Елена Хохрякова - Современные методы обеззараживания воды

Кипячение – процесс доведения воды до точки кипения в целях очистки воды и ее обеззараживания.

Из физических способов обеззараживания воды наиболее распространенным и легко реализуемым в домашних условиях является кипячение. Это, наверное, самый старый и хорошо известный метод, которым мы пользуемся ежедневно.

Кипячение применяли десятки тысяч лет, и даже сейчас этот метод не потерял своей актуальности. Метод используется для обеззараживания малых объемов воды: в быту, полевых условиях, лабораториях, малых водоочистных установках и других подобных случаях. Так, например, если вы находитесь в путешествии или в походе и у вас не оказалось с собой воды, вы можете прокипятить воду из реки. При этом большинство бактерий будут уничтожены.

Кипячением уничтожается большинство бактерий, вирусов, бактериофагов и других биологических объектов, которые часто содержатся в открытых источниках воды, и, как следствие попадают в системы центрального водоснабжения.

Этот метод легко реализуется, не требует сложного и дорогого оборудования. Все, что нужно, – не боящаяся высоких температур посуда и источник тепла – газовая конфорка, электрокипятильник или костер.

Недостатком этого метода является невозможность определения, когда пора заканчивать кипятить воду, т. е. определить время, когда все болезнетворные микроорганизмы погибнут. Большинство бактерий погибает при температуре выше 50 °С. Это происходит потому, что сворачиваются белки, из которых они устроены. С другой стороны, в природе существуют и стойкие к кипячению бактерии.

При кипячении воды в открытом объеме удаляются растворенные в ней газы (кислород, углекислый газ) и уменьшается ее жесткость. Всем известна накипь, которая оседает на стенках чайников после кипячения воды. Эта накипь представляет собой соли жесткости, которые были растворены в воде до того, как ее прокипятили. В результате кипячения вода становится более мягкой. Происходит это потому, что из нее удаляются соли, так называемой, «временной (карбонатной) жесткости». Однако кипячением невозможно удалить соли железа, а также кадмий, ртуть, нитраты.

Таким образом, при кипячении воды разрушаются хлор и хлорсодержащие соединения, выпадают в осадок коллоидные частицы примесей и соли, вода умягчается (соли жесткости выпадают в осадок), уменьшается содержание легколетучих компонентов, уничтожаются болезнетворные микробы, опасные бактерии, вирусы и возбудители различных заболеваний. Вкусовые качества воды при кипячении меняются мало.

Обычно кипячение сводится лишь к доведению воды до кипения. Однако при недлительном кипячении невозможно достичь того результата, который дает кипячение как метод очистки воды. Простого доведения воды до кипения недостаточно для того, чтобы обеззаразить ее. Для этого необходимо кипятить воду не менее 10–15 мин. Только при этом значительная часть микроорганизмов погибнет. Однако следует учесть, что, например, вирус «Гепатита А» (в народе – желтухи) погибнет только тогда, когда воду прокипятят не менее 25–30 мин. При кратковременном кипячении некоторые микроорганизмы, их споры, яйца гельминтов также могут сохранить жизнеспособность (особенно если микроорганизмы адсорбированы на твердых частицах).

Кипячение является исключительно бытовым методом обеззараживания воды, применение кипячения в промышленных масштабах, конечно же, не представляется возможным ввиду высокой стоимости этого метода.

Потребность в изучении ультразвука как одной из областей такой науки, как физика, было связано с потребностями морского флота. Начало изучению ультразвука заложил французский ученый Савар, который при определении предела слышимости человека обнаружил существование звуков, не воспринимаемых человеческим ухом. Более подробные исследования свойств ультразвука были начаты уже в XIX в. Большой скачок в развитии ультразвуковой техники произошел после открытия братьями Кюри в 1880 г. пьезоэлектрического эффекта. После открытия этого явления в 1883 г. был построен первый ультразвуковой генератор, а ультразвук стали использовать в различных областях техники.

По своей физической сути ультразвук представляет собой упругие колебания наподобие обычных звуковых, но с большей – от 20 до 106 кГц – частотой. Частотой колебаний обусловлены уникальные свойства ультразвука при его распространении в воде. Это проявляется в дисперсии (рассеивании) звука, а также в образовании зон разрежений и уплотнений, образующих своеобразную дифракционную картину.