Водоподготовка питьевой воды как процесс предварительной очистки питьевой воды
Водоподготовка питьевой воды – это процесс предварительной очистки питьевой воды от избытка механических примесей и катионов, которые образуют накипь в перегонном аппарате. Для получения воды очищенной для фармацевтического производства используют чистую питьевую воду. Особенно важно проводить водоподготовку для получения воды для инъекций с целью уменьшения образования накипи в паровых котлах и аппаратах. Твердый слой накипи в дистилляторах образуют различные вещества, в т.ч. основные бикарбонаты кальция и магния, разлагаясь на свободную углекислоту и нерастворимые вуглекальциеву и углемагниевую соли по схеме:
- Са (НСО 3) 2 → СО2 + Н2О + СаСО3 ↓;
- Мg (НСО3) 2 → СО2 + Н2О + MgCO3 ↓.
Вода, содержащая значительное количество солей Са 2+ и Mg2 +, называется жесткой, а с незначительным количеством этих солей - мягкой. Жесткость, которая остается в воде после кипячения в течение 1 ч, называется постоянной. Жесткость воды выражается в мг-эквивалентах Са 2+ и Mg2 +, содержащихся в 1 л воды. По этим показателям воду подразделяют на очень мягкую - 0-1,5 мг-экв .; мягкую - 1,5-3,0 мг-экв .; средней мягкости - 3,0-6,0 мг-экв .; жесткую - 6,0-10,0 мг-экв .; очень жесткую> 10,0 мг-экв.
В зависимости от характера примесей в воде и ее назначении водоподготовку воды проводят различными методами. Для очистки воды от механических примесей, больших по размеру и удельному весу, воду выдерживают в отстойниках, а мелкие примеси отделяют фильтрованием.
Метод осаждения при водоподготовки питьевой воды
Метод осаждения используют с целью перевода Са 2+ и Mg2 + в малорастворимые соединения путем добавления таких реагентов, как сода, гидроксид натрия, тринатрийфосфат и др. Образование малорастворимых соединений происходит по схеме:
- Са (НСО 3) 2 + Са (ОН) 2 → 2СаСО3 + 2Н2О.
Метод катионного обмена и водоподготовка
В основу метода катионного обмена положен обмен катионов Са 2+ и Mg2 + на катионы Na + и Н +. Вода, пропущенная сквозь катионные фильтры, содержит только легкорастворимые катионы и не образует накипи в котлах и теплообменных аппаратах.
Удаление примесей коллоидной дисперсности при водоподготовка воды
Наиболее распространенными в воде есть примеси коллоидной дисперсности. Это твердые частицы размером <10-5 см, а также эмульгированные масла, которые образуют с водой стойкие коллоидные растворы, не коагулируют произвольно и не расслаиваются в течение длительного времени (месяцы и годы). Эффективным методом удаления высокодисперсных загрязнений воды есть предварительная дестабилизация частиц, а затем их удаления путем отстаивания, флотации, фильтрования, мембранного фильтрования и тому подобное. Наиболее широко в качестве коагулянта для освещения и обесцвечивания используют алюминия сульфат.
Флотация - метод фазового разделения при водоподготовке
Флотация - как метод фазового разделения и концентрирования веществ, перспективный для очистки воды от загрязнений разной степени дисперсности, удаления органических и неорганических соединений в диссоциированных и недиссоциированных виде и для селективной вытяжки ценных веществ. Использование флотации позволяет повысить степень очистки воды и уменьшить его срок.
Метод фильтрации при водоподготовка питьевой воды
Метод фильтрации через зернистые слои материалов не зависит от скорости фильтрации воды, толщины слоя загрузки и диаметра зерен. Для фильтрации используют различные материалы: керамзит, вулканические шлаки, кварцевый песок; реагенты-флокулянты анионитного типа - активная кремниевая кислота и полиакриламид с коагулянтом аммония сульфатом и флокулянт катионного типа - ВА-2 в качестве заменителя аммония сульфата. Для удаления из воды дисперсных примесей, неионогенных ПАВ, веществ белковой природы используют цеолиты. Доказано, что они имеют достаточно выраженную селективность по катионов больших размеров - Сs + (цезия).
Водоподготовка методом обратного осмоса
Наряду с традиционными способами получения обессоленной воды (дистилляция, выпаривание, ионный обмен, электродиализ) в последнее время используют обратный осмос - переход растворителя (воды) из раствора через полупроницаемую мембрану под действием внешнего давления, имеет ряд преимуществ: отсутствие агрессивных стоков, удобство, малый энергоемкость и тому подобное.
Метод биологической очистки воды (водоподготовки питьевой воды)
Метод биологической очистки воды основывается на использовании чистых культур микроорганизмов, способных трансформировать и раскладывать синтетические органические вещества. Доказано, что при водоподготовке питьевой воды для полной деструкции органических нитропроизводных, гетероциклических соединений и др., которые считались неспособными биологически разлагаться, необходимо изменение условий проведения процесса или использования набора ассоциации микроорганизмов с различными деструктивными возможностями. Например, микробное разложение n-нитроанилина происходит быстро и легко в результате анаэробного восстановления нитрогруппы и последующего гидролиза с последующим расщеплением бензольного кольца в аэробных условиях. Но использование деструктивных возможностей микроорганизмов в процессе очистки воды становится практически невозможным без их содержания (мобилизации) на специальных насадках за счет адгезии, химического связывания или механического задержания различными полимерами (гелями). С этой целью можно использовать так называемое электрозадержка - содержание клеток микроорганизмов зернистыми материалами в электрическом поле.
Суть метода заключается в том, что зернистые и волокнистые материалы (песок, ионообменные смолы, природные и синтетические волокна) являются диэлектриками 2-го рода и при наложении на них электрического поля (тока) могут задерживать все дисперсные, коллоидные ирастворимые вещества, которые с прекращением подачи электрического тока сразу вымываются этим же потоком воды. Повторное пропускания электрического поля мгновенно восстанавливает фильтровальные свойства материалов. Электрозадержка может быть успешно использовано в фармацевтической промышленности для очистки воды от микробных клеток, коллоидных веществ, в частности тех, которые имеют пирогенные свойства.
Литература
- Бобылев Р.В. , Грядунова Г.П., Иванова Л.А. Технология лекарственных форм. - М., 1991. - Т. 2;
- Чуешов В.И., Хохлова Л., Ляпунова А.А. и др. Технология лекарств промышленного производства. - Х., 2003.