Хлорирование и хлорные дезинфектанты

 

В данной статье речь пойдет о средствах, применяющихся для дезинфекции (обеззараживании) воды, а точнее – о самом распространенном и апробированном способе дезинфекции – хлорировании и "хлорных" дезинфектантах.

Как известно, вода является главной составляющей бассейна, и она, кроме внешней кристально-чистой голубизны, должна быть безопасной для здоровья – т.е. быть "чистой" с санитарно-эпидемиологической точки зрения. Для этих целей и проводится дезинфекция, которая может быть организована различными методами и способами. В бассейновой технологии применяются следующие три метода дезинфекции воды:

- реагентный (хлорирование, бромирование, йодирование, озонирование, обеззараживание воды средствами на основе активного кислорода, различными комбинированными препаратами типа "хлор + кислород" и т.д.);
- безреагентный (применение ультрафиолета, ультразвука, электроимпульсов и т.п.);
- комбинированный (использование различных комбинаций реагентных и безреагентных методов).
Выбор конкретного метода обеззараживания производится в зависимости от назначения бассейна и от условий его эксплуатации.

Хлорирование - самый распространенный реагентный способ обеззараживания воды, к тому же самый доступный и недорогой. Хлор является мощным окислительным агентом и обладает очень широким спектром противомикробного действия – т.е. способен разрушать и уничтожать подавляющее большинство известных патогенных микроорганизмов. Важное преимущество хлора - пролонгированность действия, т.е. способность долго сохраняться в активном виде в воде бассейна. Более того, комбинация каких-либо других способов обеззараживания именно хлорированием позволяет достичь максимального эффекта обеззараживания.

Кратко рассмотрим физико-химический смысл процессов, происходящих в воде бассейна в процессе и после проведения хлорирования. После растворения "хлорного" дезинфектанта в воде бассейна при оптимальном уровне рН (6,8-7,2) образуются гипохлорит-ион и хлорноватистая кислота (их суммарное содержание в воде легко измеряется с помощью соответствующих тестеров (DPD-1) и называется уровнем свободного хлора, который по действующим санитарным нормам должен поддерживаться на уровне 0,3 – 0,5 мг/л).
Отметим, что указанный уровень рН воды для проведения процесса хлорирования выбран не случайно – только в этом интервале рН реакция взаимодействия хлорирующего средства с водой проходит с максимальным "коэффициентом полезного действия", т.е. с максимальным "выходом" свободного хлора. Отклонение от оптимального уровня рН повлечет за собой протекание побочных нежелательных химических реакций в воде бассейна и к снижению "выхода" свободного хлора, что снизит эффективность дезинфекции.

Свободный хлор вступает в реакции окисления с присутствующими в воде патогенными микроорганизмами и различными загрязняющими веществами, разрушает их и при этом разрушается сам, образуя различные азотсодержащие вещества (органические и неорганические хлорамины). Главными источниками образования хлораминов является аммиак и белковые загрязнения, которые постоянно вносятся в воду купающимися. "Отработанный", связанный в хлорамины хлор так и называется связанным хлором. Суммарное содержание в воде бассейна свободного и связанного хлора называется общим хлором, уровень которого в воде также можно контролировать с помощью тестеров (DPD-3). Уровень связанного хлора, который определяется разностью общего и свободного хлора, не должен превышать 1,2 мг/л.
Остановимся на процессе образования хлораминов в воде бассейна подробнее. Схематично этот процесс можно разложить на несколько стадий:
1) NH3 + HClO ® NH2Cl + H2O - образование моно-хлорамина, который устойчив при нормальном уровне рН и не обладает раздражающим действием на кожу и слизистые оболочки;
2) NH2Cl + HClO ® NHCl2 + H2O - образование ди-хлорамина, который характеризуется сильным раздражающим действием. Однако дихлорамин нестабилен и может быть легко "разрушен" при достаточном добавлении хлора или при окислении различными бесхлорными окислителями (средство "ДЕХЛОРАМИН") с выделением газообразного азота. 
Однако при неправильном проведении хлорирования (низкий уровень рН, слишком высокое содержание общего хлора и т.п.) будет преобладать реакция образования трихлорида азота – наиболее сильного среди хлораминов раздражителя ( NHCl2 + HClO ® NCl3 + H2O).
Если же в воде бассейна присутствует большое количество органических загрязняющих примесей белковой природы (жир, пот, крема и т.д.), то при окислении хлором этих загрязнений будут образовываться уже органические хлорамины, которые очень стабильны и обладают сильными раздражающими свойствами. При избытке хлора они не разлагаются, а наоборот, увеличивают свою концентрацию, и "избавиться" от них можно путем окисления сильнейшими окислителями (например, озонированием), фильтрацией воды через фильтры с активированным углём, путем разбавления чистой водой и уменьшением загруженности бассейна.

