Анализ методов очистки подземных вод от фтора

В настоящее время большое внимание стало уделяться к проблеме качества питьевой воды. Основными источниками, которой являются поверхностные и подземные источники. Как правило, первый тип источников используют для хозяйственно-питьевых целей в городских и густонаселенных пунктах, вследствие чего данные воды проходят предварительную очистку, а затем транспортируются абоненту уже заданного качества и в нужном количестве. Что касаемо подземных вод, то они используются для небольших населенных пунктов и часто доставляется к населению без очистки вообще. Но и в подземных водах содержатся загрязняющие вещества, которые по разным значениям превышают предельно допустимые концентрации. К распространенным химическим веществам можно отнести бром, мышьяк, бор, фтор.

Актуальность данной темы заключается в том, что эти загрязнения, отрицательно сказываются на здоровье человека и требуют предварительной очистки.

Фтор в жизни человека играет важную роль. При его недостатке в организме, то есть если его концентрация в воде меньше 0,5 мг/л, проявляется такое заболевание как зубной кариес. Кости у человека становятся хрупкими, ломаются ногти и выпадают волосы. Также без сопровождения фтора плохо усваивается железо, поэтому развивается железодефицитная анемия. При содержании фтора в избытке, то есть более 1,5 мг/л, замедляется рост и обмен веществ, деформируются кости скелета, поражается эмаль зубов, человек слабеет, может появиться рвота. При дальнейшем увеличении количества фтора в организме учащается дыхание, падает давление, поражаются почки. Поэтому очень важно поддерживать стабильную концентрацию фтора в воде.

К первому методу извлечения фтора можно отнести сорбционный метод, основанный на сорбционных процессах с использованием фтор-селективных материалов как природного, так и искусственного происхождения [1]. Распространенное применение получили следующие сорбенты: активированный оксид алюминия, магнезиальные сорбенты, активированные угли.

К следующему методу удаления фтора из воды относится ионный обмен. Анионообменные смолы различной основности, поверхность которых насыщена ОН- или анионами, способны удалять из воды фтор-ионы. Наибольшая ёмкость присуща анионитам, содержащим четвертичную аминогруппу. В начале процесса фильтрования через анионитовый фильтр практически весь фтор задерживается загрузкой, поэтому до 1,2 мг/л фильтрат разбавляют исходной водой. Повышение содержания фтора в фильтрате более ПДК свидетельствует об окончании цикла [2]. Смолу отмывают пересыщенным раствором хлорида натрия или соляной кислотой. Ниже представлена таблица 1 по удалению фтора из воды катионообменными смолами.

Таблица №1 – Удаление фтора из воды катионообменными смолами

К третьему методу следует отнести мембранные методы. К ним можно отнести электродиализ (ЭД), ультрафильтрация (УФ) и нанофильтрация (НФ), обратный осмос (ОО).

Электродиализ – это мембранный процесс обессоливания воды за счет разности электрического потенциала. Результат электродиализного обессоливания воды заключается в формировании концентрированного и очищенного растворов в разных чередующихся камерах. Количество переносимых ионов пропорционально плотности тока, которая ограничивается возникающей в процессе обессоливания концентрационной поляризацией (основной недостаток электродиализа).

Ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос, баромембранные процессы, отличающиеся размером разделяемых частиц растворенного вещества и, следовательно, структурой используемых мембран. Если в процессе ультрафильтрации обеспечивается отделение от раствора макромолекулярных компонентов с молекулярной массой в несколько тысяч, то при нанофильтрации – нижний предел порядка нескольких сот.

Обратный осмос применяется чаще всего для разделения воды от растворенных низкомолекулярных соединений. В баромембранных процессах, в основном, используются ассиметричные мембраны, в которых тонкий, относительно плотный верхний слой нанесён на подложку с пористой структурой. Следует сказать, что применение полупроницаемых мембран в сложившихся традиционных производствах может дать значительный экономический эффект, открывает широкие возможности для создания принципиально новых, простых, малоэнергоемких и экологически чистых технологических схем.

Ниже в таблице 2 представлен сравнительный анализ эффективности удаления фтора в подземных водах различными методами.

Таблица №2 – Сравнительный анализ эффективности удаления фтора в подземных водах различными методами

В качестве вывода следует сказать, что на сегодняшний день существует множество методов очистки подземных вод от фтора, но не один из них не является универсальным. Главным критерием будет являться исходная концентрация загрязняющего вещества и экономические возможности для постройки сооружений очистки.