к.х.н. Крюк Т.В., к.т.н. Пикула Л.Ф.,

студенты Ефанова А.Ю., Сосин В.В.

Донецкий национальный университет экономики и торговли

имени Михаила Туган-Барановского, Украина

МОНИТОРИНГ ВОДОПРОВОДНОЙ ВОДЫ, ПРОШЕДШЕЙ

ОЧИСТКУ БЫТОВЫМИ ФИЛЬТРАМИ

Неудовлетворительное экологическое состояние природных водных объектов и несовершенные технологии водоподготовки стали главной причиной ухудшения качества питьевой воды, что обуславливает факторы распространения различных заболеваний и ухудшения здоровья населения. По данным Всемирной Организации Здравоохранения более 80% всех заболеваний людей связаны с недоброкачественной питьевой водой. Поэтому очистка и подготовка воды к использованию населением является одной из первоочередных экологических проблем. В настоящее время стало популярным в бытовых условиях фильтровать водопроводную воду перед использованием. На отечественном рынке представлена масса производителей и предложений различных фильтров.

Цель нашей работы состояла в определении эффективности работы фильтров разных модификаций в течение рекомендуемого производителями срока их действия (6 месяцев). Для исследования были выбраны 2 типа фильтров. Первый тип – это система 3-х ступенчатой очистки воды. Она включает картридж механической очистки от взвешенных частиц размером более 5 мкм; картридж, заполненный активным углем, поглощающим свободный хлор и другие органические соединения; картридж механической очистки, устраняющий частицы угольной пыли, вымывающейся из угольного фильтра, размер частиц, которой превышает 1 мкм. Второй тип – это система 4-х ступенчатой очистки воды, включающая все вышеперечисленные фильтры, входящие в систему 3-х ступенчатой очистки плюс мембранный модуль, ключевым компонентом которого является мембрана с порами размером 1 Å. Благодаря такой очистке из воды удаляются растворенные органические и неорганические соединения, тяжелые металлы, бактерии и вирусы.

Отборы проб воды проводили в течение 6-ти месяцев с интервалом 1−1,5 месяца; исследовали количество активного хлора, содержание катионов и анионов. Данные количественного содержания определяемых показателей в водопроводной воде, не прошедшей очистку фильтрами, представлены в таблице. Сопоставление полученных значений с нормами ПДК показывает, что вода, которая поступает в наши квартиры, соответствует нормативам по всем определенным показателям: не содержит тяжелых металлов, имеет среднюю жесткость, низкое количество хлора. Однако такая вода содержит много взвешенных частиц, которые с течением времени выпадают в осадок.

Как и следовало ожидать, осмотический фильтр резко уменьшает количество ионов металлов и только после 2-х месяцев наблюдается незначительный рост содержания металлов. В целом же концентрация всех металлов даже после 6-ти месяцев значительно ниже, чем в водопроводной воде (Рис.1). На рисунке штрихпунктирной линией отмечено содержание катионов в неочищенной водопроводной воде. Фильтр, не содержащий полупроницаемой мембраны, не должен уменьшать количество растворенных веществ. Однако при его использовании наблюдается небольшое снижение количества натрия и калия (Рис.2). Очевидно, это связано с процессами ионного обмена, происходящими между углем и водой: ионы калия и натрия замещают ионы водовода с поверхности угля. В результате уже после 1-го месяца работы происходит накопление всех ионов металлов (Рис.2). Накопления тяжелых металлов не наблюдается ни в одном из фильтров.

Таблица

Содержание в воде растворенных неорганических веществ

Показатель	ПДК, мг/дм^3	Содержание в водопроводной воде, не прошедшей очистку фильтрами, мг/дм^3
Na	200,0	161,1
K	50,0	12,7
Ca	180,0	90,0
Mg	40,0	27,8
Fe	0,3	Не обнаружено
Zn	5,0	Не обнаружено
Cu	3,0	Не обнаружено
Ni	0,2	Не обнаружено
SO4^2-	500,0	201,6
Cl^-	350,0	122,5
CO3^2-	––	189,0
Cl2	4,0	3,2

Рис.1 Изменение концентрации катионов (1 – Mg^2+, 2 – Na^+, 3 – K^+, 4 – Ca^2+) в процессе работы фильтра 1
	Рис.2 Изменение концентрации катионов (1 – Mg^2+, 2 – Na^+, 3 – K^+, 4 – Ca^2+) в процессе работы фильтра 2

Вода, прошедшая через мембрану, также избавляется и от анионов. После 3-х месяцев работы фильтра 1 концентрация анионов начинает увеличиваться и после истечения 6-ти месяцев их количество приближается к содержанию в неочищенной воде, а количество сульфат-ионов становится в 2 раза больше по сравнению с содержанием в водопроводной воде (Рис.3). При использовании неосмотического фильтра накопление анионов наблюдается после 1-го месяца работы, при этом также с наибольшей скоростью растет количество сульфатов (Рис.4).

Рис.3 Изменение концентрации анионов (1 – SO4^2–, 2 – Cl^–, 3 – CO3^2–) и хлора (4) в процессе работы фильтра 1
	Рис.4 Изменение концентрации анионов (1 – SO4^2–, 2 – Cl^–, 3 – CO3^2–) и хлора (4) в процессе работы фильтра 2

Накопление анионов связано, очевидно, с тем, что происходит вымывание из угольного фильтра содержащихся в нем неорганических примесей и по мере уменьшения активности угля этот процесс происходит с большей скоростью. Уменьшение активности угольных фильтров в обеих системах происходит постепенно, начиная с 3-го месяца работы. Об этом свидетельствует плавное повышение количества свободного хлора в воде (Рис.3,4).

В целом можно сказать, что в отношении растворенных органических и неорганических веществ полученные данные полностью согласуются с ожидаемым результатом от применения фильтров. Взвешенные частицы задерживаются фильтрами механической очистки. Угольный фильтр поглощает хлор и органику на протяжении всего срока действия. Полупроницаемая мембрана очень эффективна в отношении катионов металлов, а в отношении анионов работает 4 месяца. Таким образом, полученные результаты дают основания говорить о том, что применение фильтров с несколькими ступенями очистки в бытовых условиях эффективно устраняют из водопроводной воды органические и неорганические вещества на протяжении 3-х месяцев работы, т.е. только в течение половины от рекомендуемого производителями срока действия (полгода).