Compuși organici în apă. Substante organice din apele minerale. Săruri minerale dizolvate

Apele naturale pot fi contaminate cu o mare varietate de impurități, împărțite în grupuri în funcție de proprietățile lor biologice și fizico-chimice. Primul grup include substanțe care se dizolvă în apă și sunt acolo în stare moleculară sau ionică (acestea sunt două subgrupe diferite). Al doilea grup este acele substanțe care formează suspensii sau sisteme coloidale cu apa (acestea sunt, de asemenea, două subgrupe diferite). În starea coloidală pot exista particule minerale sau organice, forme insolubile de humus și viruși individuali. Suspensiile sunt cel mai adesea plancton, bacterii și particule solide minuscule insolubile.[...]

Apele rezervoarelor deschise sunt poluate cu substanțe humus - compuși organici complecși, al căror conținut în apele râurilor este în medie de 5-10 mg/l, iar în apele lacurilor variază între 1 și 150 mg/l. Apele naturale conțin și impurități coloidale, fine și grosiere. De remarcată, de asemenea, poluarea biologică a corpurilor de apă (microorganisme, protozoare, alge etc.).[...]

Apele naturale și uzate sunt sisteme complexe multicomponente care conțin impurități de diferite compoziții dispersate în fază. Compușii anorganici și organici solubili formează soluții monofazate cu dimensiuni ale particulelor de la 10-10 la 10-9m. Compușii organici cu greutate moleculară mare, atunci când sunt dizolvați în apă, pot forma soluții coloidale. Unii compuși anorganici puțin solubili, cum ar fi aluminosilicații, acidul silicic, hidroxizii de metale grele etc., pot fi, de asemenea, în stare coloidală.Dimensiunea particulelor în sistemele coloidale este de 10 9-10 7 m. Cea mai mare parte a substanțelor anorganice și organice puțin solubile compușii se găsesc în apă sub formă de impurități grosiere, formând suspensii sau emulsii cu o dimensiune a particulelor mai mare de 10 7 m. [...]

Substanțe organice - produse ale descompunerii parțiale a plantelor și animalelor moarte, excrețiile animalelor și plantelor acvatice, acizii humici și alte substanțe organice îndepărtate din sol, sunt aproape întotdeauna prezente în apele naturale. Ele sunt deosebit de abundente în apa mlaștinilor, iar apa râurilor care curge din astfel de mlaștini este de obicei colorată în galben-maroniu de substanțe organice. Prin oxidare, impuritățile organice absorb oxigenul dizolvat și pot reduce semnificativ concentrația acestuia în apă. Pe lângă cele dizolvate, în apă sunt prezente și substanțe organice sub formă de microbi morți, alge și alte organisme microscopice.[...]

Apa nu se găsește niciodată în natură sub forma unei substanțe pure din punct de vedere chimic. Compoziția fizică și chimică a apelor naturale este de obicei înțeleasă ca întreg complexul complex de gaze dizolvate, ioni, materii în suspensie și coloizi de origine minerală și organică. Aproximativ jumătate din elementele chimice incluse în tabelul periodic al lui D.I. Mendeleev au fost găsite în apele naturale, iar multe altele nu au fost încă găsite doar din cauza sensibilității insuficiente a metodelor de analiză. Apa uzată se caracterizează printr-o varietate și mai mare calitativă și cantitativă de impurități; compoziția acestor impurități depinde în întregime de natura producției în care se formează.[...]

Mai mult de jumătate din elementele chimice cunoscute au fost găsite în apele naturale. Prin natura lor, impuritățile apei se împart în minerale și organice, aflate în apă în stare suspendată, coloidală și cu adevărat dizolvată.[...]

B Apa este un compus chimic format din hidrogen (11,11%) și oxigen (88,89 în greutate). Apa pură este incoloră, inodoră și fără gust. Apa naturală este foarte diversă în compoziția sa. Compoziția sa include săruri (în principal sub formă de nene, molecule și complexe), substanțe organice (în compuși moleculari și în stare coloidală), gaze (sub formă de molecule și compuși hidratați), impurități dispersate, hidrobionți (plancton, bentos). , neuston, pagon ), bacterii, viruși.[...]

Dacă în apă există compuși organici și complecșii acestora, care conțin fier, atunci acești compuși nu pot fi întotdeauna îndepărtați prin coagulare și cu atât mai mult atunci când sunt tratați cu săruri de fier. În acest caz, adesea în procesul de introducere a unui coagulant în apă, se formează un număr mare de nuclee fin dispersate, care nu se depun deloc în rezervoarele de decantare și sunt slab reținute. În toate cazurile, introducerea cationilor Fe2+ și Fe31 în apa naturală duce la formarea de complexe foarte colorate ca urmare a interacțiunii acestora cu compușii organici, rezultând o creștere a culorii apei tratate față de cea originală. Acest fenomen, observat atunci când ape moi colorate sunt tratate cu săruri de fier, se numește „revenirea culorii”, cauzată de tranziția compușilor de fier bivalent colorați în compuși de fier feric și mai colorați, deși trebuie menționat că sărurile de fier bivalente sunt de asemenea capabile să formeze forme stabile, slab solubile cu substanțe humice. Rezultă că dacă sărurile de fier se coagulează bine la pH ridicat, atunci compușii organici care formează culoarea capătă cele mai stabile forme. În același timp, se coagulează mai bine la pH mai scăzut = 5-6,5. Această contradicție este unul dintre motivele care explică perfecțiunea coagulării impurităților organice cu sărurile de fier.[...]

Compoziția apelor naturale se modifică de obicei în timp. Substanțele minerale și organice suspendate în apă se depun treptat sub influența gravitației. O parte din materie organică este folosită de organismele vii care locuiesc în corpurile de apă ca material nutritiv. Procesele chimice și biologice care apar în apele naturale duc la distrugerea impurităților organice ușor oxidabile. Formarea hidroxizilor de fier, mangan, aluminiu și legarea acestora de impuritățile coloidale ale apei modifică și compoziția acesteia.[...]

Compoziția impurităților atât din apa naturală, cât și din apele uzate este crucială pentru alegerea unei metode de purificare a acesteia. Toate substanțele prezente în ape pot fi împărțite în suspendate și dizolvate. La rândul lor, impuritățile dizolvate ale apelor naturale sunt împărțite, conform lui O. A. Alekin (Alekin, 1970), în materie organică, ioni majori, oligoelemente, nutrienți și gaze dizolvate. Să luăm în considerare principalele componente ale compoziției fizice și chimice a apelor naturale în conformitate cu clasificarea dată a impurităților.[...]

Apele râurilor se împart în slab mineralizate (până la 200 mg/l sare), mediu mineralizate (200-500 mg/l) și înalt mineralizate (peste 1000 mg/l). Apele majorității râurilor din Rusia aparțin primelor două grupuri. Alături de săruri, apa conține o anumită cantitate de compuși organici naturali complecși - substanțe humice. Conținutul acestor impurități în apele râurilor este de 5-10 mg/l, în apele lacului - până la 150 mg/l.[...]

Turbiditatea apei naturale se datorează prezenței unor substanțe nedizolvate și coloidale de origine anorganică (argilă, nisip, hidroxid de fier) ​​și organică (nămol, microorganisme, plancton, produse petroliere), adică impurități aparținând primei și a doua grupe în termeni. a gradului de dispersie. Turbiditatea este măsurată prin diferite metode bazate pe o evaluare comparativă a probei de testat cu o soluție standard, a cărei turbiditate este creată prin adăugarea unei suspensii standard de dioxid de siliciu SiO2 la apa distilată. Rezultatele determinării turbidității sunt exprimate în mg/l. Turbiditatea în apele râurilor este mai mare decât în ​​apele subterane. În perioadele de inundații, turbiditatea apelor râurilor poate ajunge la zeci de mii de miligrame pe litru. În apa potabilă, turbiditatea, conform standardelor sanitare în vigoare în țara noastră, să nu fie mai mare de 1,5 mg/l.[...]

Oxidarea impurităților organice din apele uzate în condiții naturale se numește tratare biologică naturală, oxidarea prin instalații special construite se numește epurare biologică artificială.[...]

Oxidabilitatea apei. Prezența în apele naturale a impurităților organice și a unor impurități anorganice ușor oxidabile (hidrogen sulfurat, sulfiți, fier feros etc.) determină o anumită cantitate de oxidabilitate a apei.[...]

Oxidabilitatea apei. Prezența impurităților organice și a unor impurități anorganice ușor oxidabile (hidrogen sulfurat, sulfiți, fier feros etc.) în apele naturale determină o anumită cantitate de oxidabilitate a apei. Datorită faptului că oxidabilitatea apelor de suprafață se explică în principal prin prezența substanțelor organice, determinarea oxidabilității, adică a cantității de oxigen necesară pentru oxidarea impurităților dintr-un anumit volum de apă, este una dintre metodele indirecte de determinare. substanțe organice din apă.[ . ..]

Calitatea apei naturale este înțeleasă ca totalitatea proprietăților acesteia, determinate de natura și concentrația impurităților conținute în apă. Impuritățile din apele naturale sunt împărțite în anorganice și organice. Un grup separat de impurități este format din microflora și microfauna rezervoarelor naturale, care au un impact semnificativ asupra calității apei.[...]

Analiza compoziției impurităților organice din apele naturale absorbite la suprafața hidroxidului de aluminiu ne permite să le clasificăm drept floculanti de origine vegetală. Avantajul floculantilor de origine naturala este ca nu au proprietati toxice si sunt complet inofensive pentru organismul uman. Acest fenomen este subliniat și de T. A. Karyukhina. Substanțele humice coloidale sunt absorbite pe suprafața lui A1 ((ZN) h, transferându-și proprietățile.[...]

Principala parte a impurităților organice din apele naturale sunt substanțele humice. Alături de acestea se regăsesc proteine, grăsimi, substanțe hidrocarburi, acizi organici și vitamine, dar ele constituie doar o mică parte din cantitatea totală de compuși organici care se găsesc în apă.[...]

Purificarea apelor uzate atunci când sunt utilizate pentru inundarea rezervoarelor de petrol. În prezent, datorită întăririi măsurilor de protecție sanitară împotriva poluării cu petrol a rezervoarelor naturale, utilizarea apelor uzate din rezervor pentru inundații devine de o importanță deosebită. Cu toate acestea, practica arată că această metodă dă un efect ridicat numai dacă apa injectată în rezervorul de petrol nu înfundă porii de formare din zonele de fund ale puțurilor de injecție și oferă cea mai mare capacitate de absorbție pe toată perioada de injectare prevăzută. Pentru a satisface această cerință, apa injectată nu trebuie să conțină mai mult de 1 mg/l de impurități minerale și organice, trebuie să fie stabilă și să nu producă sedimente în zonele de fund după amestecarea cu apa produsă în formațiunea petrolieră; nu ar trebui să provoace coroziune; conținutul de ulei trebuie să fie mai mic de 1 mg/l; în plus, apa trebuie să aibă o capacitate mare de scurgere a uleiului.[...]

Metodele de îndepărtare a substanțelor organice din apă pot fi împărțite în două grupe: oxidative și de adsorbție.Clorul, ozonul și permanganatul de potasiu sunt utilizați ca oxidanți pentru impuritățile organice din apele naturale, adică reactivi folosiți și pentru dezinfecția apei.În timpul procesului de tratare apa cu clorul se produc în principal reacții de oxidare și substituție, care, cu o doză optimă de agent oxidant, sunt însoțite de formarea de compuși inodori, incolori și fără gust.Clorul oxidează ușor aldehidele, alcoolii, aminoacizii și acționează asupra unor componente. care provoacă culoarea apei (apocrate de fier). „fierurile sunt mai puțin oxidate de clor. Decolorarea apei are loc cel mai eficient la pH 7,5-8,0, rolul principal fiind jucat de acidul hipocloros și ionul de hipoclorit, formați în timpul hidrolizei clorului din apă. Impuritățile organice se oxidează numai atunci când potențialul de oxidare al reactivului introdus va fi suficient pentru ca reacția să aibă loc cu materia organică. Astfel, utilizarea clorului nu este întotdeauna eficientă pentru oxidarea substanțelor care provoacă mirosuri și gust în apă. Cantitatea de clor necesară pentru oxidarea lor este mai mare decât doza optimă de clor pentru dezinfecția apei.[...]

Pentru a identifica impuritățile organice prin spectre IR în apele naturale și uzate după separarea și izolarea lor prin metode chimice, a fost selectată o opțiune IPS cu o bancă de date care conține o descriere a unui număr limitat de compuși organici standardizați ca poluanți ai apei, precum și alți alți cei mai comuni compuși organici (Fig. 1). Această opțiune are două avantaje principale în comparație cu sistemele de recuperare a informațiilor care au bănci de date mari: în primul rând, puteți utiliza un computer mic, cu o cantitate relativ mică de memorie, care este mai accesibilă și mai ieftină; în al doilea rând, viteza de căutare și fiabilitatea identificării conexiunii crește, deoarece, ca răspuns la o solicitare, sunt furnizate date pentru un număr mic de conexiuni cu caracteristici similare.[...]

Pentru a evalua apa potabilă, este important să înțelegeți cantitatea de substanțe organice pe care o conține și natura acestor substanțe. În primul rând, este importantă toxicitatea impurităților organice care pot pătrunde în apa naturală împreună cu unele ape uzate industriale. În tabel Anexa 2 1 prezintă caracteristicile sanitare și toxicologice ale unor substanțe organice din apele uzate industriale.[...]

Pentru tratarea apelor uzate se folosesc schimbătoare de cationi minerale și organice artificiale și naturale. Schimbătoarele de cationi minerali, în ciuda costului lor scăzut, nu sunt utilizate pe scară largă datorită capacității lor reduse de schimb și durabilității insuficiente, deși unele dintre ele (de exemplu, vermiculit, mongmorillonit, dolomit) sunt recomandate pentru purificarea apelor uzate din impuritățile radioactive. Mai des, se folosesc schimbătoare de cationi cu acid organic artificial puternic (KU-1, KU-2, cărbune sulfonat, Vofatity etc.) și acid slab (KB-4, SG-1, Amberlight etc.). Caracteristicile unor schimbătoare de cationi sunt date în tabel. 6.3.[...]