Методика обеззараживания воды бассейнов с помощью хлорирования кроме ряда неоспоримых достоинств (доступность, пролонгированный эффект, высокая протовомикробная активность) имеет и ряд существенных недостатков:
- в воде постоянно образуются токсичные продукты хлорирования (хлороформ, хлорамины), с которыми нужно вести постоянную "борьбу";
- хлорированием не уничтожаются спорообразующие микроорганизмы (в отличие, например, от озонирования);
- при поддержании в воде постоянного уровня хлора со временем наблюдается "привыкание" патогенных микробов к этим концентрациям хлора, и поэтому требуется периодическая "ударная" обработка повышенными дозами дезинфектанта.

При обеззараживании воды в качестве хлорсодержащих дезинфектантов чаще всего применяются препараты, в которых основными действующими веществами являются:
-1) газообразный хлор;
-2) неорганические соли хлорноватистой кислоты – гипохлориты (натрия, кальция, лития);
-3) хлорпроизводные изоциануровой кислоты - хлор-изоцианураты (натриевая соль 
дихлоризоциануровой кислоты, трихлоризоциануровая кислота).

Газообразный хлор (это ядовитый газ, поставляемый в сжатом виде в специальных баллонах), хоть и является очень эффективным дезинфектантом, но из-за высокой опасности при транспортировке и обращении с ним, а также сложностей в организации точного дозирования препарата в воду бассейна, всё реже и реже применяется в бассейновой практике в настоящее время. 
На сегодняшний день в качестве хлорирующих дезинфектантов чаще всего применяются гипохлориты и хлорпроизводные изоциануровой кислоты. Далее в следующем номере журнала мы постараемся объяснить, в чем их отличия, рассмотрим достоинства и недостатки, а также области применения препаратов на основе этих веществ.

Журнал "Банбас" №6(42) ноябрь-декабрь 2005 г.

 

Хлорирование и хлорные дезинфектанты

 

Мы продолжаем начатую в предыдущем номере журнала серию публикаций о химических препаратах, использующихся для обработки воды бассейнов. Гипохлориты являются неорганическими солями и не содержат в своем составе органических стабилизаторов (изоциануровой кислоты), которые препятствовали бы быстрому разложению свободного хлора в воде (особенно в открытых бассейнах при ярком солнечном свете и высоких температурах воздуха). Поэтому для открытых бассейнов (особенно для аквапарков), применяющих в качестве дезинфектантов гипохлориты, рекомендуется в начале сезона отдельно вносить в воду бассейна стабилизатор и в течение всего сезона поддерживать постоянный рекомендуемый уровень концентрации изоциануровой кислоты в воде (25-40 мг/л). Приведем наглядный пример: в жаркий солнечный день вода бассейна, не содержащего стабилизатор, теряет 90% свободного хлора за три часа; в то время как вода, стабилизированная изоциануровой кислотой, теряет только 30% хлора за эти же три часа. Основные сравнительные характеристики гипохлоритов для лучшего понимания представлены в виде таблицы (Таблица №1):

Таблица 1.