Хлорирование и дехлорирование воды

Химия хлорирования воды

Наиболее распространенным в водоподготовке хлорирующим веществом является гипохлорит натрия. В воде он образует хлорноватистую кислоту и гидроксид натрия, таким образом, применение гипохлорита повышает pH.
NaOCl + H₂O → HOCl + NaOH
Хлорноватистая кислота в свою очередь диссоциирует на ион-водород и гипохлорит-ион.
HOCl → H⁺ + OCl ⁻
Таким образом, соединения хлора в сумме Cl₂, NaOCl, HOCl и OCl ⁻ называют свободным остаточным или активным хлором, выраженным в мг/л Cl₂.

Побочные реакции хлора

Часть хлора в воде реагирует с аммиачным азотом образуя хлорамины
HOCl + NH3 NH2Cl (монохлорамин) + H2O
HOCl + NH2Cl NHCl2 (дихлорамин) + H2O
HOCl + NHCl2 NCl3 (трихлорамин) + H2O
Хлорамин тоже обладает бактерицидным свойством, но более низким, чем хлор. Реакции образования хлораминов регулируются отношением pH и концентрации хлора к концентрации азота.

Нитрит, цианид, сульфид, железо и марганец являются восстановителями, а также, хлор участвует в окислении органических соединений.

Дехлорирование

Несмотря на то, что хлорирование является стандартом водоподготовки в течение многих лет, в последнее время, отрасль всё шире завоёвывают мембранные технологии, такие как ультрафильтрация и обратный осмос.

Современные мембраны имеют некоторый допуск по временному содержанию хлора до момента потери селективности. Фактически, деградация мембран происходит примерно через 200-500 часов воздействия свободного хлора концентрацией 1 мг/л. Время деградации будет зависеть от различных характеристик воды, одним из основных является рН. Таким образом, щелочная вода приводит к скорейшей деградации мембран, чем кислотная, к тому же, именно кислотный рН предпочтительней для лучшего биоцидного эффекта, но тут в игру вступает железо. Окисление тяжелых металлов и рост температуры также ускоряют процесс деградации мембран хлором.

Таким образом, трудно себе представить не верный расчёт дозирования гипохлорита, к тому же, не обнаруженный при пуско-наладочных работах, что делает применение мембран чуть ли не одной причиной применения дехлорирования воды.

Методы дехлорирования воды

Пожалуй, самым распространенным методом дехлорирования, является фильтрация воды через активированный уголь. Взаимодействие хлора с активированным углём проходит с выделением соляной кислоты.
C + 2Cl₂ + 2H₂O → 4HCl + CO₂

Пожалуй, стоит упомянуть о достаточно капризном веществе, также применяемом для дехлорирования воды. Метабисульфат натрия используется как биостатик и для удаления свободного хлора, при растворении в воде образует бисульфит натрия, соответственно снижает содержание гипохлористой кислоты.
Na₂S₂O₅ + H2O → 2 NaHSO₃
2NaHSO₃ + 2HOCl H₂SO₄ + 2HCl + Na₂SO₄

Метабисульфат натрия применяют достаточно редко, ведь при всех своих плюсах, он достаточно капризен, например, в твёрдой форме храниться порядка 6 месяцев, должен быть пищевого качества и не содержать примесей, не должен быть восстановлен кобальтом, в водных растворах окисляется воздухом, раствор метабисульфата натрия может быть отфильтрован механическими фильтрами.  А из плюсов метабисульфата натрия – это высокая скорость дехлорирования, низкая концентрация до 3 мг к 1 мг хлора.

В OmniFilter мы применяем лучшие отраслевые практики, поэтому эта статья не содержит кучу теории, а наши системы работают без применения лунного грунта.