Absorbția de clor a apei - absorbția de clor de către impuritățile din apă. În apa naturală, o parte din clor este cheltuită pentru oxidarea impurităților organice și minerale, astfel încât dependența clorului rezidual de clorul introdus poate avea o formă diferită (vezi Fig.[...]

Când o astfel de apă subterană devine apă de suprafață, conținutul crescut de impurități organice în ea reprezintă o amenințare. În timp ce poluanții naturali, cum ar fi frunzele căzute și resturile de copaci în derivă, joacă un rol minor, apele uzate menajere, agricole și industriale sunt surse de pericol. Datorită sistemului de canalizare ramificat pe scară largă, apa menajeră și industrială cu toate impuritățile pe care le conține intră în principal în apele de suprafață.[...]

La tratarea apelor naturale foarte colorate, soda caustică (hidroxid de sodiu) și soda (carbonat de sodiu) trebuie utilizate pentru alcalinizarea apei care nu conține fulgi de hidroxid cu substanțe organice absorbite. Deoarece var (oxid de calciu) nu poate fi adăugat la apa purificată, acesta ar trebui adăugat în acele locuri ale instalațiilor de tratare în care există apă eliberată de cea mai mare parte a fulgilor și a substanțelor colorante. Creta, datorită efectului său stabilizator mai mic asupra impurităților organice, poate fi introdusă în apă după finalizarea procesului de coagulare și sorbția substanțelor colorate pe hidroxizii rezultați, fără a aștepta îndepărtarea acestora din apă.[...]

Tratarea biologică a apelor uzate joacă un rol major în eliberarea apei de contaminanți organici și minerali. Este similar cu procesul natural de auto-purificare a corpurilor de apă. Bioremedierea este efectuată de o comunitate de organisme, care constă din diverse bacterii, alge, ciuperci, protozoare, viermi etc. Procesul de purificare se bazează pe capacitatea acestor organisme de a folosi impuritățile dizolvate pentru nutriție, creștere și reproducere.[. ..]

Natura interacțiunii impurităților organice mirositoare din apele naturale cu clorul sau derivații săi prezintă un interes semnificativ, deoarece clorul este un reactiv utilizat pe scară largă în prepararea apei în scopuri potabile.[...]

Stările vibraționale ale moleculelor de apă responsabile de împrăștierea Raman au un timp de relaxare de 10”‘1 s, astfel încât semnalul Raman este liniar legat de intensitatea radiației excitante într-un interval foarte larg. La ajustarea lungimii de undă a radiației pentru excitarea optimă a unei impurități fluorescente, datorită unei deplasări fixe a liniei Raman în raport cu linia de radiație excitantă, normalizarea la semnalul Raman poate fi efectuată într-un interval spectral larg.[...]

Pentru determinarea totală a substanțelor organice din apele uzate au fost dezvoltate o serie de instrumente și tehnici: o metodă rapidă (sensibilitate mai mică de 2 mg/l), bazată pe oxidarea substanțelor organice cu oxigen; un instrument de design îmbunătățit care permite determinarea directă și precisă a cantităților mici de carbon (sensibilitate 0,5 mg/l); un analizor pentru determinarea automată continuă a carbonului organic din apă și apele uzate, care îndeplinește trei funcții: 1) epurarea preliminară a probei de apă uzată pentru îndepărtarea compușilor anorganici; 2) oxidarea impurităților organice și 3) determinarea cantitativă a dioxidului de carbon; un dispozitiv automat cu un dispozitiv de analiză continuă, care permite determinarea atât a carbonului organic, cât și a COD într-un ciclu de lucru dintr-o probă; un dispozitiv pentru analiza apei din rezervoare, care permite determinarea concentrației totale de carbon în apă și a concentrației de carbon inclus în impuritățile organice (sensibilitate 1 mg/l, o determinare durează 2 minute). Conform datelor, carbonul total este determinat automat în apele naturale - 20 de probe pe oră, sensibilitate 0,2 mg/l. Conform datelor, instrumentele automate determină simultan carbonul organic și COD în 2-3 minute în probe de apă și apă uzată de la câteva zeci de mililitri la câteva zeci de microlitri. Probele de apă sunt pre-evaporate și, după concentrarea lor, arse la 1000°C într-un curent de aer în prezența unui catalizator.[...]

Pe baza unei analize a tiparelor care guvernează procesele de purificare a apei, el a grupat contaminanții în funcție de starea lor fizică și chimică în apă, care este într-o anumită măsură determinată de dispersia substanței. Acest principiu a făcut posibilă combinarea într-un număr mic de grupuri a celor mai diverse impurități ale apei naturale și uzate din punct de vedere al caracteristicilor chimice și fizice. Pe această bază, toate substanțele sunt împărțite în patru grupe: două eterogene, în care particulele nu se amestecă complet cu apa și două omogene, dând soluții adevărate cu apă. Aceste grupe sunt: ​​1) suspensii, 2) soluții coloidale, 3) molecule organice și gaze dizolvate, 4) electroliți.[...]

Conform fundamentelor legislației apelor din URSS, regulile de protecție a apelor de suprafață împotriva poluării cu apele uzate (nr. 1166-74) și în conformitate cu /104-107/, evacuarea apelor uzate în obiectele naturale trebuie să fie controlat. Nu este permisă evacuarea impurităților nocive în apele uzate cu concentrații care depășesc limita maximă de concentrație pentru apele naturale. Caracteristicile hidraulice (temperatură, pH, compoziție minerală, substanțe în suspensie și organice) nu trebuie să depășească anumite valori; valori corespunzătoare caracteristicilor râului sau rezervorului în care se efectuează această irigare (Tabelul 55).[...]

Pe baza conținutului de solide în suspensie și de compuși ai humusului colorați, se disting apele foarte tulburi și foarte colorate. Pe lângă impuritățile organice colorate, apele naturale conțin și substanțe organice incolore - deșeuri ale microorganismelor și compuși proveniți cu apa uzată.[...]

Cartea prezintă lucrări publicate în literatura de specialitate, precum și cercetările autorului privind studiul naturii și proprietăților impurităților organice din apă, care determină caracteristicile organoleptice ale acesteia, și le descrie pe cele existente; sunt prezentate metode de epurare a apei și evaluarea comparativă a acestora, sunt propuse metode de tratare a apelor naturale cu caracteristici organoleptice deteriorate. [...]

Odată cu utilizarea metodelor existente, îmbunătățirea metodelor fizice, chimice și biologice cunoscute de purificare a apelor naturale și uzate de impuritățile nocive pe care le conțin, este necesară dezvoltarea unor noi metode. În legătură cu cele de mai sus, dezvoltarea principiilor de utilizare a materialelor cu proprietăți de adsorbție merită o atenție deosebită. Utilizarea materialelor cu proprietăți de adsorbție sau activitate adezivă crescută va face posibilă îmbunătățirea metodelor de tratare a apei pentru a elimina din apă nu numai impuritățile minerale și organice din grupele I și II. Utilizarea materialelor de mai sus, în opinia noastră, poate fi cea mai realistă modalitate de a rezolva problema dezinfectării apei de la forme rezistente de microorganisme patogene. [...]

Determinarea urmelor de substanțe o-active de suprafață folosind polarografie (374). Determinarea metacrilatului de metil în apele de nuiele prin polarografie (370). Determinarea concentrațiilor scăzute de nitroinclohexan în apele uzate prin polarografie (377). Determinarea crezolilor în apele uzate prin polarografie (379). Determinarea benzenului în apele reziduale prin polarografie (380). Determinarea acizilor maleic, fumaric și ftalic în apele uzate prin polarografie (331). Determinarea conținuturilor scăzute de impurități organice în apele uzate industriale prin metoda extracție-polarografică (382). Determinarea compușilor NPT în apele uzate prin polarografie (384). Determinarea surfactanților anionici, cationici și neionici (PAS) în apele uzate prin metoda polarografiei »385). Determinarea nitraților în apele uzate prin polarografie (387). Determinarea iodurilor din apele uzate prin polarografie (388). Determinarea arsenului (111) în apele uzate prin polarografie (389). Determinarea plumbului și mercurului în apele uzate de la întreprinderile industriale prin polarografie (390). Determinarea aluminiului, fierului, cuprului, cadmiului, zincului, cobaltului, nichelului, titanului, cromului, manganului în apa reziduală dintr-o probă prin polarografie și fotoelectrocolorimetrie (392). Determinarea sodiului în apele naturale prin polarografie (394). Determinarea cuprului, zincului și cadmiului în apa de mare, ape industriale și uzate prin metoda adsorbție-polarografică (395). Determinarea zincului în apele uzate prin polarografie (396). Determinarea cuprului în apele uzate prin polarografie (398). Determinarea nichelului în apele uzate prin polarografie (401). Determinarea cuprului, plumbului, cadmiului și zincului în apă dintr-o probă prin polarografie cu curent alternativ (403).[...]

Prezența unei legături între poluarea mediului și bolile populației duce la necesitatea determinării calitative și cantitative a impurităților organice din apă, care, în special, se formează ca produse secundare nedorite în timpul dezinfectării cu clor sau ozon. Aparent, cea mai mare parte a substanțelor organice din apele naturale și reziduale este formată din compuși cu volatilitate scăzută, în principal substanțe humice.[...]

Metoda polarografică de analiză este de preferat metodei colorimetrice, de exemplu, la determinarea formaldehidei, a insecticidului Nemagon și a unui număr de alți compuși organici. Alături de metodele APN și polarografia clasică, pentru analiza apelor naturale și reziduale se folosesc metode de puls și oscilopolarografie pentru conținutul de componente organice, care pot crește semnificativ (până la 10 6 mol/l) sensibilitatea determinărilor. S-a studiat comportamentul polarografic și puls-polarografic al unui număr de compuși de staniu trialchil-substituiți și au fost dezvoltate metode de determinare a acestora în apele uzate. Multe lucrări privind selecția condițiilor pentru determinarea oscilopolarografică a unui număr de compuși (thiuram, formaldehidă, stearat de zinc, anilină și caprolactamă) sunt descrise în lucrări. Metodele automate pentru determinarea unui număr de impurități organice se pot baza pe principiile oscilopolarografiei cu flux direct.[...]

Specialistul US Geological Survey F. D. Sisler a studiat procesele biochimice care au loc în adâncurile mării, unde bacteriile folosesc hidrogenul conținut în apă. În condiții naturale, energia produsă de acest generator gigant de combustibil este disipată. Pe baza acestor observații, a fost creată o instalație de laborator din două secțiuni - anod și catod, ai căror electrozi sunt separați printr-o punte de difuzie ionică. În secțiunea anodică a fost turnat un amestec de apă de mare și impurități organice (stiuleți de porumb, rumeguș etc.), îmbogățit cu colonii de microorganisme. Secțiunea catodică a fost umplută cu apă de mare îmbogățită cu oxigen.[...]

Lucrările lui Uglov, Lazarev și Aleksandrov asupra efectului bactericid al concentrațiilor mici de săruri de argint au confirmat necesitatea unui contact lung al apei cu nisip argintiu atunci când se folosește acesta din urmă pentru dezinfecție. Un dezavantaj semnificativ al acestei metode este nu numai durata procesului de îmbogățire a apei cu argint, ci și incapacitatea de a o controla datorită faptului că viteza de dizolvare a metalului depinde de starea suprafeței sale, de compoziția sării, impurități organice ale apei naturale etc. La producerea apei de argint prin această metodă Nu este posibilă dozarea argintului și controlul procesului.[...]

Astfel, sedimentarea particulelor minerale în secțiuni ale unui râu cu curgere lent sau saturarea cu oxigen a râurilor de munte reci și furtunoase sunt procese pur fizice. Reglarea compoziției ionice a apelor naturale are loc atât prin căi fizico-chimice, cât și biologice. Formarea compușilor insolubili, fluxul constant, procesele de schimb ionic, oxidarea directă a substanțelor organice cu oxigen dizolvat sunt procese în esență fizice și chimice. În același timp, vegetația acvatică absoarbe activ ionii de fosfat și nitrați, efectuează schimburi de gaze active și absoarbe mulți nutrienți din apă, introducându-i în rețelele trofice ale ecosistemelor acvatice. Microorganismele joacă un rol principal în oxidarea impurităților organice.[...]

Atunci când se analizează amestecuri foarte complexe, când identificarea componentelor folosind numai cromatografia de gaze este dificilă, o combinație de cromatografia de gaze și. spectrometrie de masă - cromatografie gazoasă-spectrometrie de masă. Utilizarea unei astfel de combinații pentru a determina compoziția impurităților organice în apele naturale și uzate este descrisă într-o serie de lucrări care necesită o atenție specială.[...]

O trăsătură distinctivă a instalațiilor de osmoză inversă este simplitatea proiectării și funcționării lor, îndepărtarea unor impurități organice și agenți tensioactivi și a apelor naturale poluate din apă.

Soarta poluanților din apele naturale variază. Metalele grele, odată ajunse într-un rezervor, sunt distribuite sub diferite forme, după care sunt efectuate treptat cu curentul, captate de sedimentele de fund sau absorbite de organismele acvatice (în primul rând prin legarea de grupele SH), cu care se depun pe fund. , iar diferitele forme de metale grele sunt absorbite în diferite grade.

Produsele petroliere practic nu se amestecă cu apa și se răspândesc pe suprafața acesteia într-o peliculă subțire, care este purtată de curenți și în timp este adsorbită pe particulele în suspensie și se depune pe fund. Produsele petroliere dizolvate sunt, de asemenea, adsorbite pe particulele în suspensie sau oxidate de oxigenul dizolvat în apă, iar hidrocarburile ramificate se oxidează mai repede decât cele neramificate. Produsele petroliere pot fi absorbite și de microorganismele acvatice, dar aici situația este inversă: cele ramificate sunt absorbite mai lent.

Substanțele active de suprafață sunt adsorbite pe particulele în suspensie și se depun pe fund. Ele pot fi, de asemenea, descompuse de anumite microorganisme. Unii agenți tensioactivi formează săruri insolubile cu calciul și magneziul, totuși, deoarece astfel de agenți tensioactivi nu fac spuma bine în apă dură, ei încearcă să le înlocuiască cu substanțe care nu formează săruri insolubile. Comportarea agenților tensioactivi care nu formează săruri insolubile este descrisă în principal de modele cinetice folosind debitul liniar efectiv de la coloana de apă la fund.

