Способ приготовления питьевой воды из морской в чрезвычайных ситуациях

Изобретение может быть использовано в чрезвычайных ситуациях для приготовления питьевой воды из морской. Способ включает последовательное смешение воды сначала с коагулянтом - Al2(ОН)5Cl для перевода солей общей жесткости в нерастворимый осадок, а затем с пищевой содой NaHCO3 в мольном соотношении 1:1 для предотвращения избытка коагулянта. Способ характеризуется простотой выполнения, позволяет использовать морскую воду для питья в чрезвычайных ситуациях без угрозы для здоровья и получать питьевую воду высокого качества, практически не содержащую солей жесткости, обладающую высокими органолептическими показателями, и, кроме того, получать экологически чистую морскую соль для пищевых и медицинских целей.

 

Изобретение относится к химическим методам обработки морской воды с целью выживания человека в чрезвычайных ситуациях.

Известно, что природная вода включает в себя растворимые и нерастворимые вещества, содержание которых в питьевой воде регламентируется соответствующими стандартами.

Существенное значение для питьевой воды имеет понятие «общая минерализация», которая отражает суммарное содержание солей в воде без разделения на группы и классы.

Согласно требованиям Управления по охране окружающей среды (ЕРА) максимально допустимый уровень загрязнения воды составляет 500 мг/литр или 500 частиц на миллион (parts per million, ppm) к общему количеству растворенных в воде твердых частиц.

Этим требованиям не отвечает морская вода. Морская вода непригодна для питья из-за высокого содержания в ней минеральных веществ, для выведения которых из организма требуется воды больше, чем выпитое количество.

Всемирная организации здравоохранения обстоятельно изучавшая материалы многочисленных экспериментов на людях и лабораторных животных, проанализировав случаи использования морской воды терпящими бедствие, пришли к единодушному мнению, что морская вода разрушительно действует на организм человека. Она вызывает глубокие расстройства многих органов и систем (The Danger of drinking Seawater, 1962).

В этой связи, памятками и инструкциями для моряков и летчиков питье морской воды в условиях автономного пребывания на спасательных лодках и плотах категорически запрещается.

Но и без запретов, в обыденной жизни даже в самый жаркий день на пляже никому и в голову не придет мысль сделать пару глотков прямо из моря.

Известно также, что в воде Мирового океана независимо от абсолютной концентрации количественные соотношения между концентрациями главных ионов всегда одинаковы.

Постоянство солевого состава получило название закона Дитмара, по имени английского химика, доказавшего это важное свойство морской воды в 1884 г.

Поэтому в литературе обычно приводится усредненный минеральный состав океанической воды при солености 35.

В таблице 1 приведен ионный состав морской соли, содержащейся в океанической воде при солености 35.

Суммарное содержание твердых растворенных веществ в 1 кг морской воды и выраженное в десятых долях процента (промилле ) - называется соленостью. (от лат. pro mille, «к тысяче») - одна тысячная доля, обозначается дробью «0 делить на 00» (). 1 - 1/1000=0,001=0,1%.

Средняя соленость морской воды на поверхности океана колеблется от 32 до 37%. В некоторых морях отмечается значительное отклонение от этих средних величин. Красное море - самое соленое море Мирового океана. В 1 литре воды здесь содержится 41 г солей, в Черном море 18, в Балтийском всего 5 г.

Из всего количества растворенных веществ в морской воде 99.6% составляют галоидные соли натрия, калия, магния и сульфаты магния и кальция и только 0.4% солевого состава приходится на долю остальных элементов.

Известно также, что потребность взрослого человека, проживающего в умеренном климате, составляет примерно 10-15 грамм пищевой соли (NaCl) в сутки.

Существенное значение для здоровья человека при использовании питьевой воды имеет содержание в ней солей жесткости.

Жесткость воды - степень жесткости принято выражать в миллимолях ионов Са2+ или Mg2+ (или обоих ионов) в 1 дм3 - ммоль/дм3 или в 1 кг воды - ммоль/кг. В технической литературе часто встречается единица измерения степени жесткости воды - мг экв/дм3 или мг-экв/л.

