5020

9

Вероятен следующий механизм реакции: 1) енолизация под влиянием кислоты

в щелочной среде

2) синхронное хлорирование соответственно в кислой и щелочной средах

10

В случае избытка хлора все α-водородные атомы могут быть замещены на хлор:

В щелочной среде реакция протекает сразу до третьей стадии, в связи с чем обнаружение промежуточных продуктов первой стадии становится невозможным:

Оксосоединения этого типа неустойчивы и претерпевают галоформное расщепление:

Существенное влияние на образование хлороформа оказывают не только природа и содержание органического загрязнителя, но и доза хлора, рН среды, температура воды, цветность, мутность, продолжительность контакта хлора с обрабатываемой водой. При значении рН среды 3,0 количество аниона и енола будет минимальным, поэтому хлорирование с целью образования минимального количества тригаллоидметанов (ТГМ) наиболее целесообразно вести при этих значениях рН.

Изучено влияние концентрации исходного хлора на содержание хлороформа при температуре 180C, рН среды - 7, времени контакта - 30 мин. и соотношение хлор : резорцин - 0,56 : 3,5 (по массе). Результаты эксперимента показали, что содержание хлороформа растет с увеличени-

11

ем количества исходного хлора. Эмпирически эта зависимость может бытьописанаследующейфункцией:

Автором установлена зависимость образования хлороформа от концентрации исходного резорцина, которая может быть описана уравнением

Изучено влияние рН в пределах 5,1 - 8 на реакцию хлорирования резорцина. Из рис. 2 следует, что величина рН среды существенно влияет на образование хлороформа, содержание которого возрастает с увеличением рНсреды.

Эмпирическая зависимость образования хлороформа при хлорировании резорцина при различных величинах рН описывается степенной функцией

Влияние температуры на скорость реакции образования хлороформа при хлорировании резорцина изучено в интервале температур 281 - 305 0K (рис. 3). Логарифмическая зависимость концентрации хлороформа от температуры подчиняется уравнению Аррениуса и представлена выражением

Полученные зависимости по изучению влияния условий хлорирования органических соединений нами использованы для выбора оптимальных параметров хлорирования в процессе водоподготовки с целью минимизации содержания TГM в питьевой воде. При анализе загрязнений объектов окружающей среды в первую очередь необходимы методы определения малых количеств биологически опасных компонентов. Такие методы анализа должны сочетать в себе высокую чувствительность, избирательность, а также давать информацию о влиянии определяемых веществ на жизнедеятельность всего многообразия организмов.

Успешное решение поставленной проблемы может быть достигнуто методами, в которых в качестве аналитических индикаторов используются биологические объекты - дафнии. Данные по выживаемости дафний во времени приведены на рис.4.

рН

Рис. 2 Зависимость образования хлороформа от рН среды при 17° С, исходных концентрациях резорцина и хлора 5 мг/л, времени реакции 30 мин

1/Tx10-3, К

Рис. 3 Зависимость образования хлороформа от температуры при исходных концентрациях резорцина и хлора 5 мг/л, времени реакции 30 мин

Рис.4 Выживаемость дафний в воде р. Волги и по этапам очистки воды Новосормовской водопроводной станции

14

Продолжительность жизни дафний при содержании хлора 0,3-0,5 мг/л не превышает 2-3 часа. Поэтому перед опытами вода дехлорироналась тиосульфатом натрия, который не нарушает нормальной жизне-

Результаты исследований показали, что в течение года вода из резервуара чистой воды в основном токсичная. Лишь в апреле, мае и июле она не обладает токсичностью. Наибольший пик токсичности был в июне. А в апреле, в период интенсивной вегетации, численность дафний увеличиласьзасчетрепродукции.

Таким образом, исследования по токсичности речной воды Новосормовской станции показали, что вода токсична по месяцам:

-в резервуарах чистой воды (РЧВ) - ноябрь, декабрь, январь, февраль, март, июнь, август, сентябрь, октябрь;

-после фильтра - август, сентябрь, октябрь;

-после отстойника - июль, сентябрь, октябрь;

-исходная речная вода - сентябрь, октябрь.