Îngrășămintele, odată ajunse într-un corp de apă, sunt de obicei absorbite de organismele vii, crescând brusc biomasa, dar în cele din urmă încă se așează pe fund (deși pot fi extrase parțial înapoi din sedimentele de fund).

Majoritatea substanțelor organice, inclusiv pesticidele, sunt fie hidrolizate, oxidate de oxigen dizolvat, fie (oarecum mai rar) legate cu acizi humici sau cu ioni de Fe 3+. Atât oxidarea, cât și hidroliza pot fi promovate de unele microorganisme. Substanțele care conțin sulf în stări de oxidare scăzută, legături duble și inele aromatice cu substituenți donor sunt supuse oxidării. Atomii de carbon legați de oxigen și atomii de carbon de la legăturile polarizate sunt, de asemenea, oxidați:

Compușii care conțin halogeni, precum și compușii aromatici cu substituenți de meta-orientare (de exemplu, grupa NO2) și halogenii, sunt oxidați mult mai lent decât analogii lor nesubstituiți. Grupările care conțin oxigen în moleculă sau substituenții de orientare o, n (cu excepția halogenilor) din ciclul aromatic, dimpotrivă, accelerează oxidarea. În general, stabilitatea relativă a compușilor la oxidare în apă este aproximativ aceeași ca și în atmosferă.

Compușii care conțin legături polare carbon-halogen sunt hidrolizați mai întâi, legăturile esterice sunt mult mai lente, iar legăturile C-N sunt și mai lente.

O creștere a polarității legăturilor duce la o accelerare a hidrolizei. Legăturile multiple, precum și legăturile cu inelul aromatic, practic nu sunt hidrolizate. Compușii în care un atom de carbon conține mai mulți atomi de halogen sunt de asemenea slab hidrolizați. Dacă se formează acizi ca urmare a hidrolizei, atunci o creștere a pH-ului, de regulă, promovează acest proces; dacă se formează baze, o scădere a pH-ului contribuie la creșterea hidrolizei. În mediile puternic acide, procesul de hidroliză a legăturilor C-O este accelerat, dar hidroliza legăturilor carbon-halogen este încetinită.

Atât oxidarea, cât și hidroliza compușilor organici sunt descrise de modele cinetice și pot fi caracterizate prin timpul de înjumătățire al acestor compuși. Hidroliza catalizată de acizi și baze este descrisă de modele mai complexe, deoarece viteza acesteia este foarte dependentă de pH (Fig.).

Această dependență este de obicei exprimată prin ecuație

k = k n + k а * 10 - pH + k b £„ * 10 14 –рН,

unde k este constanta de viteză totală a hidrolizei, k n este constanta de viteză a hidrolizei într-un mediu neutru, k a este constanta de viteză a hidrolizei catalizată de un acid, k b este constanta de viteză a hidrolizei catalizată de o bază.

Produsele de oxidare și hidroliză sunt, de regulă, mai puțin periculoase pentru organisme decât substanțele originale. În plus, ele pot fi oxidate în continuare la H2O și CO2 sau absorbite de microorganisme. În hidrosferă, a doua cale este mai probabilă. Substanțele organice stabile din punct de vedere chimic ajung în cele din urmă în sedimentele de fund datorită adsorbției pe suspensii sau absorbției de către microorganisme.

În toate rezervoarele, debitele efective liniare ale substanțelor dizolvate spre fund sunt de obicei mult mai mici de 10 cm/zi, așa că această metodă de purificare a rezervoarelor este destul de lentă, dar foarte fiabilă. Substanțele organice prinse în sedimentele de fund sunt de obicei distruse de microorganismele care trăiesc în ele, iar metalele grele sunt transformate în sulfuri insolubile.

Pe subiect: Compoziția chimică a apei naturale

Materia organică din apă

Pe lângă compușii anorganici care sunt relativ simpli în compoziția lor chimică, dizolvați în apele naturale sub formă de ioni și gaze, substanțele organice sunt aproape întotdeauna prezente în apă.

Materia organică găsită în apa naturală prin natura ei poate fi împărțit în:

Parte din organismele vii care locuiesc în apă (numeroase organisme acvatice: zoo- și fitoplancton și diverse microorganisme);

O substanță organică care este un produs al degradării organismelor vii (în ceea ce privește complexitatea compoziției și structurii sale chimice, este intermediară între substanțele organice vii și compușii anorganici simpli).

Materia organică a apelor naturale este un complex de substanțe cu adevărat dizolvate și coloidale ale compușilor organici.

Substante organice dupa origine apele naturale pot fi împărțite în:

Venind din exterior (din zona de captare);

Și s-a format în corpul de apă însuși. Acestea sunt produse ale morții organismelor acvatice în rezervorul însuși.

Primul grup (venit din exterior) include în principal:

Substanțe humice spălate de apă din sol, turbării, humus forestier și alte tipuri de formațiuni naturale, inclusiv resturi vegetale;

Substante organice provenite din apele uzate industriale si menajere.

Dintre substanțele humice, acizii humic și fulvic prezintă cel mai mare interes. Ambii acești acizi sunt caracteristici humusului (acizi humici). Nu se găsesc în țesuturile vii de plante și animale. Raportul dintre ele variază în diferite turbe și soluri. În solurile de cernoziom predomină acizii humici, iar în solurile podzolice predomină acizii fulvici. Substanțele humice includ și acizi carboxilici cu greutate moleculară mică: acetic, citric, tartric, oxalic, fumaric.

Acizii humici nu numai că acidifică apa dintr-un rezervor, dar sunt și capabili să formeze compuși complecși cu metalele grele și, mai ales, cu fierul.

Acest lucru se întâmplă după cum urmează

În turbării, compușii de oxid de fier intră în zona anaerobă și în mediul acid (întrucât apele de mlaștină conțin CO 2 ). Acizii fulvici prezenți în turbăra sunt capabili să reducă oxidul de fier în oxid, care este apoi expus la dioxid de carbon și se dizolvă. Adică fierul feros (Fe 2+) intră în soluție în principal sub formă bicarbonat de fier, care este stabil numai atunci când conține cantități mari de CO 2 si lipsa de oxigen.

Astfel, se formează complexe de compuși feroși cu acizi organici precum citric, oxalic și mai ales humic.

Odată cu scăderea CO 2 și manifestarea oxigenului dizolvat, care, de exemplu, se întâmplă atunci când apele de mlaștină se varsă în râuri, fierul se transformă în hidrat de azot ușor solubil, care poate fi reprezentat schematic prin ecuația:

Fe2+ ​​+ 2HCO3 - Fe(OH)2 + 2CO2.

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O
4 Fe(OH)3.

Procesul de oxidare a Fe(OH) 2 are loc în multe cazuri cu participarea microorganismelor numite bacterii de fier.

Concentrația totală de materie organică în apele naturale variază foarte mult:

Este cel mai mare în apele de mlaștină (în care, cu o concentrație mare de substanțe humice, ajunge uneori la 500 mg/l sau mai mult) și râurile alimentate de mlaștini. Mai mult, apa de mlaștină poate fi colorată în galben și maro (acizii humici dau culoare apei naturale). În râurile alimentate de mlaștini, substanțele de origine humică reprezintă partea principală a compoziției chimice a apei;

Concentrații mari de materie organică se găsesc uneori în apele subterane asociate câmpurilor petroliere;

Concentrații și mai mari pot apărea în apele naturale poluate cu apele uzate industriale și menajere;

În zonele cu climă rece (tundra) există foarte puține reziduuri organice, iar acolo corpurile de apă nu conțin aproape deloc acizi humici. Și în zona forestieră, în special cele de conifere, unde se formează o mulțime de reziduuri organice și nu au timp să se descompună complet, conținutul de acizi humici este de câteva zeci de miligrame pe litru.

Apele naturale nepoluate conțin de obicei puțină materie organică. De exemplu, potrivit lui B.A. Skopintsev, în apa oceanului concentrația de materie organică este de doar 2,0-5,4 mg/l (în medie 3,0 mg/l, iar în apa râului în medie 20 mg/l).

După ce intră în râuri bine aerate, apoi în lacuri și mări, substanțele organice ale apei suferă modificări, iar procesul de oxidare început în sol este finalizat pentru majoritatea dintre ele prin tranziția în compuși minerali simpli. Cealaltă parte, mai stabilă, rămâne și se acumulează în corpurile de apă.

Carbon organic

Carbonul organic este cel mai fiabil indicator al conținutului total de substanțe organice din apele naturale; în medie, reprezintă aproximativ 50% din masa substanțelor organice.

Compoziția și conținutul de substanțe organice din apele naturale este determinată de o combinație a mai multor procese care sunt diferite ca natură și viteză: secreții post-mortem și intravitale ale organismelor acvatice; aporturi cu precipitații, cu scurgeri de suprafață ca urmare a interacțiunii apelor atmosferice cu solurile și vegetația de la suprafața bazinului hidrografic; încasări de la alte corpuri de apă, din mlaștini, turbării; incasari din apele uzate menajere si industriale.

Concentrația de carbon organic este supusă fluctuațiilor sezoniere, a căror natură este determinată de regimul hidrologic al corpurilor de apă și de variațiile sezoniere asociate ale compoziției chimice și de modificări temporare ale intensității proceselor biologice. În straturile inferioare ale rezervoarelor și filmul de suprafață, conținutul de carbon organic poate diferi semnificativ de conținutul său din restul apei.

Substanțele organice se găsesc în apă în stări dizolvate, coloidale și suspendate, formând un anumit sistem dinamic, în general dezechilibrat, în care, sub influența factorilor fizici, chimici și biologici, se realizează continuu treceri de la o stare la alta.

Hidrocarburi (produse petroliere)

Produsele petroliere sunt printre cele mai comune și periculoase substanțe care poluează apele de suprafață. Uleiul și produsele sale sunt un amestec extrem de complex, instabil și divers de substanțe (hidrocarburi alifatice nesaturate, naftenice, aromatice, oxigen, azot, compuși cu sulf, precum și compuși heterociclici nesaturați, cum ar fi rășinile, asfaltenele, saturate cu moleculare scăzută și înaltă). , anhidride, acizi asfaltenici). Conceptul de „produse petroliere” în hidrochimie este limitat în mod convențional doar la fracția de hidrocarburi (hidrocarburi alifatice, aromatice, aliciclice).

Cantități mari de produse petroliere intră în apele de suprafață la transportul petrolului pe apă, cu ape uzate din producția de petrol, rafinarea petrolului, industriile chimice, metalurgice și alte industrii și cu apele menajere. Unele cantități de hidrocarburi intră în apă ca urmare a secrețiilor intravitale de către organismele vegetale și animale, precum și ca urmare a descompunerii lor postmortem.

Ca urmare a proceselor de evaporare, sorbție, oxidare biochimică și chimică care au loc într-un rezervor, concentrația produselor petroliere poate fi redusă semnificativ, în timp ce compoziția chimică a acestora poate suferi modificări semnificative. Hidrocarburile aromatice sunt cele mai stabile, n-alcanii cei mai puțini.

Produsele petroliere se găsesc sub diferite forme de migrare: dizolvate, emulsionate, sorbite pe particule solide de suspensii și sedimente de fund, sub formă de peliculă la suprafața apei. De obicei, în momentul intrării, masa produselor petroliere este concentrată în film. Pe măsură ce se îndepărtează de sursa de poluare, are loc o redistribuire între principalele forme de migrație, îndreptată spre creșterea proporției de produse petroliere dizolvate, emulsionate și sorbite. Raportul cantitativ al acestor forme este determinat de un complex de factori, dintre care cei mai importanți sunt condițiile de intrare a produselor petroliere într-un corp de apă, distanța de la locul de descărcare, viteza de curgere și amestecarea maselor de apă. , natura și gradul de poluare a apelor naturale, precum și compoziția produselor petroliere, vâscozitatea acestora, solubilitatea, densitatea, punctul de fierbere al componentelor. În timpul controlului sanitar-chimic, de regulă, se determină cantitatea de uleiuri dizolvate, emulsionate și sorbite.

Efectele adverse ale produselor petroliere afectează corpul uman, fauna sălbatică, vegetația acvatică și starea fizică, chimică și biologică a rezervorului în diferite moduri. Hidrocarburile alifatice, naftenice și mai ales aromatice cu greutate moleculară mică conținute în produsele petroliere au un efect toxic și, într-o oarecare măsură, narcotic asupra organismului, afectând sistemul cardiovascular și nervos. Cel mai mare pericol este reprezentat de hidrocarburile condensate policiclice precum 3,4-benzapirenul, care au proprietăți cancerigene. Produsele petroliere învăluie penajul păsărilor, suprafața corpului și organele altor organisme acvatice, provocând boli și moarte.

Influența negativă a produselor petroliere, în special în concentrații de 0,001-10 mg/dm3, precum și prezența lor sub formă de peliculă afectează și dezvoltarea vegetației acvatice superioare și a microfitelor.

În prezența produselor petroliere, apa capătă un gust și un miros specific, culoarea și pH-ul acesteia se modifică, iar schimbul de gaze cu atmosfera se înrăutățește.

Metan

Metanul aparține gazelor de origine biochimică. Sursa principală a formării sale sunt substanțele organice dispersate în roci. În forma sa pură, este uneori prezent în mlaștini, formate în timpul putrezirii vegetației de mlaștină. Acest gaz din apele naturale este într-o stare dispersată molecular și nu intră în interacțiune chimică cu apa.

Benzen

Benzenul este un lichid incolor cu un miros caracteristic.

Benzenul intră în apele de suprafață din întreprinderi și producție de sinteza organică de bază, petrochimic, chimio-farmaceutic, producția de materiale plastice, explozivi, rășini schimbătoare de ioni, lacuri și vopsele, piele artificială, precum și cu ape uzate din fabricile de mobilă. În efluenții instalațiilor de cocs, benzenul este conținut în concentrații de 100-160 mg/dm3, în apele uzate de producție de caprolactamă - 100 mg/dm3, iar în apele uzate de producție de izopropilbenzen - până la 20.000 mg/dm3. Sursa de poluare a apei poate fi flota de transport (folosită în combustibilul pentru motor pentru creșterea numărului octan). Benzenul este, de asemenea, folosit ca surfactant.