Общая жесткость воды, используемой для питья, согласно СанПиН 2.1.4.599-96 должна находиться в пределах - от 1,5 до 7 мг-экв/л, при этом кальция должно быть не более 140 мг/л, а магния - не более 85 мг/л.

Жесткость, обусловленная наличием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, Са(НСО3)2; Mg(HCO3)2 называется временной, или карбонатной (Жвр).

Жесткость, обусловленная хлоридами и сульфатами этих металлов (CaCl2, MgCl2, CaSO4, MgSO4,), называется постоянной (Жп).

Суммарная жесткость (временной и постоянной) воды носит название общей жесткости.

Жесткость морской воды значительно выше, чем жесткость воды рек и озер. Так, например, вода Черного моря имеет общую жесткость 65,5 ммоль/л, а среднее значение жесткости воды Мирового океана составляет 130,5 ммоль/л.

Временную (карбонатную) жесткость устраняют:

1. Кипячением

Са(HCO3)2=СаО+H2O+CO2

Mg(HCO3)2=Mg(OH)2+2CO2

2 Добавлением гашенной извести

Са(HCO3)2+Са(ОН)2=2CaCO3+2H2O

Mg(HCO3)2+2Са(ОН)2=Mg(OH)2+2CaCO3+2H2O

3. Постоянную (некарбонатную) жесткость устраняют добавлением соды.

CaCl2+Na2CO3=СаСО3+2NaCl

MgSO4+Na2CO3=MgCO3+Na2SO4

4. В целях одновременного устранения обоих видов жесткости применяют смесь гашеной извести и соды - содово-известковый метод.

Как известно, обработка воды коагулянтами - самый распространенный метод очистки больших объемов воды от грубодисперсных коллоидных загрязнений. Масштабы применения метода коагуляции в централизованной водоподготовке в последние годы постоянно совершенствуются. В связи с этим быстро растет ассортимент коагулянтов и сопутствующих им реагентов, предлагаемых для очистки природных вод.

В последнее время все более широкое распространение находит коагулянт - оксихлорид алюминия (ОХА), Al2(OH)5Cl - (Другие названия: гидроксихлорид алюминия, поли-оксихлорид алюминия, полиалюминий хлори и пр.), который является перспективным и экономичным коагулянтом нового поколения.

Оксихлорид алюминия широко применяется для очистки природных, оборотных и сточных вод от взвешенных веществ, тяжелых металлов, нефтепродуктов, фосфатов, синтетических поверхностно-активных веществ, для снижения цветности, мутности и пр. [Алексеева Л.П. Оценка эффективности применения оксихлорида алюминия по сравнению с другими коагулянтами. Журнал «ВСТ» №2, 2003 г.]. Следует, однако, отметить, что применение этого коагулянта для получения питьевой воды из морской в патентной информации отсутствует.

Наиболее близким по поставленной цели и решаемой задаче следует отнести патент RU №2188801 С1, 10.09.2002, принятый нами за прототип.

Совокупность признаков, изложенных в формуле изобретения, характеризующий этот способ, позволяет получать воду питьевого качества практически из любой природной воды, в том числе с высоким уровнем загрязнения, - речной, озерной, подземной, морской. Использование различных мембранных методов разделения воды - ультрафильтрации и микрофильтрации - способствует эффективному удалению механических частиц, взвесей, антропогенных и сильнодействующих ядовитых веществ, включая пестициды и гербициды, а также бактерий, вирусов и грибков. Дополнительное использование обратноосмотических мембран позволяет опреснить солоноватую и морскую воду до уровня питьевой.

Все способы очистки воды, в том числе прототип, из-за своей громоздкости неосуществимы в условиях чрезвычайных ситуаций на морской воде.

Указанных недостатков лишен, способ приготовления питьевой воды из морской в чрезвычайных ситуациях, основанный на обработке воды химическими реагентами при перемешивании, отличающийся тем, что сначала в воду прибавляют коагулянт - оксихлорид алюминия Al2(OH)5Cl, а затем - пищевую соду NaHCO3 в мольном соотношении 1:1.

