu projektów) do 30-40 stopni. Proces realizowany jest z dozowaniem koagulantów na bazie wielokrotnie naładowanych kationów metali, głównie glinu i żelaza. Wśród koagulantów na bazie glinu można wymienić , , (AlCl3), ([Al2(OH)5Cl] x 6H2O). FeSO4 i (FeCl3) można zauważyć wśród koagulantów na bazie żelaza. Ponadto, pogorszenie koloru występuje również, gdy woda jest alkalizowana za pomocą Ca(OH)2 i Na2CO3, ponieważ niektóre kolorowe zanieczyszczenia wytrącają się.

Aby zwiększyć skuteczność odbarwiania uzdatnionej wody za pomocą koagulantów, wprowadza się do niej flokulanty, z których jednym jest poliakryloamid. Dawka flokulanta zależy od koloru wody i waha się od 0,2 mg/l do 1,5 mg/l.

Tabela 3

Dozowanie flokulanta

Jednym z destrukcyjnych sposobów zmniejszania koloru wody jest utlenianie rozpuszczalnych zanieczyszczeń barwnych. Dotyczy to nieorganicznych związków żelaza i manganu. Zdolność tych związków do łatwego utleniania się pod wpływem tlenu atmosferycznego (w obecności katalizatorów) i do stania się nierozpuszczalnymi jest wykorzystywana w wielu metodach odżelaziania wody. Jednak obecność organicznych związków żelaza i cząstek koloidalnych w składzie zanieczyszczeń barwnych poważnie komplikuje proces oczyszczania, gdyż utlenienie tych związków wymaga użycia ozonu lub aktywnego chloru – jako silniejszych środków utleniających.

Warto zauważyć, że do bielenia wody ze źródeł powierzchniowych w północnych i centralnych regionach Rosji zwykle wymagana jest stosunkowo niewielka ilość ozonu - tylko około 2,5 mg / l. Jednocześnie w południowych rejonach kraju, gdzie walory kolorystyczne wody naturalnej są znacznie wyższe, ozon zużywany jest w dawce ok. 8 mg/l.

• Aktualne zagadnienia oczyszczania ścieków, biorąc pod uwagę doświadczenia krajów zachodnich

Ozon oddziałuje na substancje powodujące dwukierunkowe zmiany barwy wody. Po pierwsze, następuje utlenianie i niszczenie substancji organicznych z powstawaniem prostych nieszkodliwych związków. Po drugie, w wyniku procesów koagulacji podczas barwienia zanieczyszczeń, wytrącają się. Należy zauważyć, że brak odpadów w postaci szkodliwych produktów ze skutecznym odbarwianiem wody przez ozonowanie w niektórych przypadkach jest głównym czynnikiem decydującym o wyborze metody uzdatniania. Nie należy jednak zapominać, że uzdatnianie wody ozonem jest dość niebezpieczną metodą i wymaga dużego zużycia energii oraz znacznych inwestycji kapitałowych.

Dość często do bielenia wody stosuje się utlenianie zanieczyszczeń, które ma miejsce, gdy woda jest uzdatniana aktywnym chlorem. Zwykle w celu jej dezynfekcji przeprowadza się uzdatnianie wody aktywnym chlorem. Jednak dodatkowo, czasami w ramach wstępnego chlorowania, przeprowadza się odbarwianie barwnych wód. Dzięki tej obróbce, jednocześnie z niszczeniem i koagulacją zanieczyszczeń, następuje ich chlorowanie. Powstające w tym przypadku zanieczyszczenia zawierające chlor nie są substancjami barwnymi, ale pozostają w wodzie i mogą być dość toksyczne. Należy zauważyć, że usuwanie takich produktów wtórnego zanieczyszczenia często sprawia jeszcze większe trudności niż samo przebarwienie wody.

Dla informacji

Stwierdzono, że chlorowanie wody o barwie od 45 do 180 stopni. może prowadzić do powstania w nim związków zawierających chlor o właściwościach rakotwórczych. Stosowanie takiej wody przez kobiety w ciąży, jak pokazują obserwacje, prowadzi do znacznego wzrostu liczby patologii.

Wraz z bieleniem wód domowych często konieczne jest zmniejszenie barwy ścieków przemysłowych. W tym celu stosuje się te same metody, ale w niektórych przypadkach wskazane jest zastosowanie określonych technik. Na przykład metody obróbki fotokatalitycznej zostały zastosowane w celu zmniejszenia zabarwienia ścieków przemysłowych. Wykorzystują energię promieniowania słonecznego do niszczenia zanieczyszczeń, co powoduje katalityczne rozszczepianie zanieczyszczeń barwnych.