Benzenul se evaporă rapid din corpurile de apă în atmosferă (timp de înjumătățire este de 37,3 minute la 20°C). Pragul de miros de benzen în apă este de 0,5 mg/dm3 la 20°C. La 2,9 mg/dm3 mirosul se caracterizează printr-o intensitate de 1 punct, la 7,5 mg/dm3 - cu 2 puncte. Carnea de pește capătă un miros neplăcut la o concentrație de 10 mg/dm3. La 5 mg/dm3 mirosul dispare într-o zi, la 10 mg/dm3 intensitatea mirosului pe zi se reduce la 1 punct, iar la 25 mg/dm3 mirosul se reduce la 1 punct după două zile.

Gustul la un conținut de benzen în apă de 1,2 mg/dm3 se măsoară ca 1 punct, la 2,5 mg/dm3 - ca 2 puncte. Prezența benzenului în apă (până la 5 mg/dm3) nu modifică procesele de consum biologic de oxigen, deoarece benzenul este slab oxidat sub influența proceselor biochimice din apă. La concentratii de 5-25 mg/dm3, benzenul nu intarzie mineralizarea substantelor organice si nu afecteaza procesele de autoepurare bacteriana a corpurilor de apa.

La o concentrație de 1000 mg/dm3, benzenul inhibă autoepurarea apelor uzate diluate, iar la o concentrație de 100 mg/dm3, inhibă procesul de tratare a apelor uzate în rezervoarele de aerare. La un conținut de 885 mg/dm3, benzenul întârzie foarte mult fermentarea nămolului în digestoare.

Cu expunerea repetată la concentrații scăzute de benzen, se observă modificări ale sângelui și organelor hematopoietice, leziuni ale sistemului nervos central și periferic și ale tractului gastrointestinal. Benzenul este clasificat ca fiind un cancerigen foarte suspectat. Principalul metabolit al benzenului este fenolul. Benzenul are un efect toxic asupra organismelor acvatice.

Fenolii

Fenolii sunt derivați de benzen cu una sau mai multe grupări hidroxil. De obicei, sunt împărțiți în două grupe - fenoli care sunt volatili cu abur (fenol, cresoli, xilenoli, guaiacol, timol) și fenoli nevolatili (resorcinol, pirocatecol, hidrochinonă, pirogalol și alți fenoli polihidrici).

Fenolii în condiții naturale se formează în procesele metabolice ale organismelor acvatice, în timpul descompunerii și transformării biochimice a substanțelor organice care apar atât în ​​coloana de apă, cât și în sedimentele de fund.

Fenolii sunt unul dintre cei mai des întâlniți poluanți care intră în apele de suprafață cu apele uzate din rafinarea petrolului, prelucrarea șisturilor, industria chimică a lemnului, a cocsului, a vopselei cu anilină etc. În apele uzate ale acestor întreprinderi, conținutul de fenoli poate depăși 10-20 g/ dm3 în combinații foarte diverse.

În apele de suprafață, fenolii pot fi dizolvați sub formă de fenolați, ioni fenolați și fenoli liberi. Fenolii din ape pot intra în reacții de condensare și polimerizare, formând compuși complexi asemănător humusului și alți compuși destul de stabili. În condițiile rezervoarelor naturale, procesele de adsorbție a fenolilor de către sedimentele de fund și materia în suspensie joacă un rol minor.

Depășirea nivelului natural de fond pentru fenol poate indica poluarea corpurilor de apă. În apele naturale contaminate cu fenoli, conținutul acestora poate ajunge la zeci și chiar sute de micrograme la 1 dm3. Fenolii sunt compuși instabili și sunt supuși oxidării biochimice și chimice.

Fenolii simpli sunt susceptibili în principal la oxidarea biochimică. La o concentrație mai mare de 1 mg/dm3, distrugerea fenolilor are loc destul de repede, pierderea fenolilor este de 50-75% în trei zile, la o concentrație de câteva zeci de micrograme la 1 dm3 acest proces încetinește, iar pierderea în același timp este de 10-15%. Fenolul în sine se descompune cel mai rapid, crezolii cel mai lent, iar xilenolii și mai lent. Fenolii polihidric sunt distruși în principal prin oxidare chimică.

Concentrația de fenoli în apele de suprafață este supusă schimbărilor sezoniere. Vara, conținutul de fenoli scade (cu creșterea temperaturii, crește viteza de descompunere).

Evacuarea apelor fenolice în rezervoare și cursuri de apă agravează brusc starea lor sanitară generală, afectând organismele vii nu numai prin toxicitatea lor, ci și cu o schimbare semnificativă a regimului nutrienților și gazelor dizolvate (oxigen, dioxid de carbon).

Ca urmare a clorării apei care conțin fenoli, se formează compuși stabili ai clorofenolilor, dintre care cele mai mici urme (0,1 μg/dm3) conferă apei un gust caracteristic.

Din punct de vedere toxicologic și organoleptic, fenolii sunt inegali. Fenolii volatili cu abur sunt mai toxici și au un miros mai intens când sunt clorurați. Cele mai înțepătoare mirosuri sunt produse de simple fenol și crezoluri.

Hidrochinonă

Hidrochinona intră în apele de suprafață cu apele uzate din producția de materiale plastice, film și materiale fotografice, coloranți și întreprinderile de rafinare a petrolului.

Hidrochinona este un agent reducător puternic. La fel ca fenolul, are un efect slab dezinfectant. Hidrochinona nu imprimă miros apei, un gust apare la o concentrație de câteva grame la 1 dm3; concentrația prag pentru culoarea apei este de 0,2 mg/dm3, pentru efectul asupra regimului sanitar al corpurilor de apă - 0,1 mg/dm3. Hidrochinona la un continut de 100 mg/dm3 sterilizeaza apa, la 10 mg/dm3 inhiba dezvoltarea microflorei saprofite. La concentrații sub 10 mg/dm3, hidrochinona suferă oxidare și stimulează dezvoltarea bacteriilor acvatice. La o concentrație de 2 mg/dm3, hidrochinona inhibă nitrificarea apelor uzate diluate, 15 mg/dm3 - procesul de tratare biologică a acestora. Daphnia moare la 0,3 mg/dm3; 0,04 mg/dm3 provoacă moartea ouălor de păstrăv.

În organism, hidrochinona este oxidată în p-benzochinonă, care transformă hemoglobina în methemoglobină.

Alcooli Metanol

Metanolul ajunge în corpurile de apă cu ape uzate din industriile de producție și utilizare a metanolului. Apele uzate din întreprinderile din industria celulozei și hârtiei conțin 4,5-58 g/dm3 metanol, producție de rășină fenol-formaldehidă - 20-25 g/dm3, lacuri și vopsele 2 g/dm3, fibre sintetice și materiale plastice - până la 600 mg/dm3, în apele uzate de la centralele care funcționează pe cărbune brun, cărbune, turbă, lemn - până la 5 g/dm3.

Când metanolul intră în apă, reduce conținutul de O2 din acesta (datorită oxidării metanolului). Concentraţiile peste 4 mg/dm3 afectează regimul sanitar al corpurilor de apă. La un conținut de 200 mg/dm3 se observă inhibarea epurării biologice a apelor uzate. Pragul de miros pentru metanol este de 30-50 mg/dm3.

O concentrație de 3 mg/dm3 stimulează creșterea algelor albastre-verzi și perturbă consumul de oxigen al dafniei. Concentrațiile letale pentru pești sunt 0,25-17 g/dm3.

Metanolul este o otravă puternică care are un efect direcționat asupra sistemelor nervos și cardiovascular, nervilor optici și retinei. Mecanismul de acțiune al metanolului este asociat cu metabolismul acestuia în funcție de tipul de sinteză letală cu formarea de formaldehidă și acid formic, care sunt apoi oxidate la CO2. Deficiența vizuală este cauzată de o scădere a sintezei de ATP la nivelul retinei.

Etilen glicol

Etilenglicolul pătrunde în apele de suprafață cu apele uzate din industriile în care este produs sau utilizat (industria textilă, farmaceutică, parfumurilor, tutunului, celulozei și hârtiei).

Concentrația toxică pentru pește nu este mai mare de 10 mg/dm3, pentru E. coli - 0,25 mg/dm3.

Etilenglicolul este foarte toxic. Când este ingerată, acționează în principal asupra sistemului nervos central și rinichilor și provoacă, de asemenea, hemoliza globulelor roșii. De asemenea, sunt toxici metaboliții etilenglicolului - aldehide și acid oxalic, care provoacă formarea și acumularea de oxalați de calciu în rinichi.

Acizi organici

Acizii organici se numără printre cele mai comune componente ale apelor naturale de diverse origini și constituie adesea o parte semnificativă a materiei organice totale din aceste ape. Compoziția acizilor organici și concentrația acestora sunt determinate, pe de o parte, de procese intra-rezervoare asociate cu activitatea vitală a algelor, bacteriilor și organismelor animale, iar pe de altă parte, de furnizarea acestor substanțe din exterior.

Acizii organici se formează datorită următoarelor procese intra-rezervor:

secreții intravitale ca urmare a proceselor fiziologice normale ale celulelor sănătoase;

descărcarea post-mortem asociată cu moartea și degradarea celulelor;

secreții comunitare asociate cu interacțiunea biochimică a diferitelor organisme, cum ar fi algele și bacteriile;

descompunerea enzimatică a substanțelor organice cu greutate moleculară mare, cum ar fi hidrocarburile, proteinele și lipidele.

Pătrunderea acizilor organici în corpurile de apă din exterior este posibilă cu scurgeri de suprafață, în special în timpul apelor mari și inundațiilor, cu precipitații, ape uzate industriale și menajere și cu apa deversată din câmpurile irigate.

Acizi volatili

Acizii volatili înseamnă suma concentrațiilor de acizi formic și acetic.

Acid formic

În apele naturale, acidul formic se formează în cantități mici în timpul proceselor de activitate vitală și de descompunere post-mortem a organismelor acvatice și de transformare biochimică a substanțelor organice conținute în apă. Concentrația sa crescută este asociată cu intrarea în corpurile de apă a apelor uzate de la întreprinderile producătoare de formaldehidă și materiale plastice pe baza acesteia.

Acidul formic migrează în principal în stare dizolvată, sub formă de ioni și molecule nedisociate, relația cantitativă dintre care este determinată de constanta de disociere K25°C = 2.4.10-4 și valorile pH-ului. Când acidul formic intră în corpurile de apă, este distrus în principal sub influența proceselor biochimice.

Acid acetic Acid propionic

Acidul propionic poate pătrunde în apele naturale cu ape uzate din industria chimică.

Acidul propionic poate înrăutăți proprietățile organoleptice ale apei, dându-i un miros și un gust astringent-astringent. Cel mai semnificativ efect al acidului propionic este asupra regimului sanitar al corpurilor de apă și, în primul rând, asupra proceselor de BOD și regimul oxigenului. Oxidarea biochimică completă a 1 mg de acid propionic necesită 1,21 -1,25 mg de oxigen molecular.

Acid butiric Acid lactic

În apele naturale, acidul lactic este prezent în concentrații de micrograme ca urmare a formării în procesele vitale și a descompunerii post-mortem a organismelor acvatice și a transformării biochimice a substanțelor organice conținute în apă.

Acidul lactic se găsește în apă predominant în stare dizolvată sub formă de ioni și molecule nedisociate, raportul cantitativ între care este determinat de constanta de disociere K25°C = 3,10-4 și depinde de pH-ul mediului. Acidul lactic migrează parțial sub formă de compuși complecși cu metale grele.

Concentrația de acid lactic este supusă unor schimbări sezoniere vizibile, care sunt determinate în principal de intensitatea proceselor biochimice care au loc în apă.

Acid benzoic

În apele naturale nepoluate, acidul benzoic se formează în cantități mici în cursul proceselor de viață ale organismelor acvatice și al descompunerii lor post-mortem. Principala sursă a cantităților mari de acid benzoic care intră în corpurile de apă este apele uzate din întreprinderile industriale, deoarece acidul benzoic și diferiții săi derivați sunt utilizați pe scară largă în conservarea alimentelor, în industria parfumurilor, pentru sinteza coloranților etc.

Acidul benzoic este foarte solubil în apă, iar conținutul său în apele de suprafață va fi determinat de concentrația apelor uzate evacuate și de viteza de oxidare biochimică.

Acidul benzoic nu are practic proprietăți toxice. Efectul său nefavorabil asupra rezervorului este asociat cu modificări ale regimului de oxigen și ale pH-ului apei.

Acizi humici

Acizii humici și fulvici, numiți în mod colectiv acizi humici, formează adesea o proporție semnificativă din materia organică a apelor naturale și sunt amestecuri complexe de compuși cu molecule înalte stabili biochimic.

Principala sursă de acizi humici care intră în apele naturale sunt solurile și turbării, din care sunt spălate de ploaie și apele de mlaștină. O parte semnificativă a acizilor humici este introdusă în corpurile de apă împreună cu praful și se formează direct în corpul de apă în timpul transformării „materiei organice vii”.

Acizii humici din apele de suprafață sunt în stări dizolvate, suspendate și coloidale, relațiile dintre care sunt determinate de compoziția chimică a apei, pH-ul, situația biologică din rezervor și alți factori.

Prezența grupărilor carboxil și fenolhidroxil și a grupărilor amino în structura acizilor fulvici și humici contribuie la formarea compușilor complecși puternici ai acizilor humici cu metale. Unii dintre acizii humici sunt sub formă de săruri ușor disociate - humați și fulvați. În apele acide este posibilă existența unor forme libere de acizi humic și fulvic.