Для получения составов и их испытаний были использованы следующие вещества и аппаратура:

1. Коагулянт - ОХА, Al2(ОН)5Cl, ТУ 216-350-002-39928758-02.

2. Сода пищевая - NaHCO3, ГОСТ 2156-76.

3. Вода Красного моря.

4. pH-Meter, РН-009 (1) СЕ.

5. TDS-Meter, 139 TDS Testers СЕ.

Контрольные испытания проводились в независимых лабораториях, имеющих государственную аккредитацию.

Как известно, обработка воды коагулянтами - самый распространенный метод очистки больших объемов воды от грубодисперсных коллоидных загрязнений. Масштабы применения метода коагуляции в централизованной водоподготовке в последние годы постоянно совершенствуются. В связи с этим быстро растет ассортимент коагулянтов и сопутствующих им реагентов, предлагаемых для очистки природных вод.

Выбор коагулянта, учитывающий особенности исходной воды и сезонных изменений ее качества, - основа для получения воды, соответствующей нормативным требованиям.

В действующих Федеральных санитарных правилах, нормах и гигиенических нормативах общая жесткость воды, используемой для питьевых и хозяйственно-бытовых нужд, нормируется: допустимое максимальное содержание солей жесткости в воде по суммарному содержанию в ней ионов кальция и магния составляет 7 мг-экв/л.

Для удаления солей жесткости в работе применяют водные растворы коагулянта ОХА с концентрацией по Al2(ОН)5Cl - 17% и пищевую соду, NaHCO3 - 8,7% в равных мольных соотношениях в соответствии с реакцией (1).

Реакция (1) позволяет в любых условиях практического применения избежать избытка концентрации коагулянта ОХА, ограниченного требованиями ПДК=0,02 мг/л.

Объемное соотношение растворов реагентов 1:1, приведенное в конкретном случае, в свою очередь, позволяет упростить технику дозирования и эксплуатации реагентов, без использования специального аналитического оборудования и профессиональных знаний.

В специальном приложении приведены другие объемные соотношения водных растворов реагентов и безводных твердых реагентов при обязательном условии мольного соотношения этих реагентов равном 1:1.

Возможные варианты применения Na2CO3 и NaOH вместо пищевой соды, по соображениям безопасности их хранения в бытовых условиях, не рассматривались.

Предварительные исследования показали, что мелкодисперсный золь гидроокиси алюминия, образующийся при реакции в первый момент времени, характеризуется максимально высокой сорбционной активностью. Поэтому особенно важно обеспечить быстрое и равномерное смешение коагулянта со всем объемом очищаемой воды.

Последующее прибавление раствора соды обеспечивает полноту реакции и безопасность наличия избытка ОХА в растворе.

Ниже приведен пример такого испытания.

В полиэтиленовую емкость объемом 0,5 литра с водой Красного моря (содержащей примерно суточную норму пищевой соли для человека) прибавляют 2 мл коагулянта ОХА с содержанием 0,34 г Al2(ОН)5Cl и тщательно перемешивают встряхиванием. Наблюдается образование молочного цвета суспензии. При этом происходит физико-химическое взаимодействие реагента с растворимыми и нерастворимыми примесями, а также химическое взаимодействие ОХА с солями временной и постоянной жесткости с выделением нерастворимых карбонатов, гидроокиси алюминия и гидросульфата алюминия [Al2(OH)5]2SO4.

Далее, при добавлении 2 мл концентрированного раствора соды процесс взаимодействия веществ завершается и происходит выпадение осадка.

Отделение прозрачного раствора от осадка производится декантацией.

Для осуществления контроля состава питьевой воды отбирают 100 мл прозрачного раствора и упаривают нагреванием до полного удаления воды. В результате упаривания образуется белая кристаллическая морская соль - 4 г, которую далее повторно растворяют в дистиллированной воде и доводят до отметки 2 литра.

Полученный раствор подвергают физико-химическому анализу на пригодность соли в пищевых целях.

