Создание научных основ обеззараживания и очистки воды на основе нанотехнологии

Аннотация

Проблема взаимосвязи качества воды со здоровьем населения чрезвычайно актуальна. В рамках Программы ООН, посвященному изучению и разработке мероприятий по улучшению качества питьевой воды, потребляемой населением планеты были разработаны рекомендации ВОЗ, содержащие минимально необходимые критерии и показатели качества безопасной и безвредной питьевой воды, предназначенные, в ос

новном, для развивающихся стран. В промышленно развитых странах требования к показателям качества питьевой воды более высокие, что отражает уровень в стране возможностей и технологий, способных обеспечить должную очистку питьевой воды в условиях не уменьшающегося на протяжении последних десятилетий загрязнения водоисточников. Однако, в США, Великобритании и некоторых других странах начались углубленные исследования взаимосвязи со здоровьем питьевой воды, соответствующей нормативным требованиям, и их результаты послужили основанием для пересмотра количественных значений нормируемых показателей качества воды.

На водозаборной станции г.Ош производят обесцвечивание воды, ее осветление и обеззараживание. Исследования, проведенные на Ошской водозаборной станции, со сходной системой водоподготовки, показали, что готовая к подаче в сеть вода и после хлорирования содержит мутагенно-активные соединения. Это позволяет предположить, что в результате водоподготовки на станции г.Ош также не удаляются из воды многие опасные для здоровья соединения, в том числе канцерогены.

Очистка воды по существующим технологиям в мире очень непроизводительна, энергоемка, материалоёмка и не полностью очищает и обеззараживает воду. Хлорирование: в воде всегда имеются органические вещества, которые, соединяясь с хлором, дают канцерогены, причем обеззараживание воды достигает лишь 80 %, для повышения этого показателя нужно повышать концентрацию хлора и какая бы не была концентрация хлора, многие вирусы, яйцеглист защищенный оболочкой не погибают. То есть, до последнего времени считали, что хлор обеспечивал высокий уровень безопасности воды независимо от времени её доставки, но теперь известно, что хлор имеет и ряд негативных свойств. Поэтому в последнее время для целей обеззараживания и интенсификации антимикробного действия дезинфектантов используются электрические поля различного вида и частоты – постоянное, переменное, низкочастотное, высокочастотное, импульсное, ультразвуковое и ультрафиолетовое излучение, гамма-излучение. Одновременное использование окисления с вышеперечисленными методами позволяет снизить время обеззараживания, а также уменьшить дозу окислителя, но достигнуть 100%-го бактерицидного действия из-за присутствия в воде антропогенных или взвешенных веществ не удается.

В технологии обеззараживания и очистки сточных вод также нашел большое применение электроактивационный метод с использованием электроактиватора. Они предназначены для электроактивационной очистки питьевой, производственных сточных и других вод от тяжелых металлов, солей двухвалентного железа, нитритов, сульфитов, сульфидов.

Практическая ценность работы.

По результатам исследований ожидается получение социально-экономического эффекта, улучшения экологии и санитарно-эпидемиологического состояния в городских очистных сооружениях. Будет разработана технология обеззараживания и очистки питьевой воды, с применением электроактивационного метода. Ожидаемым результатом проекта является создание научно-технологических основ очистки воды на основе нанотехнологии с использованием электроактивационного метода и разработанные рекомендации по оптимизации технологических процессов очистки, путем установления физико-технических параметров метода и свойств питьевой воды.

В результате при использовании электроактивационного устройства в обеззараживании и очистки питьевой воды удешевляются стоимость воды в несколько раз, экономия электроэнергии, уменьшают трудозатраты при эксплуатации, в зависимости от производительности очистных сооружений.

Ключевые слова

Очистка и обеззараживание питьевой воды, электроионизация, электрическое поле, электроды, порошки, дисперсность, нанотехнология.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Физико-химические свойства воды

1.1 Три состояния воды

1.2 Окислительно-восстановительный потенциал воды

1.3 Кислотно - щелочное равновесие воды

1.4 Физические свойства воды

1.5 Химические свойства воды

Глава 2. Методы очистки воды (анализ состояния вопроса)

2.1 Основные типы загрязнений и методы их удаления

2.2 Традиционные способы очистки питьевой воды

2.3 Осветление, обесцвечивание и обеззараживание воды

2.4 Выбор места расположения очистных сооружений и определение требуемых площадей

Глава 3. Электрофизический способ очистки и обеззараживания питьевой воды

3.1 Очистка воды с помощью нанотехнологий

3.2 Очистка с помощью метода электрохимической активации

3.3 Очистка и обеззараживания воды на основе электрофизической

ионизации

Заключение

Литература

Введение

В настоящее время в науке и обществе сохраняется неослабевающий интерес к изучению воды, ее уникальных биологических и физических свойств. Познание удивительных и завораживающих свойств воды начинается от созерцания прекрасных структурных творений и осязания музыкальной гармонии воды, преподносимых Масуру Эмото [1,2]. Шокирующие эксперименты по управлению климатом, влияние воды на состояние здоровья человека и экосистем, явления электромагнетизма в воде и факты нелокального взаимодействия водных сред, включая биологические - это тот небольшой перечень из круга удивительных явлений, формирующих ореол таинственности вокруг воды [1-8]. В этих проявлениях в глубинах современной науки человеку становится ясно, что вода - это не построение из двух атомов водорода и одного атома кислорода, а нечто значительно большее, обладающее уникальными свойствами, в том числе способностью воспринимать в себе информацию как о состоянии окружающей среды, так и о биологических объектах, взаимодействующих с ней [5,8]. При этом отклик воды на подобное воздействие имеет нелокальный характер, так как может проявляться как в прошлом, так и в будущем.

В этой связи возникает вопрос: "Что представляет собой вода и чем обуславливаются ее уникальные свойства?" Для ответа на первую часть вопроса ряд известных ученых предложил различные структурные модели, основанные на способности молекул воды образовывать водородные связи. Так, с именами Дж. Бернала и Р. Фаулера связана модель воды на основе тетраэдрической координации молекул. Модель С. Катцова и Л. Холла в отличие от модели Дж. Бернала и Р. Фаулера имеет двуструктурную организацию [6,7]. Модель воды с изогнутыми водородными связями предложена Дж. Леннардом и Дж. Попплом, а модель, содержащая пустоты в каркасе водородных связей, была выдвинута О. Самойловым. В середине 60-х гг. XX в. М. Штакельбергом разработана клатратная модель воды, которая нашла экспериментальное подтверждение в газогидратах, открытых Л. Полингом [6,7]. Однако структура газогидратов Л. Полинга была получена при использовании для их создания гидрофобных соединений, не несущих на себе заряд.

 Скачать реферат