Acizii humici afectează în mod semnificativ proprietățile organoleptice ale apei, creând un gust și un miros neplăcut, făcând dificilă dezinfectarea și obținerea apei în special pură și accelerând coroziunea metalelor. De asemenea, influențează starea și stabilitatea sistemului carbonatic, echilibrele ionice și de fază și distribuția formelor migratoare ale microelementelor. Un conținut crescut de acizi humici poate avea un impact negativ asupra dezvoltării organismelor acvatice și animale, ca urmare a scăderii accentuate a concentrației de oxigen dizolvat în rezervor, care merge spre oxidarea acestora și efectul lor distructiv asupra stabilității. de vitamine. În același timp, descompunerea acizilor humici produce o cantitate semnificativă de produse valoroase pentru organismele acvatice, iar complexele lor organominerale reprezintă cea mai ușor digerabilă formă de nutriție a plantelor cu microelemente.

Acizi din sol: acizii humici (în mediu alcalin) și în special acizii fulvici foarte solubili joacă cel mai mare rol în migrarea metalelor grele.

Acizi humici

Acizii humici conțin structuri ciclice și diverse grupe funcționale (grupe hidroxil, carbonil, carboxil, amino etc.). Greutatea lor moleculară variază într-un interval larg (de la 500 la 200.000 sau mai mult). Greutatea moleculară relativă se presupune în mod convențional a fi 1300-1500.

Acizi fulvici

Acizii fulvici fac parte din acizii humici care nu precipită în timpul neutralizării substanțelor organice extrase din turbă și cărbune brun prin tratare cu alcalii din soluție. Acizii fulvici sunt compuși de tipul acidului hidroxicarboxilic cu un conținut relativ scăzut de carbon și proprietăți acide mai pronunțate.

Azot organic

Prin „azot organic” înțelegem azotul care face parte din substanțele organice, precum proteinele și proteinele, polipeptidele (compuși cu greutate moleculară mare), aminoacizi, amine, amide, uree (compuși cu greutate moleculară mică).

O parte semnificativă a compușilor organici care conțin azot intră în apele naturale în timpul morții organismelor, în principal fitoplanctonului, și al dezintegrarii celulelor acestora. Concentrația acestor compuși este determinată de biomasa organismelor acvatice și de viteza acestor procese. O altă sursă importantă de substanțe organice care conțin azot este eliberarea lor intravitală de către organismele acvatice. Sursele semnificative de compuși care conțin azot includ și precipitațiile atmosferice, în care concentrația de substanțe organice care conțin azot este apropiată de cea observată în apele de suprafață. O creștere semnificativă a concentrației acestor compuși este adesea asociată cu pătrunderea apelor uzate industriale, agricole și menajere în corpurile de apă.

Uree

Ureea (ureea), fiind unul dintre deșeurile importante ale organismelor acvatice, este prezentă în apele naturale în concentrații notabile: până la 10-50% din cantitatea de compuși organici care conțin azot în termeni de azot. Cantități semnificative de uree intră în corpurile de apă cu apele uzate menajere, cu ape colectoare, precum și cu scurgeri de suprafață în zonele în care este folosită ca îngrășământ cu azot. Ureea se poate acumula în apele naturale ca rezultat al proceselor biochimice naturale ca produs metabolic al organismelor acvatice sau poate fi produsă de plante, ciuperci și bacterii ca produs al legăturii amoniacului format în timpul disimilării proteinelor. Procesele enzimatice extraorganisme au un impact semnificativ asupra concentrației de uree. Sub acțiunea enzimelor, mononucleotidele organismelor moarte se descompun cu formarea de baze purinice și pirimidinice, care la rândul lor se descompun prin procese microbiologice în uree și amoniac. Sub acțiunea unei enzime specifice (urează), ureea se descompune în ion de amoniu și este consumată de organismele vegetale acvatice.

O creștere a concentrației de uree poate indica contaminarea unui corp de apă cu ape uzate agricole și menajere. Este de obicei însoțită de o intensificare a proceselor de utilizare a ureei de către organismele acvatice și de consumul de oxigen, ducând la o deteriorare a regimului de oxigen.

Amine

Principalele surse de formare și intrare a aminelor în apele naturale includ:

decarboxilarea în timpul descompunerii substanțelor proteice sub influența decarboxilazelor bacteriene și fungice și a aminării;

alge;

precipitare;

ape uzate de la instalațiile de vopsire cu anilină.

Aminele sunt prezente predominant în stare dizolvată și parțial în stare sorbită. Cu unele metale pot forma compuși complecși destul de stabili.

Aminele sunt toxice. Este în general acceptat că aminele alifatice primare sunt mai toxice decât aminele secundare și terțiare, diaminele sunt mai toxice decât monoaminele; aminele alifatice izomerice sunt mai toxice decât aminele alifatice cu structură normală; monoaminele sunt mai susceptibile de a fi hepatotoxice, iar diaminele sunt mai susceptibile de a fi nefrotoxice. Dintre aminele alifatice, aminele nesaturate se caracterizează prin cea mai mare toxicitate și pericol potențial datorită capacității lor cele mai pronunțate de a inhiba activitatea aminoxidazelor.

Aminele, prezente în corpurile de apă, afectează negativ proprietățile organoleptice ale apei și pot agrava fenomenele morții.

Anilină

Anilina este o amină aromatică și este un lichid incolor cu un miros caracteristic.

Anilina poate pătrunde în apele de suprafață cu apele uzate din fabrici chimice (coloranți și pesticide) și farmaceutice.

Anilina are capacitatea de a oxida hemoglobina în methemoglobină. Urotropina

Hexametilentetramină - (CH2)6N4

Nitrobenzen

Nitrobenzenul este un lichid uleios incolor sau galben-verzui, cu miros de migdale amare.

Nitrobenzenul este toxic, pătrunde în piele, are un efect puternic asupra sistemului nervos central, perturbă metabolismul, provoacă boli hepatice și oxidează hemoglobina în methemoglobină.

sulf organic Metil mercaptan

Metil mercaptanul este un produs metabolic al celulelor vii. De asemenea, vine cu apă uzată de la întreprinderile din industria celulozei (0,05 - 0,08 mg/dm3).

Într-o soluție apoasă, metil mercaptanul este un acid slab și se disociază parțial (gradul de disociere depinde de pH-ul mediului). La pH 10,5, 50% din metil mercaptan este sub formă ionică; la pH 13, are loc disocierea completă. Metil mercaptanul este stabil mai puțin de 12 ore și formează săruri - mercaptide.

sulfură de dimetil

Sulfura de dimetil este eliberată de alge (Oedogonium, Ulothrix) în timpul proceselor fiziologice normale care sunt esențiale în ciclul sulfului. Sulfura de dimetil poate pătrunde și în apele de suprafață cu apele uzate de la întreprinderile din industria celulozei (0,05 - 0,08 mg/dm3).

Sulfura de dimetil nu poate fi păstrată în apă pentru o perioadă lungă de timp (stabilă de la 3 la 15 zile). Ea suferă parțial transformări cu participarea algelor și a microorganismelor și se evaporă în principal în aer.

La concentrații de 1-10 μg/dm3, sulfura de dimetil are activitate mutagenă slabă.

Disulfură de dimetil

Disulfura de dimetil se formează în celulele diferiților reprezentanți ai florei și faunei în timpul metabolismului compușilor organosulfurați și poate fi, de asemenea, furnizată cu apă uzată de la întreprinderile din industria celulozei.

Compuși carbonilici

Compușii carbonilici includ compuși care conțin grupări carbonil și carboxil (aldehide, cetone, cetoacizi, substanțe semifuncționale care conțin carbonil).

În apele naturale, compușii carbonilici pot apărea ca urmare a secrețiilor intravitale de alge, oxidării biochimice și fotochimice a alcoolilor și acizilor organici, descompunerea substanțelor organice precum lignina și metabolismul bacteriobentosului. Prezența constantă a compușilor carbonilici printre compușii oxigenați ai petrolului și în apa în contact cu depozitele de hidrocarburi ne permite să-l considerăm pe acesta din urmă drept una dintre sursele de îmbogățire a apelor naturale cu aceste substanțe. Plantele terestre sunt, de asemenea, o sursă de compuși carbonilici, în care se formează aldehide și cetone din seria alifatică și derivați furani. O parte semnificativă de aldehide și cetone intră în apele naturale ca urmare a activității umane.

Principalii factori care determină scăderea concentrației compușilor carbonilici sunt capacitatea acestora de a se oxida, volatilitatea și valoarea trofică relativ ridicată a anumitor grupe de substanțe care conțin carbonil.

Acetonă

Acetona intră în apele naturale cu ape uzate din industria farmaceutică, lemn-chimică, producția de lacuri și vopsele, materiale plastice, folie, acetilenă, acetaldehidă, acid acetic, plexiglas, fenol, acetonă.

La concentrații de 40-70 mg/dm3, acetona dă apei un miros, iar 80 mg/dm3 - un gust. În apă, acetona nu este stabilă - la concentrații de 20 mg/dm3 dispare în a șaptea zi.

Acetona are o toxicitate relativ scăzută pentru organismele acvatice. Concentrațiile toxice pentru dafnia tânără sunt de 8300, pentru adulți - 12900 mg/dm3; la 9300 mg/dm3 daphnia mor după 16 ore.

Acetona este un medicament care afectează toate părțile sistemului nervos central. În plus, are un efect embriotoxic.

Formaldehidă

Formaldehida intră în mediul acvatic cu apele uzate industriale și municipale. Se găsește în apele uzate din producția de sinteză organică de bază, materiale plastice, lacuri, vopsele, medicamente, piele, textile și industria celulozei și hârtiei.

Prezența formaldehidei a fost înregistrată în apele pluviale din zonele urbane. Formaldehida este un agent reducător puternic. Se condensează cu amine și formează metanamină cu amoniacul. Într-un mediu acvatic, formaldehida este supusă biodegradării. În condiții aerobe la 20°C, descompunerea durează aproximativ 30 de ore, în condiții anaerobe - aproximativ 48 de ore. Formaldehida nu se descompune în apă sterilă. Biodegradarea in mediul acvatic este cauzata de actiunea Pseudomonas, Flavobacterium, Mycobacterium, Zanthomonas.

Concentrația subprag care nu afectează regimul sanitar al corpurilor de apă și microflora saprofită este de 5 mg/dm3; concentrația maximă care nu provoacă perturbarea proceselor biochimice în timpul expunerii constante pentru un timp arbitrar lung este de 5 mg/dm3, concentrația maximă care nu afectează funcționarea instalațiilor de tratare biologică este de 1000 mg/dm3.

DBO5 = 0,68 mg/dm3, DBO total = 0,72 mg/dm3, COD = 1,07 mg/dm3. Mirosul se simte la 20 mg/dm3.

La 10 mg/dm3, formaldehida are un efect toxic asupra celor mai sensibile specii de pești. La 0,24 mg/dm3, țesuturile de pește capătă un miros neplăcut.

Formaldehida are un efect toxic general, provocând leziuni ale sistemului nervos central, plămânilor, ficatului, rinichilor și organelor vizuale. Posibil efect de resorbție a pielii. Formaldehida are un efect iritant, alergen, mutagen, sensibilizant și cancerigen.

Carbohidrați

Carbohidrații sunt un grup de compuși organici care include monozaharidele, derivații acestora și produșii de condensare - oligozaharide și polizaharide. Carbohidrații pătrund în apele de suprafață în principal ca urmare a proceselor de eliberare intravitală de către organismele acvatice și a descompunerii lor postmortem. Cantități semnificative de carbohidrați dizolvați pătrund în corpurile de apă cu scurgere de suprafață ca urmare a scurgerii lor din sol, turbării, roci, cu precipitații și cu ape uzate din drojdie, bere, zahăr, celuloză și hârtie și alte fabrici.

În apele de suprafață, carbohidrații sunt dizolvați și suspendați sub formă de zaharuri reducătoare libere (un amestec de mono, di- și trizaharide) și carbohidrați complecși.

Literatură:

„Indicatori hidrochimici ai stării mediului”. Autori: T.V. Guseva, Y.P. Molchanova, E.A. Zaika, V.N. Vinichenko, E.M. Averochkin

Pe baza producției primare, acestea se împart în oligotrofe (productive scăzute), mezotrofe (productive medii), eutrofice (foarte productive) și hipereutrofice (prea productive). 3. Saprobitatea corpurilor de apă Gradul de poluare a corpurilor de apă cu substanţe organice este determinat de saprobitatea acestora (sapros-în descompunere), iar ramura hidroecologiei care studiază o astfel de poluare este saprobiologia. Organismele acvatice...

Uleiul, studiat la diferite niveluri - de la proprietăți fizice și chimice generale până la reacții moleculare - a stat la baza metodologiei dezvoltate pentru studierea materiei organice a geosistemelor contaminate cu petrol și a fost folosit pentru identificarea surselor de poluare cu hidrocarburi în captarea apei Usolka. Prezența produselor petroliere în compoziția acvabitumoizilor în apele de suprafață și subterane de captare a apei...

UNIVERSITATEA NAȚIONALĂ DONETSK

FACULTATEA DE CHIMIE

DEPARTAMENTUL DE CHIMIE ORGANICA

Introducere…………………………………………………………….3

Revizuire de literatura. Clasificare și proprietăți

ape uzate…………………………………………………………………………5

Starea fizică a apelor uzate……………….….8

Compoziția apei uzate…………………………………………………………….10 Contaminarea bacteriană a apelor uzate………….11

Rezervor ca rezervor de apă uzată……………………………..11

Metode de purificare a EPS……………………………………………………12

Curățarea mecanică a EPS………………………………………………..13

Purificarea fizico-chimică a EPS……………………………14

Analiza chimică a PSV………………………………………..16

Determinarea substanțelor organice

prin cromatografie…………………………….………..18

Determinarea compușilor organici

prin spectrometrie de masă………………………….……….19

Metode de testare chimică de analiză……………………………….20

Partea practică.

Metoda cromatografiei în gaze………………………………………..24

Metoda spectroscopiei de masă……………………………………..26

Concluzii………………………………………………………………………………….27

Referințe………………………………………..28

Introducere

Apa este cea mai valoroasă resursă naturală. Joacă un rol excepțional în procesele metabolice care stau la baza vieții. Apa are o mare importanță în producția industrială și agricolă. Este bine cunoscut faptul că este necesar pentru nevoile de zi cu zi ale oamenilor, tuturor plantelor și animalelor. Servește ca habitat pentru multe creaturi vii. Creșterea orașelor, dezvoltarea rapidă a industriei, intensificarea agriculturii, o extindere semnificativă a suprafețelor irigate, îmbunătățirea condițiilor culturale și de viață și o serie de alți factori complică tot mai mult problemele de alimentare cu apă.

