Примеси в природной воде

Все примеси, загрязняющие природную воду в результате ее кругооборота, различаются по своей природе (неорганические, органические, биологические) и размерам (по степени дисперсности). На рисунке  показан весь спектр размеров частиц, которые могут присутствовать в воде, а также методы удаления этих примесей.

Условно эти примеси можно разделить на несколько групп:

1.  Крупные частицы - макрочастицы, которые видны невооруженным глазом в виде мутности и имеют размер от нескольких микрометров (мкм) до 1 мм. Эти неорганические частицы гетерогенны. Они имеют четкую границу раздела с водой и могут самопроизвольно осаждаться.

2.  Микрочастицы, которые видны в оптический микроскоп, а невооруженным глазом могут быть определены как опалесценсия. Их размер составляет от долей до нескольких микрометров. Они имеют неорганическую или биологическую природу. Из-за броуновского движения такие частицы самопроизвольно не осаждаются.

3. Частицы, имеющие размер от сотых долей до нескольких мкм, представляют собой в основном крупные макромолекулы растворимых органических веществ с молекулярной массой до 500000 дальтон, а также вирусы и бактерии.

4.  Еще меньшими размерами - в сотые и тысячные доли мкм - обладают молекулы органических и неорганических веществ с молекулярной массой до 1000-50000 дальтон, а также некоторые вирусы.

5.  Истинные растворы содержат ионы растворенных неорганических веществ, которые обладают наименьшими размерами, составляющими несколько ангстрем (1 А =10 мкм).

Для удаления каждого из указанных видов примесей может быть использовано несколько методов. Они основываются на физических, химических, физико-химических процессах. Реально любой из способов очистки сочетает в себе несколько процессов и представляет собой комплекс воздействий на среду на макро- и микроуровнях.

Как указывалось выше, макрочастицы могут самопроизвольно осаждаться. Поэтому как один из вариантов их удаления может использоваться метод осаждения. Однако он малопроизводителен и практически не применяется. Ускорение процесса осаждения достигается путем

агрегатирования частиц при добавлении в воду специальных реагентов, т. е. методами флокуляции или коагуляции . Достаточно легко такие частицы отфильтровываются на сетках, гранулированных загрузках, различных пористых перегородках .

Микрочастицы самопроизвольно не осаждаются. Для осаждения их необходимо укрупнить, что выполняется методами флокуляции или коагуляции. Они также могут извлекаться из раствора микрофильтрацией  на различных пористых материалах. При порах меньших, чем размер бактерий, последние удаляются и раствор стерилизуется.

Крупные макромолекулы также могут быть удалены методами флокуляции или коагуляции. Они извлекаются из раствора методами микро- и ультрафильтрации  на специальных мембранах с размером пор меньшим, чем у извлекаемых частиц.

Микрочастицы с молекулярной массой до 1000-50000 дальтон. а также бактерии эффективно извлекаются из раствора ультрафильтрацией.

Молекулы органических соединений с различной молекулярной массой могут удаляться сорбцией на высокопористых сорбентах или специальных анионитах-органопоглотителях .

Ионы растворенных неорганических веществ могут извлекаться комплексно или селективно реагентным методом, фильтрацией - нанофильтрацией и обратным осмосом  - или ионным обменом .

Органические и биологические загрязнения могут быть разрушены или уничтожены сильными окислителями .

Биологические загрязнения инактивируются физическими воздействиями, такими как ультразвук, электрические разряды, ультрафиолетовое облучение .

Рассмотрим основные методы удаления примесей из раствора.