Результаты комплексного анализа питьевой воды в соответствии с РД 52.10.243-92. («Руководящий документ. Руководство по химическому анализу морских вод»).

ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЙ представлен в таблице 2.

Данные испытания таблицы 2, показывают, что последовательная химическая обработка морской воды в чрезвычайных ситуациях предлагаемым способом позволит получить высокого качества пищевую воду, практически не содержащую солей жесткости и других примесей, обладающую высокими органолептическими показателями.

Малые количества используемых реагентов и суточная норма воды (пластиковая емкость 0,5 л) могут содержаться в аптечке для выживания бедствующих на морской воде.

Способ можно также рекомендовать как экологически чистый для получения пищевой морской соли и морской соли для аквариумов и медицинских целей.

Способ приготовления питьевой воды из морской в чрезвычайных ситуациях, основанный на обработке воды химическими реагентами при перемешивании, отличающийся тем, что сначала в воду прибавляют коагулянт - оксихлорид алюминия Al2(ОН)5Cl, а затем - пищевую соду NaHCO3 в мольном соотношении 1:1.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к очистке низкотемпературных природных и сточных вод. Комплексный способ удаления углекислого газа из низкотемпературных вод, содержащих гидрокарбонат-ион, состоящий в удалении растворенного углекислого газа аэрацией с обеспечением безвозвратности удаления предварительным химическим переводом содержащихся в воде гидрокарбонат-ионов НСО3- в нерастворимые или малорастворимые карбонаты.
Изобретение может быть использовано в водоподготовке для умягчения и обезжелезивания воды в системах водоснабжения. Способ включает обработку воды, содержащей бикарбонаты кальция и магния и гидроксид железа, сорбентом в виде фибриллированных целлюлозных волокон, содержащих, в мас.%, не менее 90% волокон с длиной не более 0,47 мм и не менее 50% волокон с длиной не более 0,12 мм, соляной кислотой с образованием дисперсии, которую затем обрабатывают карбонатом и гидроксидом натрия.
Изобретение относится к водоподготовке и может быть использовано как в домашних, так и в производственных условиях для умягчения воды, содержащей большое количество солей жесткости, а также для осветления и очистки оборотных и сточных вод сельского хозяйства, пищевой и химической промышленности.
Изобретение относится к водоподготовке и может быть использовано для очистки питьевой воды, сточных, оборотных вод и прочих стоков химической промышленности. .

Изобретение относится к технической электрохимии и может использоваться в области водоподготовки. .

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых флотационным способом с применением оборотного водоснабжения и может быть использовано в других отраслях промышленности, где лимитируется содержание кальция.

Изобретение относится к области очистки природных вод, преимущественно геотермальных, и может быть использовано, например, в теплоэнергетике и теплоснабжении. .
Изобретение относится к технологии очистки воды, в частности к способам для получения воды, не содержащей ионов жесткости, и может использоваться как самостоятельно для умягчения высокоминерализованных вод, так и в качестве одного из звеньев в технологии получения деионизованной воды.

Изобретение относится к способам регенерации свободного цианида из вод, содержащих тиоцианаты, цианиды и тяжелые металлы. Способ регенерации свободного цианида из вод, содержащих тиоцианаты и тяжелые металлы, включает селективное окисление в кислых средах, улавливание синильной кислоты из отходящих газов в щелочной поглотитель, подщелачивание вод после их окислительной обработки.

Изобретение относится к аппаратам для обезвоживания и обессоливания нефти и очистки нефтепродуктов и может быть использовано в нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности.

Изобретение относится к способам автономного получения пресной воды питьевого качества из влаги окружающего, морского, атмосферного воздуха. Способ включает забор и подачу атмосферного воздуха в генераторы энергии сжатого воздуха (1), охлаждение потока сжатого воздуха после генераторов (1) в конденсаторах (9) с осаждением и отбором влаги.