Cererea de apă este enormă și crește în fiecare an. Consumul anual de apă pe glob pentru toate tipurile de alimentare cu apă este de 3300-3500 km3. Mai mult, 70% din totalul consumului de apă este folosit în agricultură. Industria chimică și a celulozei și hârtiei, metalurgia feroasă și neferoasă consumă multă apă. Dezvoltarea energiei duce, de asemenea, la o creștere bruscă a cererii de apă. O cantitate semnificativă de apă este cheltuită pentru nevoile industriei zootehnice, precum și pentru nevoile casnice ale populației. Cea mai mare parte a apei, după ce a fost folosită pentru nevoile casnice, este returnată râurilor sub formă de ape uzate.

Lipsa de apă proaspătă devine deja o problemă globală. Nevoile din ce în ce mai mari ale industriei și agriculturii pentru apă obligă toate țările și oamenii de știință din întreaga lume să caute diferite mijloace pentru a rezolva această problemă.

În etapa actuală se determină următoarele direcții de utilizare rațională a resurselor de apă: utilizarea mai completă și reproducerea extinsă a resurselor de apă dulce; dezvoltarea de noi procese tehnologice pentru prevenirea poluării corpurilor de apă și reducerea la minimum a consumului de apă dulce.

Dezvoltarea rapidă a industriei creează nevoia de a preveni impactul negativ al apelor uzate industriale (IWW) asupra corpurilor de apă. Datorită diversității extreme a compoziției, proprietăților și debitelor apelor uzate din întreprinderile industriale, este necesar să se utilizeze metode specifice, precum și facilități pentru tratarea locală, preliminară și completă a acestor ape. Una dintre direcțiile principale ale progresului științific și tehnologic este crearea de procese tehnologice cu deșeuri reduse și fără deșeuri.

Scopul lucrării este familiarizarea cu literatura despre metodele de tratare a apelor uzate.

Revizuire de literatura
1.1.Clasificarea și proprietățile apelor uzate
Apele uzate contaminate de origine minerală, organică și bacteriană intră în rețeaua de canalizare.

Contaminanții minerali includ: nisip; particule de argilă; minereu și particule de zgură; săruri, acizi, alcaline și alte substanțe dizolvate în apă.

Contaminantii organici sunt de origine vegetala si animala. La legume includ resturile de plante, fructe, legume și cereale, hârtie, uleiuri vegetale, substanțe humice și multe altele. Principalul element chimic inclus în acești contaminanți este carbonul. La poluarea de origine animală includ secreții fiziologice ale animalelor și oamenilor, resturi de mușchi și țesuturi grase ale animalelor, acizi organici și multe altele. Principalul element chimic al acestor poluanți este azotul. Apa menajera contine aproximativ 60% poluanti organici si 40% poluanti minerali. În PSV, aceste rapoarte pot fi diferite și pot varia în funcție de tipul de materii prime procesate și de procesul de producție.

La contaminarea bacteriană includ microorganisme vii - ciuperci de drojdie și mucegai și diverse bacterii. Apele uzate menajere conțin astfel de bacterii patogene (patogene) - agenți patogeni de febră tifoidă, paratifoidă, dizenterie, antrax etc., precum și ouă de helminți (viermi) care intră în apele uzate cu secrețiile oamenilor și animalelor. Agenții patogeni sunt de asemenea conținuți în unele PSV. De exemplu, în apele uzate de la tăbăcării, fabrici de prelucrare primară a lânii etc.

În funcție de originea, compoziția și caracteristicile de calitate ale contaminanților (impurități), apele uzate se împart în 3 mari categorii: menajere (casnice și fecale), industriale (industriale) și atmosferice.
Apele uzate menajere includ apa eliminată din toalete, băi, dușuri, bucătării, băi, spălătorii, cantine și spitale. Sunt poluate în principal cu deșeuri fiziologice și deșeuri menajere.
Apa uzată industrială este apa utilizată în diferite procese tehnologice (de exemplu, pentru spălarea materiilor prime și a produselor finite, răcirea unităților termice etc.), precum și apa pompată la suprafața pământului în timpul exploatării miniere. Apele uzate industriale din mai multe industrii sunt contaminate în principal cu deșeuri industriale, care pot conține substanțe toxice (de exemplu, acid cianhidric, fenol, compuși de arsenic, anilină, săruri de cupru, plumb, mercur etc.), precum și substanțe care conțin radioactiv. elemente; unele deşeuri au o anumită valoare (ca materii prime secundare). În funcție de cantitatea de impurități, apele uzate industriale sunt împărțite în poluate, care sunt supuse pretratării înainte de a fi eliberate în rezervor (sau înainte de reutilizare) și curățate condiționat (ușor poluate), eliberate în rezervor (sau refolosite în producție). ) fără tratament.
Ape uzate atmosferice - apa de ploaie si de topire (formata ca urmare a topirii ghetii si zapezii). După caracteristicile calitative ale poluării, în această categorie se încadrează și apa din udarea străzilor și a spațiilor verzi. Apele uzate atmosferice, care conțin predominant contaminanți minerali, sunt mai puțin periculoase din punct de vedere sanitar decât apele uzate menajere și industriale.
Gradul de contaminare a apelor uzate se apreciază prin concentrația de impurități, adică masa acestora pe unitatea de volum (în mg/l sau g/m3).
Compoziția apelor uzate menajere este mai mult sau mai puțin uniformă; concentrația de contaminanți în acestea depinde de cantitatea de apă de la robinet consumată (pe locuitor), adică de rata consumului de apă. Contaminanții din apele uzate menajere sunt de obicei împărțiți în: insolubili, formând suspensii mari (în care dimensiunea particulelor depășește 0,1 mm) sau suspensii, emulsii și spume (în care dimensiunile particulelor variază de la 0,1 mm la 0,1 μm), coloidale (cu dimensiuni ale particulelor variind de la 0,1 microni până la 1 nm), solubil (sub formă de particule dispersate molecular cu dimensiunea mai mică de 1 nm).
Există diferite tipuri de poluanți în apele uzate menajere: minerali, organici și biologici. Contaminanții minerali includ nisip, particule de zgură, particule de argilă, soluții de săruri minerale, acizi, alcalii și multe alte substanțe. Poluarea organică poate fi de origine vegetală sau animală. Legumele includ resturile de plante, fructe, legume, hârtie, uleiuri vegetale etc. Principalul element chimic al poluanților plantelor este carbonul.
Poluanții de origine animală sunt secreții fiziologice ale oamenilor și animalelor, resturi de țesut animal, substanțe adezive etc. Se caracterizează printr-un conținut semnificativ de azot. Contaminanții biologici includ diverse microorganisme, drojdii și ciuperci de mucegai, alge mici, bacterii, inclusiv cele patogene (agenți cauzatori ai febrei tifoide, febrei paratifoide, dizenteriei, antraxului etc.). Acest tip de poluare este caracteristică nu numai apelor uzate menajere, ci și unor tipuri de ape uzate industriale generate, de exemplu, în fabrici de prelucrare a cărnii, abatoare, tăbăcării, biofabrici etc. În ceea ce privește compoziția lor chimică, sunt poluanți organici, dar sunt separați într-un grup separat din cauza pericolului sanitar pe care îl creează atunci când sunt eliberați în corpurile de apă.
Apele uzate menajere conțin aproximativ 42% substanțe minerale (din cantitatea totală de poluanți), substanțe organice - aproximativ 58%; precipitarea solidelor în suspensie reprezintă 20%, suspensiile - 20%, coloizii - 10%, substanțele solubile - 50%.
Compoziția și gradul de contaminare a apelor uzate industriale este foarte diversă și depinde în principal de natura producției și de condițiile de utilizare a apei în procesele tehnologice.
Cantitatea de apă atmosferică variază semnificativ în funcție de condițiile climatice, teren, natura dezvoltării urbane, tipul de suprafață a drumului etc. Astfel, în orașele din partea europeană a Rusiei, scurgerea apei pluviale în medie o dată pe an poate ajunge la 100- 150 l/sec.1 ha. Scurgerea anuală a apei pluviale din intravilan este de 7-15 ori mai mică decât cea a apei menajere.

1.2 Starea fizică a apelor uzate
Starea fizică a apelor uzate este de trei tipuri:

Forma nedizolvată;

Aspect coloidal;

Vedere dizolvată.

Nedizolvat substanțele se găsesc în apele uzate sub formă de suspensie grosieră cu o dimensiune a particulelor mai mare de 100 de microni și sub formă de suspensie fină (emulsie) cu o dimensiune a particulelor de la 100 la 0,1 microni. Studiile arată că în apele uzate menajere cantitatea de solide în suspensie nedizolvate rămâne mai mult sau mai puțin constantă și este egală cu 65 g/zi de persoană care folosește canalul; din care 40g pot precipita in timpul decantarii.

Coloidal substanțele din apă au dimensiuni ale particulelor cuprinse între 0,1 și 0,001 microni. Compoziția fazei coloidale a apelor uzate menajere este influențată de componentele sale organice - proteine, grăsimi și carbohidrați, precum și produsele prelucrării lor fiziologice. Calitatea apei de la robinet, care conține cantități variate de carbonați, sulfați și fier, are, de asemenea, o mare influență.

Pe lângă azot și carbon, apele uzate conțin și cantități mari de sulf, fosfor, potasiu, sodiu, clor și fier. Aceste elemente chimice fac parte din substanțele organice sau minerale găsite în apele uzate în stare nedizolvată, coloidală sau dizolvată. Cantitatea acestor substanțe introduse cu contaminanți în apele uzate poate varia și depinde de natura formării.

Cu toate acestea, pentru apele uzate menajere, cantitatea de substanțe chimice introduse de persoană rămâne mai mult sau mai puțin constantă. Deci, de persoană pe zi există (g):

Tabel 1. Produse chimice contribuite de poluare per persoană

Concentrația acestor substanțe în apele uzate (mg/l) variază în funcție de gradul de diluare a contaminanților cu apă: cu cât rata de eliminare a apei este mai mare, cu atât concentrația este mai mică. Conținutul de fier și sulfați din apele uzate depinde în principal de prezența acestora în apa de la robinet.

Cantitatea celor de mai sus, precum și a altor ingrediente care intră în EPS cu contaminanți, variază foarte mult și depinde nu numai de conținutul acestora în apa de la robinet diluată și produsul procesat, ci și de procesul de producție, de regimul apei care intră în producție. rețea și alte motive. In consecinta, pentru acest tip de productie se poate stabili doar o cantitate aproximativa de poluanti continuti in EPS evacuat. Atunci când proiectați un sistem de canalizare industrial, este necesar să aveți date din analiza PSV și numai dacă astfel de date nu pot fi obținute, puteți utiliza date din industrii similare.

1. 
   Compoziția apelor uzate

Compoziția și cantitatea de PSV sunt diferite. Chiar și întreprinderile de același tip, precum tăbăcăriile, în funcție de natura procesului tehnologic, pot evacua ape uzate de diferite compoziții și în cantități diferite.

Unele EPS nu conțin mai mulți contaminanți decât deșeurile menajere, dar altele conțin mult mai mulți. Astfel, apa din fabricile de prelucrare a minereului conține până la 25.000 mg/l de particule în suspensie, de la instalațiile de spălat lână - până la 20.000 mg/l.

EPS sunt împărțite în condiții curate și contaminate. Apele curate condiționat sunt adesea cele care au fost folosite pentru răcire; se schimbă cu greu, ci doar se încălzesc.

Apele industriale contaminate se împart în grupe care conţin anumiţi contaminanţi: a) predominant minerale; b) predominant organic, mineral; c) substanţe organice, toxice.

În funcție de concentrația de contaminanți, EPS poate fi foarte concentrat sau slab concentrat. În funcție de reacția activă a apei, apele industriale în funcție de gradul de agresivitate se împart în ape slab agresive (slab acide cu pH = 6 - 6,6 și ușor alcaline cu pH = 8 - 9) și foarte agresive (cu pH 9). ).

1. 
   Contaminarea bacteriană a apelor uzate

Flora și fauna apelor uzate sunt reprezentate de bacterii, viruși, bacteriofagi, helminți și ciuperci. Lichidul rezidual conține un număr foarte mare de bacterii: în 1 ml de apă uzată pot fi până la 1 miliard dintre ele.

Cele mai multe dintre aceste bacterii aparțin categoriei bacteriilor inofensive (bacteriile saprofite) care se înmulțesc pe un mediu organic mort, dar există și acelea care se înmulțesc și trăiesc pe materie vie (bacteriile patogene), distrugând un organism viu în procesul vitalului lor. activitate. Microorganismele patogene găsite în apele reziduale urbane includ febra tifoidă, febra paratifoidă, dizenteria, febra apei, tularemia etc.

Prezența unui tip special de bacterii în ea - grupul E. coli - indică faptul că apa este contaminată cu bacterii patogene. Aceste bacterii nu sunt patogene, dar prezența lor indică faptul că pot exista bacterii patogene în apă. Pentru a evalua gradul de contaminare a apei cu bacterii patogene, se determină titrul coli, adică. cea mai mică cantitate de apă pe ml care conține o E. coli. Deci, dacă titrul de E. coli este 100, aceasta înseamnă că 10 ml din apă testată conține o E. coli. Cu un titru de 0,1, numărul de bacterii din 1 ml este 10 etc. Pentru apele uzate municipale, titrul de E. coli nu depășește de obicei 0,000001. Uneori se determină indicele coli sau numărul de E. coli într-un litru de apă.

1. 
   Rezervor ca receptor de apă uzată

Majoritatea recipientelor de apă uzată sunt rezervoare. Apele uzate trebuie purificate parțial sau complet înainte de a fi evacuate în rezervor. Cu toate acestea, rezervorul conține o anumită cantitate de oxigen, care poate fi utilizat parțial pentru a oxida materia organică care intră în el împreună cu apa uzată; rezervorul are o anumită capacitate de curățare, de ex. în ea, cu ajutorul microorganismelor - mineralizatoare, substanțele organice pot fi oxidate, dar conținutul de oxigen dizolvat în apă va scădea. Știind acest lucru, puteți reduce gradul de epurare a apelor uzate la stațiile de epurare înainte de a le descărca într-un rezervor.

