Химическая фильтрация воды

Химическая очистка является специфичным видом, поскольку удаляет из воды определенные соединения, для которых предназначен применяемый реагент. Системы химической очистки применяются, например, при подготовке водопроводной воды и удалении хлора (о чем говорилось выше). Для действующих аквариумов особый интерес представляет разновидность химической очистки воды, связанная с фильтрацией ее через активированный уголь, ионообменные смолы или некоторые другие вещества.

Угольные фильтры применяют в основном для обесцвечивания воды и удаления нитратов, фенолов, хлора, пестицидов и некоторых других веществ. Большая поглотительная способность активированного угля обусловлена пористой поверхностью. Например, истинная поверхность 1 г активированного угля высокого качества составляет 200—500 м². 100 г активированного угля могут извлечь из воды до 55 г растворенных веществ. На адсорбционную способность оказывают влияние различные факторы: рН и температура воды, скорость течения воды, концентрация веществ, размер частиц адсорбента и его качество.

Процесс очистки в угольном фильтре можно условно разделить на два этапа. На первом иногда происходит адсорбция органических молекул и неорганических ионов на частицах угля, на втором этапе — разложение некоторых органических соединений до минеральных. Так сочетаются процессы адсорбции и биологической очистки воды.

Активированный уголь по причине своей высокой поглотительной способности быстро засоряется, начинает работать как простой механический фильтр и нуждается в чистке. Для восстановления этого фильтра надо прокипятить активированный уголь в дистиллированной воде в течение часа, сменив воду дважды. Из-за трудоемкости восстановления адсорбционной способности угля в домашних условиях и отсутствия выпускаемых промышленностью фильтров, они не получили широкого распространения у аквариумистов нашей страны. В ряде случаев применение фильтров с активированным углем является необходимостью, например, при содержании морского аквариума или разведении рыб, очень чувствительных к чистоте воды. Во всех случаях следует обращать внимание на качество угля.

В аквариумных фильтрах могут быть применены ионообменные смолы (катиониты и аниониты), о которых рассказывалось в главе, посвященной умягчению воды. Для удаления катионов, например, нежелательных ионов аммония (NH₄⁺), можно использовать катиониты КУ-2, КУ-23. Однако надо помнить, что наряду с этими катионами будут удаляться и другие, например Са²⁺, Mg²⁺, K⁺ и т. д.

При помощи ионообменных смол (анионитов), например, АВ-17, можно удалять анионы NO₂^‾‾, NO₃^‾‾, РО₄^3‾‾, SO₄^2‾‾ и др. Подготовка катионитов и анионитов к использованию в фильтрах аналогична той, которая применяется перед опреснением воды, однако вместо растворов соляной кислоты и щелочи здесь следует использовать 5-10%-ный раствор хлорида натрия NaCl для обработки смол обоих типов.

Недостатком смол является их быстрое загрязнение органическими веществами. Поэтому для обеспечения нормальной работы ионообменного фильтра вода предварительно должна пройти через механический, а еще лучше и через биологический фильтры.

В качестве наполнителей фильтров, которые могут осуществлять химическую очистку воды, следует назвать верховой торф. Торфяные фильтры используются в тех случаях, когда надо получить мягкую и кислую воду и поддерживать ее в таком состоянии. С использованием торфяного наполнителя (периодически заменяя его на свежий) можно в течение 2— 3 дней воду очень высокой жесткости (20 °dGH) превратить в мягкую (менее 4 °dGH).

Очистка воды флотацией

Флотация — удаление нежелательных примесей из воды вместе с образующейся пеной. Этот метод, хорошо известный в горнообогатительной промышленности, был успешно применен в аквариумной практике.

Сущность метода основана на способности многих веществ адсорбироваться на поверхности пузырьков газа, проходящих через жидкость. Пузырьки газа поднимаются к поверхности жидкости, образуя пену, в которой концентрируются нежелательные примеси. Пена вместе с примесями удаляется и таким образом происходит очистка воды.

На рис. 31 представлена схема простейшего флотатора. Принцип его работы состоит в следующем. Вода из аквариума через механический фильтр непрерывно поступает во флотатор. Воздух из компрессора подается в распылитель (1), после чего в виде большого количества мелких пузырьков поднимается к поверхности воды. На поверхности пузырьков происходит адсорбция, главным образом, органических веществ. На поверхности флотатора образуется пена, которая задерживается пеноуловителем (2) и выносится в емкость для сбора загрязнений. Очищенная вода подается в аквариум или другие очистительные устройства. Флотационную очистку хорошо проводить перед ее биологической фильтрацией.

Рис. 31. Фильтр для очистки, воды; 1 — распылитель, 2 — пена

Озонирование воды

Озон О₃ — сильнодействующее дезинфицирующее и окисляющее вещество. Озон нашел применение в аквариумной практике для очистки воды.

Получают озон в специальных приборах — озонаторах. Собрать озонатор аквариумист может самостоятельно, например, воспользовавшись консультациями авторов В. Мигулина (журнал «Рыбоводство», 1985, № 3, с. 42 — 44) и Е. Овсянникова (журнал «Рыбоводство и рыболовство», 1980, № 7, с. 29 и 1982, № 3, с. 32). Эти озонаторы состоят из генератора на радиолампах или полупроводниковых приборах и газоразрядной трубки, из которой газ поступает в емкость для обеззараживания воды.

Озон за короткий промежуток времени уничтожает в воде бактерии, окисляет растворенные органические вещества и в меньшей степени неорганические ионы (соединения серы HS, S², азота NH₄⁺, NH₃, NO₂, углеводороды).

Существенное преимущество озонирования состоит в том, что озон не оставляет в воде вредных веществ после обработки. Следы этого газа, токсичного для гидробионтов, удаляются через непродолжительное время. Установлено, например, что водоросли погибают при концентрации О₃ вводе 0,5—1,0 мг/л; дафнии и циклопы — при концентрации около 2 мг/л.

Озонирование воды следует проводить не в аквариуме, а в отдельном сосуде, чтобы избежать повреждения рыб. Воду из этого сосуда следует подавать в аквариум через угольный фильтр, с помощью которого удаляют следы растворенного озона, предупреждая их попадание к рыбам.

Озонирование воды особенно эффективно, если оно сочетается с другими методами очистки воды. Например, можно озонировать воду после флотаторов или биологических фильтров.