Takie katalizatory często zawierają związki chemiczne o właściwościach półprzewodnikowych. Spośród szerokiej gamy fotokatalizatorów najbardziej badane są TiO2 i ZnO, które mają dość wysoką aktywność, są niedrogie i są dostępne.

Oprócz tego, że kolorowa woda występuje w naturalnych źródłach, może pojawić się również w publicznej sieci wodociągowej. Wynika to głównie z wtórnego zanieczyszczenia. Na przykład czasami z kranu zaczyna wypływać kolorowa woda. Taka woda pitna nabiera koloru w wyniku zanieczyszczenia podczas transportu rurociągami.

Przykład

Czerwonawo-brązowy kolor wody wynika z obecności drobno rozproszonego osadu żelaza w postaci tlenkowej. W starych rurach zanieczyszczenia te są wypłukiwane wodą, jeśli wartość pH jest poniżej 6,6. Nawiasem mówiąc, takie żelazo szybko osiada w postaci brązowych drobinek na dnie naczynia, ale nadal jest nieprzyjemne.

Dodatkowo z kranu może płynąć woda o brązowym odcieniu, która nie tworzy osadu. To zabarwienie jest często spowodowane obecnością bakterii gruczołowych, które wyrosły w rurociągach.

Jeżeli z kranu wypływa woda o mętnym mlecznym kolorze, może to być spowodowane przedostaniem się do niego metanu, nadmiarem koagulantu w przypadku naruszenia jego dawki w stacji uzdatniania wody lub w najgorszym przypadku wytworzeniem się zawieszenie w wyniku nieprawidłowej pracy pompy.

Aby nie kusić losu we wszystkich tych przypadkach, wskazane jest stosowanie barwionej wody dopiero po zastosowaniu określonych metod określania jej koloru i domowego systemu obróbki końcowej.

Kolor jest wskaźnikiem charakteryzującym intensywność i stopień zabarwienia wody.

Kolor jest naturalną właściwością wody, co wynika z faktu, że zawiera substancje humusowe i złożone związki żelaza. O barwie wody mogą decydować właściwości i struktura dna zbiornika, charakter roślinności wodnej, gleba przylegająca do zbiornika, obecność torfowisk, bagien i innych rzeczy w warstwie wodonośnej.

Dobra barwa wody eliminuje konieczność oznaczania takich zanieczyszczeń, których MPC określa kolor wody. Do tego typu zanieczyszczeń zalicza się wiele związków i barwników, które tworzą intensywnie zabarwione roztwory i mają wysoki stopień pochłanianie światła.

Barwę wody można określić wizualnie lub za pomocą fotometrii, porównując barwę próbki z barwą w warunkowej 1000-stopniowej skali stopnia barwy wody, która jest przygotowana z mieszaniny dwuchromianu potasu K2Cr2O7 i siarczanu kobaltu CoSO4. W przypadku wody zawartej w zbiornikach wód powierzchniowych wskaźnik nie może przekraczać dwudziestu stopni w skali barw.

W przypadku, gdy kolor wody nie odpowiada naturalnemu, a także w przypadku nadmiernie intensywnego koloru określana jest również wysokość słupa cieczy, przy którym wykrywany jest kolor, a także charakteryzuje się jakościowo kolor wody. Odpowiednia wysokość słupa wody nie może być większa niż:

Do wody ze zbiorników do celów gospodarczych i pitnych - 20 cm;

Do zbiorników wodnych o przeznaczeniu kulturalnym i domowym - 10 cm.

Zwyczajowo określa się kolor wody w stopniach koloru metodą wizualno-kolorymetryczną, porównując wskaźniki koloru próbki ze skalą kontrolną próbek kolorów:

0º;10º, 20º;30º; 40º; 60º, 100º, 300º, 1000º - dla roztworów wzorcowych w skali chromowo-kobaltowej;

0º; 30º; 100º; 300º, 1000º - dla skali kontrolnej filmu.

Bezbarwna jest uważana za taką wodę, której kolor ma co najmniej dwadzieścia stopni i praktycznie nie jest postrzegany przez oko. Tylko taką wodę można bezpiecznie spożywać bez ograniczania jej zużycia. Jeśli większość konsumentów wskazuje na żółtawy odcień wody, to jej kolor przekracza 20 stopni w skali imitującej. Zgodnie z normami państwowymi, które odnoszą się do woda pitna, jego dopuszczalna chromatyczność nie powinna przekraczać 20 stopni.