Capacitatea rezervoarelor, în special a râurilor, de a primi mase mari de ape uzate nu trebuie exagerată, chiar dacă echilibrul de oxigen permite o astfel de descărcare fără tratare finală. Orice corp de apă, chiar și unul mic, este folosit pentru scăldat în masă și are semnificație arhitecturală, decorativă și sanitară.

1. 
   Metode de purificare EPS

PSV-urile sunt de obicei împărțite în 3 grupuri principale:

1. 
   Ape curate utilizate de obicei pentru răcire;
2. 
   Ape ușor poluate, sau relativ curate, generate de spălarea produselor finite;
3. 
   Ape murdare.

Apele curate și ușor contaminate pot fi trimise la un sistem de reciclare a apei sau folosite pentru a dilua apele contaminate pentru a reduce concentrația de poluare. Deversarea separată a ESW și purificarea separată a acestor ape prin una sau alta metodă sunt adesea folosite înainte de descărcarea în rezervor. Acest lucru este justificat din punct de vedere economic.

Următoarele metode sunt utilizate pentru a purifica EPS:

1. 
   Curățare mecanică.
2. 
   Curățare fizico-chimică.
3. 
   Curățare chimică.
4. 
   Tratament biologic.

Când sunt utilizate împreună, metoda de tratare și neutralizare a apelor uzate se numește combinată. Utilizarea unei anumite metode în fiecare caz specific este determinată de natura contaminării și de gradul de nocivitate al impurităților.
1.6.1. Curățarea mecanică a EPS
Purificarea mecanică a EPS are scopul de a separa impuritățile nedizolvate și parțial coloidale din acestea. Metodele de curățare mecanică includ: a) filtrarea; b) decontare; c) filtrare; d) îndepărtarea impurităților nedizolvate din hidrocicloane și centrifuge.

Strecurare folosit pentru a separa substanțele plutitoare mari și contaminanții mai mici, în principal fibroși, de lichidul rezidual. Pentru a separa substanțele mari, se folosesc grătare, iar cele mai mici - site. Grilele de precurățare sunt necesare pentru toate stațiile de epurare. Sitele sunt folosite ca dispozitive independente, după care EPS poate fi descărcat fie într-un rezervor, fie în rețeaua de canalizare a orașului.

Prin apărare izolați contaminanții nedizolvați și parțial coloidali de origine minerală și organică din EPS. Prin decantare, este posibilă separarea din apele uzate atât a particulelor cu o greutate specifică mai mare decât a apei (se scufundă), cât și a particulelor cu o greutate specifică mai mică (plutitoare). Rezervoarele de decantare pentru purificarea EPS pot fi structuri independente, unde procesul de purificare se termină, sau structuri destinate doar epurării preliminare. Pentru a separa impuritățile insolubile care se scufundă, se folosesc atât rezervoare de decantare orizontale, cât și radiale; designul lor diferă puțin de rezervoarele de decantare utilizate pentru limpezirea apelor uzate menajere.

Filtrare servește la reținerea materiei în suspensie care nu s-au așezat în timpul depunerii. Se folosesc filtre cu nisip, filtre cu diatomite și filtre cu plasă cu strat filtrant.

Filtre de nisip utilizat pentru conținut scăzut de solide în suspensie. Filtrele cu două straturi s-au dovedit bine. Stratul inferior de încărcare este nisip cu granulație de 1 - 2 mm, iar stratul superior este așchii de antracit. Apa uzată este furnizată de sus, apoi este furnizată apă de clătire și apa murdară este evacuată.

Filtre de diatomit.În aceste filtre, lichidul rezidual este filtrat printr-un strat subțire de pământ de diatomee aplicat pe suprafețele poroase. Ceramica, plasa metalică și țesătura sunt folosite ca materiale poroase. Se folosesc și compoziții artificiale sub formă de pulbere din pământ de diatomee cu capacitate mare de adsorbție. Astfel de filtre oferă un efect de curățare ridicat.

Hidrociclonii folosit pentru limpezirea apelor uzate și îngroșarea nămolului. Sunt deschise și sub presiune. Hidrociclonii deschisi sunt utilizați pentru a separa depunerile structurale și impuritățile plutitoare grosiere din apele uzate. Hidrociclonii sub presiune sunt utilizați pentru a separa numai impuritățile structurale grosiere, rezistente la agregate și decantare din apele uzate. Hidrocicloanele deschise sunt disponibile fără dispozitive interne, cu o diafragmă și un despărțitor cilindric și cu mai multe niveluri. Acestea din urmă sunt folosite pentru a separa impuritățile grosiere grele, care nu se aglomera și produsele petroliere.
1.6.2. Purificarea fizico-chimică a EPS

Metodele de purificare fizico-chimică includ: a) extracția; b) sorbtie; c) cristalizare; d) flotare.

A) Extracție. Esența metodei de extracție pentru epurarea apelor uzate industriale este următoarea. Atunci când se amestecă lichide reciproc insolubile, poluanții conținuti în ele sunt distribuite în aceste lichide în funcție de solubilitatea lor.

Dacă apa uzată conține fenol, atunci pentru a o separa, apa poate fi amestecată cu benzen (un solvent), în care fenolul se dizolvă într-o măsură mult mai mare. Astfel, prin tratarea secvenţială a apei cu benzen, este posibil să se realizeze îndepărtarea aproape completă a fenolului din apă.

Ca solvenți sunt utilizate de obicei diverse substanțe organice: benzen, tetraclorura de carbon etc.

Extracția se realizează în rezervoare extractoare metalice sub formă de coloane cu duze. Un solvent este furnizat de jos, a cărui greutate specifică este mai mică decât greutatea specifică a apei, drept urmare solventul se ridică în sus. Apa uzată contaminată este furnizată de sus. Straturile de apă, care întâlnesc un solvent pe drum, eliberează treptat poluanții apei. Apa purificată de contaminanți este evacuată de jos. Această tehnică, în special, poate purifica EPS care conține fenol.

B) sorbția. Acest proces constă în faptul că contaminanții din lichidul rezidual sunt absorbiți de corpul solid (adsorbție), depuși pe suprafața sa dezvoltată activ (adsorbție) sau intră într-o interacțiune chimică cu acesta (chimisorbție). Adsorbția este folosită cel mai adesea pentru a purifica EPS. În acest caz, la lichidul rezidual care urmează să fie tratat se adaugă un sorbent zdrobit (corp solid) și se amestecă cu apa reziduală. Apoi sorbentul, saturat cu contaminanți, este separat de apă prin decantare sau filtrare. Mai des, apa uzată purificată este trecută continuu printr-un filtru încărcat cu sorbant. Se folosesc următorii adsorbanți: cărbune activ, briză de cocs, turbă, caolin, rumeguș, cenușă etc. Cea mai bună, dar cea mai scumpă substanță este cărbunele activ.

Metoda de sorbție poate fi utilizată, de exemplu, pentru purificarea EPS din stațiile de generare a gazelor care conțin fenol, precum și EPS care conțin arsenic, hidrogen sulfurat etc.

c) Cristalizarea. Această metodă de curățare poate fi utilizată numai dacă există o concentrație semnificativă de contaminanți în EPS și capacitatea acestora de a forma cristale. De obicei, procesul preliminar este evaporarea apei uzate pentru a crea o concentrație crescută de contaminanți la care este posibilă cristalizarea. Pentru a accelera procesul de cristalizare a contaminanților, apa uzată este răcită și amestecată. Evaporarea și cristalizarea apelor uzate se realizează de obicei în iazuri și rezervoare naturale. Această metodă de purificare a EPS este neeconomică și, prin urmare, nu este utilizată pe scară largă.

D) Flotația. Procesul se bazează pe plutirea particulelor dispersate împreună cu bule de aer. Este folosit cu succes într-o serie de ramuri ale tehnologiei și pentru purificarea EPS. Procesul de flotație implică molecule de particule insolubile care se lipesc de bulele de aer și plutesc împreună la suprafață. Succesul flotației depinde în mare măsură de dimensiunea suprafeței bulelor de aer și de zona de contact a acestora cu particulele solide. Pentru a crește efectul de flotație, se introduc reactivi în apă.
1.6.3 Analiza chimică a EPS
Compoziția apelor uzate, chiar și calitatea acesteia, este adesea dificil de prezis. Acest lucru se aplică în primul rând apelor uzate după tratarea chimică și biochimică, deoarece în rezultat se formează noi compuși chimici. Prin urmare, de regulă, adecvarea chiar și a metodelor destul de bine testate pentru determinarea componentelor individuale și a schemelor de analiză ar trebui mai întâi verificată.

Principalele cerințe pentru metodele de analiză a apelor uzate sunt selectivitatea ridicată, altfel pot apărea erori sistematice care distorsionează complet rezultatul studiului. Sensibilitatea analizei este mai puțin importantă, deoarece pot fi luate volume mari de apă analizată sau poate fi utilizată o metodă adecvată de concentrare a componentului care se determină.

Pentru concentrarea componentelor care se determină în apele reziduale, se utilizează extracția, evaporarea, distilarea, sorbția, coprecipitarea și înghețarea apei.

Tabel 2. Scheme de separare a componentelor apei uzate cu un conținut ridicat de substanțe organice volatile.

Opțiunea 1	Proba se acidulează cu H2S04 până la o reacție ușor acidă, se distilă cu abur până se obține un mic reziduu
	Distilat 1: acizi volatili și neutri Se alcalinizează și se distilează din nou cu abur până se obține un mic reziduu.	Reziduul 1: acizi nevolatili, amine sulfați, fenoli și neutri
		Reziduul 2: săruri de sodiu ale acizilor volatili, fenoli
Opțiunea 2	Proba se alcalinizează și se distilă cu abur până se obține un mic reziduu.
	Distilat 1: baze volatile și neutre	Reziduul 1: săruri ale acizilor volatili și nevolatili
	Se acidulează și se distilează cu abur până se obține un mic reziduu.
	Distilat 2: compuși neutri volatili	Reziduul 2: sărurile bazelor volatile. Se amestecă și se extrage cu eter

Tabelul 3. Schema de separare a componentelor apelor uzate organice cu conținut scăzut de volatilitate

Adăugați NaCl și HCl la o probă (25-100 ml) de apă uzată până când este saturată la o concentrație de ≈ 5%
Se extrage cu dietil eter
Extract 1: compuși neutri, acizi. Tratat de trei ori cu soluție de NaOH 5%.			Faza apoasă 1: se adaugă NaOH până la pH ≥ 10, se extrage de mai multe ori cu eter, se combină extractele
Faza apoasă 2: acizi slabi (în principal fenoli). Se saturează cu CO 2 până când apare un precipitat de NaHCO 3 , se tratează cu mai multe porții de eter, se combină extractele	Strat esențial: substanțe neutre. Se usucă fără Na2S04, eterul este distilat, reziduul uscat este cântărit, dizolvat în eter şi transferat într-o coloană de silicagel. Se eluează secvenţial cu un compus alifatic izooctan, benzen aromatic. Solventul este evaporat din fiecare eluat, iar reziduul este cântărit.		Faza apoasă 3: compuși amfoteri nevolatili, mai solubili în apă decât în ​​eter. Se neutralizează CH3COOH, se extrage cu mai multe porții de eter, se combină extractele	Strat esențial: compuși bazici. Na2SO4 se usucă, eterul este distilat, reziduul uscat este cântărit
Stratul de eter este uscat uscat. Na2S04, eterul este distilat, reziduul uscat este cântărit	Faza apei. Îndepărtați eterul, acidulați, tratați cu mai multe porții de eter		Extracte combinate: substante amfotere. Na2SO4 se usucă, eterul este distilat, reziduul uscat este cântărit	Faza apei. Se acidulează la pH 3-4, se evaporă până la uscare. Reziduul este potrivit pentru determinarea carbonului
	Stratul de eter este uscat cu Na2S04 şi eterul este îndepărtat prin distilare. Restul este cântărit.	Faza apoasă este aruncată

1.6.3.1 Determinarea substanțelor organice prin cromatografie
Benzenul, kerosenul, combustibilul și uleiurile lubrifiante, benzenul, toluenul, acizii grași, fenolii, pesticidele, detergenții sintetici, organometalicii și alți compuși organici intră în apele de suprafață din apele uzate. Materia organică din probele de apă uzată colectate pentru analiză este ușor modificată prin procese chimice și biochimice, astfel încât probele colectate trebuie analizate cât mai repede posibil. În tabel 2, 3 prezintă scheme de separare a substanțelor organice prezente în apele uzate.

Pentru identificare și cuantificare, sunt utilizate pe scară largă diverse metode cromatografice - cromatografia pe coloană, gaz, cromatografia lichidă, cromatografia pe hârtie, cromatografia în strat subțire. Pentru determinarea cantitativă, metoda cea mai potrivită este cromatografia gazoasă.

Ca exemplu, luați în considerare determinarea fenolilor. Acești compuși sunt formați sau utilizați în procesul de rafinare a petrolului, producția de hârtie, coloranți, medicamente, materiale fotografice și rășini sintetice. Proprietățile fizice și chimice ale fenolilor îi fac relativ ușor de determinat folosind cromatografia în gaz.
1.6.3.2 Determinarea compuşilor organici prin spectrometrie de masă
La analiza apelor uzate, capacitățile spectrometriei de masă sunt deosebit de importante în ceea ce privește identificarea compușilor cu structură necunoscută și analiza amestecurilor complexe, determinarea microcomponentelor pe fondul substanțelor însoțitoare, a căror concentrație este cu ordine de mărime mai mare decât concentrația componentelor fiind determinat. Aici sunt potrivite GLC cu MS, MS tandem, o combinație de HPLC și MS pentru analiza substanțelor nevolatile, precum și metode de ionizare moale și ionizare selectivă.