Обарьерной надежности водопроводных очистных сооружений можно судить по качеству питьевой воды, поступающей в емкости - хра-

нилища.

На рис.5 приведены компьютеризованные хроматограммы легколетучих органических соединений (с температурой кипения до 2000C), содержащихся в речной воде Новосормовской станции водоочистки. Хроматограммы получены хромато-масс-спектрометрическим методом. И) рис.5 следует, что в природной воде идентифицированы предельные углеводороды C7H16 - C12Н26,в частности гептан, 2-метил и 3-метилгептан, октан, нонан и др., и ароматические углеводороды (толуол, ксилолы, этил- и пропилбензол и др.).

Идентифицированные органические примеси свидетельствуют о загрязнении природной воды сточными водами производств нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, основного органического синтеза лаков и красок, искусственного волокна, синтетического каучука и др.

Так, после первичного хлорирования, коагулирования и фильтрования количество примесей возрастает примерно в 1,5 раза (рис.6). В воде после фильтров обнаружены вновь образовавшиеся предельные и ароматические углеводороды (гексан, бензол, n-цимол и др.), альдегиды C 9 H 8 O -

C12Н22О и летучие хлорорганические соединения (тетрахлорэтилен, гексахлорэтан, хлорпикрин и др.).

После вторичного хлорирования происходит дальнейшая трансформация соединений. Идентифицировано в 2,5 раза больше примесей, чем в природной воде (рис.7). Обнаружены новые предельные и ароматические

18

углеводороды (2-метилгексан, стирол, диметилстирол и др.), терпены (а и β - пинен, лимонен), низкомолекулярные альдегиды (2-метилпропаналь и др.), простые и сложные эфиры (1,1-диэтоксиэтан, изоамилацетат, капролат, каприлат и др.). Так, например, терпены, альдегиды и :эфирыются при разложении смол хвойных деревьев.

Во второй главе приводятся результаты исследования на экспериментальной установке взаимодействия озона с неорганическими и органическими веществами, с бактериями и вирусами. Представлены результаты исследований действия озона на гидробионты.

Источниками большинства запахов и привкусов питьевой воды являются природные органические вещества и искусственные органические соединения. В результате переработки микроорганизмами органических веществ образуются низкомолекулярные летучие соединения, обладающие запахом. Обычным источником вкуса и запаха плесени в поверхностных водах является геосмин.

Снижение цветности воды наблюдается уже на первом этапе очистки - в процессе озонирования, за исключением случаев, когда в исходной речной воде содержится марганец. Присутствующий в воде двухвалентный марганец окисляется озоном до четырехвалентного, который гидро-

лизуется до Мn(ОН)4, переходящего в двуокись марганца, что и придает воде розовую окраску. Однако двуокись марганца - нерастворимое соединение, которое выпадает в осадок в виде бурых хлопьев, и вода обесцвечивается.

Коагулирование, отстаивание и фильтрование снижают цветность воды до норм СанПиН 2.1.4.559-96 в летний период после применения доз коагулянта от 50 до 70 мг/л, в остальное время в подавляющем большинстве проб отмечается положительный результат после обработки дозами коагулянта 5 и 20 мг/л. Обработка воды озоном, коагулирование сернокислым алюминием дозой 50-70 мг/л, отстаивание и фильтрование обесцвечивают воду до 3-10 град в подавляющем большинстве опытов. Минимальное значение цветности - О град, максимальное - 20,6 град. D опытах с сентября по май цветность фильтрованной воды (дозы Al2(SO4)3 5 и 20 мг/л) была 5,0 -18,0 град.

Минимум цветности при этом был 3,6 град, максимум - 22,2 град. Доза озона большой роли не играла.

Характер очистки от взвеси в опытах с первичным озонированием совпадает с характером обесцвечивания. Что касается увеличения мутности в процессе озонирования, то этот эффект можно объяснить окисляющей способностью озона по отношению к растворенным в воде металлам с переменной валентностью, которые меньше растворимы в воде при более высокой степени окисления. Например, Pb+2 в двести раз более растворим, чем Pb+4. Двухвалентное железо Fe+2 окисляется озоном до трех-