Изобретение относится к способам извлечения сульфата аммония при переработке биомассы. Способ извлечения сульфата аммония при переработке биомассы на углеводородное топливо включает: переработку биомассы в реакторе гидропиролиза в углеводородное топливо, уголь и поток технологического пара; охлаждение потока технологического пара до температуры конденсации, дающее водный поток, содержащий аммиак и сульфид аммония, поток жидких углеводородов, и поток охлажденного парообразного продукта, включающего неконденсирующиеся технологические пары, содержащие Н2, СН4, CO и CO2, аммиак и сероводород; направление водного потока в каталитический реактор; впрыск воздуха в каталитический реактор с получением водного потока продукта, содержащего аммиак и сульфат аммония, при этом осуществляют удаление сероводорода из потока охлажденного парообразного продукта и подачу сероводорода в каталитический реактор вместе с водным потоком для взаимодействия с аммиаком, присутствующим в водном потоке, с получением сульфида аммония и затем сульфата аммония.

Изобретение относится к устройствам очистки промышленных стоков и может быть использовано на предприятиях электронной, приборостроительной промышленности, а также на производствах, имеющих в гальванические цеха и участки.

Изобретение относится к энергетике в пищевой и фармацевтической промышленности и может быть использовано для опреснения морской или загрязненной воды, для отделения спиртов из спиртосодержащих растворов, а также для получения концентрированных фруктовых соков.

Изобретение относится к средствам водоподготовки и водоочистки и может быть использовано в трубопроводах и бассейнах. Распределительное устройство коагулянта для водоподготовки содержит лучераспределитель 1, образованный из радиально расположенных перфорированных отверстиями трубок.

Установка для очистки природных вод относится к области водоподготовки и может быть использована для предварительной очистки природных вод, в частности поверхностных для хозяйственно-питьевого, промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к установкам для обессоливания морской воды (опреснительным установкам). Предлагаемая опреснительная установка имеет по меньшей мере две емкости, которые заполняют паром.
Изобретение относится к области разделения эмульсий фильтрацией, в частности к области очистки жидкостей от маслонефтепродуктов и органических веществ, и может быть использовано в нефтедобывающей, химической, нефтехимической, пищевой, фармацевтической, машиностроительной и других отраслях промышленности, а также в системах очистки сточных вод.

Изобретение относится к системе очистки сточных вод, содержащих органические, преимущественно белковые, загрязнения, и может быть использовано для очистки промышленных сточных вод молочных производств. Система очистки сточных вод включает блок механической очистки, блок биологической очистки с комплексом биопрудов, блок физико-химической очистки, включающий жироуловитель 2, усреднитель-преаэратор 3, флотатор 5, емкости для реагентов, флотопены 7, сырого осадка 6 и воды 8. Блок биологической очистки состоит из комплекса каскадно расположенных и соединенных между собой биопрудов 9-16, выполненных в форме многоугольников неправильной формы, соответствующих ландшафту. Дамбы биопрудов 9-16 сформированы из земляных насыпей извлеченного грунта суглинистых и глинистых пород и укреплены полимерным сетками и газонной травой. Биопруды 9-16 снабжены камерами опорожнения 17-24 с возможностью независимой работы. Крайний в каскаде биопруд доочистки 16 содержит высшую водную растительность и соединен с камерой 26 обеззараживания воды. Изобретение позволяет повысить степень очистки и обеззараживания сточных вод, содержащих органические, преимущественно белковые, соединения до норм сброса в водоем рыбохозяйственного значения с дополнительной возможностью рециркуляции воды. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 ил.

Изобретение может быть использовано в чрезвычайных ситуациях для приготовления питьевой воды из морской. Способ включает последовательное смешение воды сначала с коагулянтом - Al25Cl для перевода солей общей жесткости в нерастворимый осадок, а затем с пищевой содой NaHCO3 в мольном соотношении 1:1 для предотвращения избытка коагулянта. Способ характеризуется простотой выполнения, позволяет использовать морскую воду для питья в чрезвычайных ситуациях без угрозы для здоровья и получать питьевую воду высокого качества, практически не содержащую солей жесткости, обладающую высокими органолептическими показателями, и, кроме того, получать экологически чистую морскую соль для пищевых и медицинских целей.

Наверх