Cantitățile reziduale de octilfenolpolietoxilați din apele uzate, produsele biodegradării și clorării acestora formate în timpul epurării biologice și dezinfectării apelor uzate, pot fi determinate prin GLC-MS cu EI sau ionizare chimică.

Necesitatea analizei compușilor cu volatilitate diferită se reflectă în schema de analiză a urmelor de compuși organici conținute în apele uzate după tratarea acesteia la o stație de epurare. Aici, GLC a fost folosit pentru determinări cantitative, iar analiza calitativă a fost efectuată folosind GC-MS. Compușii foarte volatili – hidrocarburi halogenate C1–C2 – au fost extrași cu pentan dintr-o probă de apă de 50 ml; 5 μl de extract au fost injectați într-o coloană de 2mx 4 mm cu 10% squalan pe Chromosorb W – AW la o temperatură de 67 °C; gaz purtător – un amestec de argon și metan; detector de captare a electronilor cu 63 Ni. Dacă a fost necesar să se determine clorură de metilen, atunci pentanul care a eluat cu ea a fost înlocuit cu octan, care a eluat ulterior. 1,2-dibrometanul a fost utilizat ca standard intern. Gruparea de hidrocarburi aromatice a fost determinată utilizând analiza spațiului de cap în buclă închisă.

Combinarea diferitelor metode de ionizare face posibilă identificarea mai fiabilă a diferitelor componente ale poluării apelor uzate. O combinație de GC și MS cu ionizare EI și CI este utilizată pentru caracterizarea generală a substanțelor organice prezente în apele uzate și nămolurile de epurare. Compușii organici extrași din apa reziduală cu hexan au fost cromatografiați pe silicagel, eluând cu hexan, clorură de metilen și eter. Fracțiile rezultate au fost analizate pe un sistem constând dintr-un cromatograf de gaze cu un tub capilar lung de 25 m conectat la o sursă de ioni a unui spectrometru de masă cu focalizare dublă. Temperatura coloanei a fost programată de la 40 la 250 °C la o viteză de 8 °C/min. Pe baza timpilor de retenție cromatografic în gaz și a spectrelor de masă EI și CI, au fost identificați 66 de compuși. Printre acești compuși s-au numărat metoxibenzeni halogenați, diclorobenzenul, hexaclorbenzenul, triclosanul metilat, oxadiazona etc. Această metodă a făcut posibilă și o evaluare semi-cantitativă a concentrațiilor acestor compuși.
1.6.3.3 Metode de analiză de testare chimică
De HNU Systems Inc. Ei produc kituri de testare pentru determinarea țițeiului, combustibilului combustibil, uleiului uzat în sol și apă. Metoda se bazează pe alchilarea Friedel-Crafts a hidrocarburilor aromatice găsite în produsele petroliere cu halogenuri de alchil pentru a forma produse colorate:

Clorura de aluminiu anhidru este utilizată ca catalizator. La analiza apei, extragerea se efectuează din 500 ml de probă. În funcție de componenta care se determină, apar următoarele culori ale extractului:

• 
  Benzen – galben până la portocaliu;
• 
  Toluen, etilbenzen, xilen - de la galben-portocaliu la portocaliu strălucitor;
• 
  Benzina - de la bej la roșu-maro;
• 
  Combustibil diesel - de la bej la verde.

Scale de culori sunt compilate pentru apă în intervalele 0,1 – 1 – 5 – 10 – 20 – 50 – 100 mg/l.

În analiza de testare, fenolul și derivații săi sunt determinați în principal prin formarea unui colorant azoic. Cea mai comună metodă este următoarea: prima etapă este diazotarea unei amine aromatice primare cu nitrit de sodiu într-un mediu acid, ceea ce duce la formarea sării de diazoniu:
ArNH 2 + NaNO 2 + 2HCl → + Cl ¯ + NaCl + 2H 2 O,
A doua etapă este combinarea sărurilor de diazoniu cu fenoli într-un mediu alcalin, ceea ce duce la formarea unui compus azoic:
+ Cl ¯ + Ph–OH → ArN=N–Ph–OH + HCl
Dacă poziția perechii este închisă, atunci se formează O- compus azoic:

Cuplarea azozei cu compuși hidroxi, cei mai activi sub formă de anioni fenolați, se realizează aproape întotdeauna la pH 8 – 11. Săruri de diazoniu

Sunt instabile într-o soluție apoasă și se descompun treptat în fenoli și azot, de aceea principala dificultate în crearea metodelor de testare pentru determinarea fenolilor și aminelor constă tocmai în obținerea de compuși diazo stabili.

O sare complexă de tetrafluoroborat de 4-nitrofenildiazoniu (NDF) a fost propusă ca reactiv stabil la depozitare pentru determinarea fenolului:
O 2 N–Ph–NH 2 + BF 4 → BF 4
Pentru determinarea fenolului, se adaugă 1 pătrat de hârtie de filtru impregnată cu NDF și 1 pătrat de hârtie impregnată cu un amestec de carbonat de sodiu și clorură de cetilpiridiniu (CP) la 1 ml de lichid analizat.

În prezența CP, are loc o adâncire a culorii datorită formării unui asociat ionic la grupa hidroxi disociată:
O 2 N–Ph–N≡N + + Ph–OH → O 2 N–Ph–N=N–Ph–OH

O 2 N–Ph–N=N–Ph–O ¯ CPU +
Determinarea fenolului nu este interferată de cantități de 50 de ori de anilină. Fenolii 2,4,6-substituiți, 1-naftolii 2,4-substituiți și 2-naftolii 1-substituiți nu interferează cu determinarea. Intervalele de conținut determinate pentru fenol: 0,05 – 0,1 – 0,3 – 0,5 – 1 – 3 – 5 mg/l. Testele dezvoltate au fost utilizate pentru determinarea fenolului în apele uzate.

Majoritatea metodelor de testare folosesc 4-aminoantipirină ca reactiv. Fenolul și omologii săi cu 4-aminoantipirină formează compuși colorați în prezența hexacianoferatului (III) la pH 10:

n-crezolul şi acei fenoli para-substituiţi în care grupările substituente sunt grupări alchil, benzoil, nitro, nitrozo şi aldehidă practic nu reacţionează cu 4-aminoantipirina. Gama de conținuturi determinate pentru sistemele NANOCOLOR ® Phenol, Hach Co., CHEMetrics este 0,1 – 5,0 mg/l fenol.

2. Partea practică
2.1 Baza teoretică a metodelor de control al calității epurării EPS
Pentru a controla calitatea epurării EPS, este necesar să se creeze laboratoare speciale, de exemplu, un laborator de salubritate industrială.

Deoarece compoziția EPS este destul de diversă, este necesară monitorizarea constantă a calității epurării acestor ape.

Să luăm în considerare câteva metode de determinare a compușilor organici din apele uzate naturale.
2.1.1 Metoda cromatografiei gazoase
Analizăm fenolul și derivații săi.

Apa uzată analizată este diluată cu un volum egal de soluție de hidroxid de sodiu 1 M, extrasă cu un amestec 1:1 de dietil și eter de petrol pentru a separa toate celelalte substanțe organice conținute în apa uzată de sărurile de sodiu ale fenolilor rămase în faza apoasă. Faza apoasă este separată, acidulată și introdusă într-un gaz cromatograf. Mai des, totuși, fenolii sunt extrași cu benzen și extractul de benzen rezultat este cromatografiat. Atât fenolii, cât și esterii lor metilici pot fi cromatografiați. Figura prezintă o cromatogramă gazoasă a unui extract benzenic dintr-un amestec de fenoli, obținut pe o coloană de sticlă lungă de 180 cm cu diametrul exterior de 6 mm, umplută cu o fază de carbohidrat lichid de tip apiezona L. Cromatografia a fost efectuată la un temperatura coloanei de 170 °C, temperatura detectorului de 290 °C și viteza gazului purtător de 70 ml/min. S-a folosit un detector cu ionizare în flacără. În aceste condiții, separarea vârfurilor în cromatogramă este suficient de clară, iar determinarea cantitativă poate fi efectuată O- Și P-clorofenoli, fenol si m-crezol.

Pentru a determina cantități mici de compuși organici, este necesară preconcentrarea acestora prin sorbție pe cărbune activ. În funcție de conținutul de compuși organici, este posibil să aveți nevoie de 10-20 g până la 1,5 kg de cărbune. După trecerea apei analizate prin substanțe special purificate, este necesară desorbția. Pentru a face acest lucru, cărbunele este uscat pe o tavă de cupru sau sticlă într-o atmosferă de aer curat, cărbunele uscat este plasat într-un cartuş de hârtie acoperit cu vată de sticlă şi desorbit cu un solvent adecvat într-un aparat de tip Soxhlet timp de 36 de ore. sau mai mult.

Niciun solvent pur nu este capabil să extragă toate substanțele organice absorbite, așa că este necesar să se recurgă la tratarea secvențială cu mai mulți solvenți sau să se folosească amestecuri de solvenți. Cea mai satisfăcătoare extracție a substanțelor organice absorbite se realizează prin utilizarea unui amestec de 47% 1,2-dicloropropanol și 53% metanol.

După extracție, solventul este distilat, reziduul este dizolvat în cloroform. Dacă rămâne un reziduu insolubil, acesta se dizolvă în acid acetic, se evaporă și se cântărește reziduul uscat. Soluția de cloroform este dizolvată în eter și apoi se efectuează analiza dată în tabel. 3.
R este. 4. Cromatograma gazoasă a unui extract benzenic dintr-un amestec de fenoli dintr-o probă de apă uzată: 1 – o-clorofenol; 2 – fenol; 3 – m-crezol; 4 – p-clorofenol.
2.1.2 Metoda spectroscopiei de masă

Proba a fost introdusă într-un extractor, a fost adăugat un standard intern, acoperit cu un filtru de cărbune activ, iar faza de vapori a fost purjată prin filtru timp de 30 s pentru a îndepărta impuritățile din aer. După aceasta, a fost instalat un filtru curat și debitul a fost setat la 1,5 l/min. După 2 ore, filtrul a fost îndepărtat și extras cu trei porțiuni de 7 μL de CS 2 și analizat prin GLC capilară cu un detector de ionizare cu flacără. Hidrocarburile clorurate, pesticidele, bifenilii policlorurați, hidrocarburile aromatice policiclice au fost extrase cu 2 × 15 ml de hexan în 1 litru de probă de apă. Fazele au fost separate după decantare timp de cel puţin 6 h. Extractele au fost uscate, concentrate la 1 ml într-un curent de azot şi purificate pe o coloană Florisiome. Hidrocarburile clorurate, pesticidele şi bifenilii au fost eluate cu 70 ml dintr-un amestec de hexan şi eter (85:15) şi concentrate la 1 ml. Concentratul a fost analizat pe o coloană capilară de sticlă de 50 m lungime cu SE-54 cu un detector de captură de electroni, identificarea compușilor necunoscuți a fost efectuată folosind GC-MS.

Hidrocarburile de parafină clorurate din scurgerea noroiului, sedimente și alte obiecte de mediu au fost determinate prin tratarea probelor cu acid sulfuric și separarea lor prin cromatografie de adsorbție pe Al 2 O 3 în fracții cu contaminare minimă cu alți compuși. Aceste fracții în soluție de hexan au fost injectate într-o coloană de cromatografie SE-54 de 13 m x 0,30 mm. Temperatura inițială a coloanei a fost de 60 °C; după 1 minut, temperatura a început să crească cu o viteză de 10 °C/min la 290 °C. Spectrele de masă complete au fost înregistrate în intervalul de masă de la 100 la 600 au. e.m. la fiecare 2s. Limita de detecție a fost de 5 ng, ceea ce corespundea unei concentrații relative de 10 -9.
concluzii
Dezvoltarea structurilor de mediu nu poate fi realizată fără o justificare adecvată de mediu. Baza acestei justificări este o evaluare a impactului apelor uzate tratate asupra apelor receptoare. Necesitatea efectuării lucrărilor de evaluare a stării lacurilor de acumulare și a cursurilor de apă a fost formulată la sfârșitul secolului anterior.

Analizele sistematice ale calității apei purificate și de râu au fost începute în 1903 de către laboratorul profesorului V. R. Williams de la Academia Agricolă.

În industria chimică, este planificată o introducere mai largă a proceselor tehnologice cu conținut scăzut de deșeuri și fără deșeuri, care oferă cel mai mare efect asupra mediului. Se acordă multă atenție îmbunătățirii eficienței epurării apelor uzate industriale.

Este posibilă reducerea semnificativă a poluării apei evacuate de o întreprindere prin separarea impurităților valoroase de apele uzate; complexitatea rezolvării acestor probleme la întreprinderile din industria chimică constă în varietatea proceselor tehnologice și a produselor rezultate. De asemenea, trebuie remarcat faptul că cea mai mare parte a apei din industrie este cheltuită pentru răcire. Trecerea de la răcirea cu apă la răcirea cu aer va reduce consumul de apă în diverse industrii cu 70-90%.

Bibliografie

1. 
   SNiP 2.04.02 – 84. Alimentare cu apă. Rețele externe ale structurii - M.: Stroyizdat, 1985.

2. Lurie Yu. Yu. Chimia analitică a apelor uzate industriale.

M.: Chimie, 1984.

3. Novikov Yu. V., Lastochkina K. O., Boldina Z. N. Metode

studii de calitate a apei din rezervoare. ediția a 2-a,

revizuită și extinsă. M., „Medicina”, 1990, 400 p. Cu

ilustrații.

4. Yakovlev S.V., Laskov Yu.M. Canalizare. ediția a 5-a,

revizuită și extinsă. Manual pentru școlile tehnice. M.,

Stroyizdat, 1972, 280 p. cu ilustrații.

5. Zolotov Yu. A., Ivanov V. M., Amelin V. G. Teste chimice

metode de analiză. – M.: Editorial URSS, 2002. – 304 p.

6. Spectrometria de masă a poluării mediului /

R. A. Hmelnițki, E. S. Brodinsky. – M.: Chimie, 1990. – 184 p.

7. Morosanova S. A., Prokhorova G. V., Semenovskaya E. N.

Metode de analiză a obiectelor naturale și industriale:

Manual indemnizatie. – M.: Editura Mosk. Univ., 1988. 95 p.