Классическое хлорирование является самым надежным способом обеззараживания, когда микробиологическое загрязнение воды является наиболее сильным. Внедрение хлорирования считается самым крупным событием в медицине XX века, остановившим распространение кишечных инфекций в городах. Хлорирование является обязательным при подаче воды в разводящую сеть.
При введении хлора в воду образуются хлорноватистая и соляная кислоты:
С12+Н2О НС1О + НС1
В сильнокислой среде равновесие этой реакции сдвинуто влево и в воде присутствует молекулярный хлор; при значении рН более 4 последний практически отсутствует. Наиболее сильными бактерицидными свойствами обладает молекулярный хлор и хлорноватистая кислота.
Основными обеззараживающими веществами при хлорировании являются Cl2, HClO, ClO- («свободный активный хлор») и NH2Cl, NHCl2 («свзанный активный хлор»).
Моно- и дихлорамины образуются при наличии в воде аммонийных солей или аммиака:
HClO + NH3 = NH2Cl + H2O
HClO + NH2Cl = NHCl2 + H2O
Бактерицидные свойства хлораминов значительно ниже, чем у хлора, но их действие более продолжительно.
Избыток активного хлора, который остался в воде после его взаимодействия с органическими и неорганическими веществами, называют остаточным активным хлором.
Концентрация остаточного свободного хлора (в воде должна быть не менее 0,3 мг/л и не более 0,5 мг/л.
Избыточный активный хлор может быть удален путем дехлорирования, за счет обработки воды восстановителями (сульфит или тиосульфат натрия, сернистый газ, активированный уголь).
Взаимодействие хлора с гумусовыми и другими органическими веществами приводит к образованию широкой гаммы хлорорганических продуктов - тригалометанов, хлоралканов, хлорированных кислот и фенолов. Находящийся в воде фенол (ПДК=0,001 мг/л)прихлорировании превращается в более токсичный 2,4,6-трихлорфенол (ПДК=0,0004 мг/л), обладающий специфическим запахом.
Основное возражение против хлорирования связывают с возможностью образования вредных соединений - хлороформа СНС13 (ПДК=0,2 мг/л) и других тригалометанов (СНСl2Вг, СНС1Вг2, СНВг3). Замена хлора на гипохлорит натрия (без аммонизации!) увеличивает вероятность образования тригалометанов. Опытным путем установлено, что при концентрации остаточного активного хлора в интервале 0,3-1,1 мг/л и наличии в воде органики, содержание образующегося СНС13 не превышает 0,06 мг/л. Дальнейшее повышение концентрации остаточного активного хлора приводит к повышенному образованию хлороформа.
Самое простое техническое решение, приводящее к уменьшению содержания тригалометанов в питьевой воде, состоит в хлорировании воды только после ее осветления и фильтрования. Снижение содержания органических веществ в воде на стадии предварительной очистки до операции хлорирования - наиболее рациональный путь улучшения качества воды при ее обеззараживании.
Существенно уменьшить концентрацию тригалометанов, а также других вредных хлорорганических соединений в питьевой воде можно за счет использования вместо хлора хлораминов, образующихся при обработке гипохлоритом натрия воды, содержащей ионы аммония.
При взаимодействии хлораминов с органикой не происходит образования канцерогенных веществ. Хлорамины по сравнению с молекулярным хлором органолептически менее ощутимы, а при наличии в воде фенолов, они не образуют хлорфенольных запахов. Аммонизация осуществляется технически просто, а использование гипохлорита натрия также снимает все опасные и вредные производственные факторы, присущие самому хлору.
Хлорирование воды, содержащей органические вещества, в структурах которых имеются бензольные кольца (лигнин, гуминовые и фульвокислоты, фенолы и др.), может также приводить к образованию высокотоксичных диоксинов и родственных им хлорорганических соединений. Комплексный характер действия этой группы соединений приводит к генетическим изменениям, подавлению иммунитета, канцерогенезу, поражению внутренних органов и истощению человека. Максимальной токсичностью обладает 2,3,7,8-тетрахлордибензодиоксин, а также 2,3,7,8-тетрахлордибензофуран. Эти соединения имеют токсичность на много порядков выше, чем, например, широко известный препарат ДДТ (дуст).
Коварство токсического действия диоксинов заключается в том, что они незаметно накапливаются в организме, совершенно не проявляя себя, а затем наносят удар по иммунной системе. Их воздействие на организм сводится к тому, что молекула диоксина входит в рецептор и вписывается в структуру ДНК в строго определенных местах. Структура ДНК при этом не повреждается, но искривляется и становится более податливой воздействиям химических веществ. Сам диоксин не вызывает болезни, а лишь способствует развитию некоторых изних, например рака, при наличии канцерогенных веществ. Все обычно начинается с раздражения кожи, за которым появляется фурункулез, злокачественные опухоли, психические расстройства, рождение детей-уродов и т. П (Мешалкин, 2007).
Принцип метода основан на окислении йодида активным хлором до йода, который титруют тиосульфатом натрия.
Нитриты, окись железа, озон и другие соединения в кислом растворе выделяют йод из йодида калия, поэтому пробы воды необходимо подкислить буферным раствором с рН 4,5.