Питьевая вода, физико-химические свойства. Принципы очистки от загрязнений. Типы бытовых фильтров для воды..

Дипольные молекулы воды могут быть ориентированы относительно растворенных в воде отрицательно заряженных анионов и положительно заряженных катионов, образуя вокруг них гидратные оболочки.

Кроме того молекулы воды могут ориентироваться относительно друг друга, обращаясь положительными полюсами к отрицательным и наоборот. Группы взаимно ориентированных молекул Н2О (водные кластеры) являются квазиустойчивыми, могут в зависимости от условий распадаться, возникать вновь, приобретают разные размеры.

Таким образом вода (в том числе пресная вода, предназначенная для питья) является по своим физико-химическим свойствам сильно разбавленным водно-солевым раствором, имеющим определенную структуру. Тонкими физическими методами показано, что кластеры воды объединяются в более сложные структуры. Геометрия этих структур отражается в многообразии форм снежинок и кристаллов льда. Все снежинки шестигранные, но рисунок у этих шестигранников разный.


Кластеры, состоящие из 13-16 молекул, характерны для воды с относительно низкой биологической активностью. После электрохимической обработки питьевой воды ее кластеры измельчаются до 5-6 молекул. Такая вода, считается более активной по биофизическим и биологическим показателям.

Существенную роль играет показатель рН питьевой воды (отрицательный десятичный логарифм концентрации протонов). Рекомендованный диапозон рН для питьевой воды составляет от 6 до 9 ед. рН.

По данным японских исследователей питьевая вода с рН выше 6,5-7 увеличивает показатели продолжительности жизни населения. Обычные значения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) питьевой воды находятся в диапозоне +200 - +500 мВ по показаниям платинового электрода относительно хлорссеребрянного электрода сравнения (ХСЭ).

ОВП характеризует способность водной среды обмениваться свободными электронами с различными субстратами. Металлы типа платины, серебра, золота, при погружении их в обычную воду, отдают воде избыток электронов (являются электродонорными относительно воды).

Требования к питьевой воде определяются ГОСТ 2874-82 (в настоящее время этот ГОСТ пересматривается). Однако в современных условиях питьевая вода может содержать различные загрязнения, общее количество которых достигает 30000. Некоторые из этих загрязнений представлены живыми организмами (микробы, вирусы, одноклеточные водоросли) или продуктами распада живой материи (гуминовые кислоты, хлорофилл, аминокислоты) и их производными.

Кроме того в воде могут присутствовать вещества, абсолютно чужеродные организму - ксенобиотики. Эти вещества не вступают в нормальные реакции обмена веществ и задерживаются в организме в качестве балластных шлаков.

Многие вещества-загрязнители оказывают на организм токсическое действие, повреждают оболочки и генетический аппарат клеток, нарушают функции органов, ускоряют процессы старения. В связи с этим проблема улучшения качества питьевой воды до последнего времени в основном сводилась к мероприятиям двух типов:

* обеззараживание кипячением;
* очистка от загрязнений методами фильтрации и физической сорбции.

Главный принцип улучшения качества воды методами фильтрации и сорбции- удаление из воды того, чего в ней не должно быть. Так как загрязнители воды представляют собой корпускулы больших или меньших размеров (от включений, видимых глазом, до молекулярных и атомарных объектов), то они частично задерживаются порами фильтра, далее загрязнители, не задержанные фильтром, захватываются и удерживаются порами сорбента.

В результате на поверхности фильтра образуется фильтрационная корка, поры сорбента (сорбционные места) заполняются загрязнителями. Поэтому с течением времени качество фильтрационно-сорбционной очистки воды ухудшается.

Устройство (патрон), содержащее фильтрующий элемент, слой сорбента, иногда ионообменные смолы, химические окислительно-восстановительные системы ( например: цеолиты, минерал "шунгит"), включения серебра, называются картридж.

На выходе свежего картриджа (в хороших установках) в начале периода его эксплуатации получается обычная пресная или ультрапресная питьевая вода, освобожденная от загрязнений на 90-99%.

Однако, кроме загрязнений в воде должны присутствовать полезные для организма биомикроэлементы (калий, кальций, магний, литий, йод, серебро, некоторые другие полезные компоненты). Линейные размеры атомов и молекул полезных биомикроэлементов соизмеримы с размерами частиц загрязнителей, поэтому фильтры с высокой задерживающей способностью удаляют из воды большую часть всех содержащихся в ней соединений и вредных и полезных.

Такая, хорошо очищенная вода, приближается по своим свойствам к дистилированной.

Однако сверхчистая дистилированная вода не рекомендуется для регулярного употребления человеком и животным. Иногда думают, что дистиллированную или деминерализованную воду все же можно пить, поскольку организм при этом получает недостоющие микроэлементы из пищи.

Тем не менее опыт длительного применения воды с очень низким уровнем минерализации (снеговая вода, вода в северных регионах, мягкая вода некоторых рек, опресненная вода без специальных солевых добавок) сопровождается в организме рядом негативных физиологических изменений.

По-видимому, демирализованная (сверхчистая) вода при всасывании в организме нарушает осмотическое состояние белков крови, печени, надпочечников, почек. Такая вода обычно имеет показатели рН 5,5-6,5 при окислительном потенциале до +500 мВ, ХСЭ.

Структура воды, полученной путем глубокого очищения, отличается от структуры природной питьевой воды. Разумеется, эта вода намного лучше неочищенной воды, поэтому большинство бытовых фильтров для воды типа "Родничок", "Барьер", "Аквафор", "Гейзер", "Нимбус" и другие,- безусловно полезны и конкурентноспособны при условии правильной эксплуатации.

В частности, необходимо своевременно заменять загрязненные отработанные катриджы, регенерировать фильтропатроны, заменять минерализующие вещества, что требует значительных издержек времени, материальных средств и других неудобств.

При этом необходимо следить, чтобы выходные части фильтров не зарастали бактериальными пленками, которые могут вызывать вторичное заражение очищенной воды. Нельзя применять бытовые фильтры, предназначенные для доочистки воды, в случаях, когда исходная вода имеет очень высокий уровень техногенных, антропогенных загрязнений и бактериального заражения.

Помимо бытовых водоочистителей фильтрационно-сорбционного типа существуют электрохимические установки для очистки воды, которые одновременно дают возможность получения питьевой воды с заранее заданными физико-химическими (в частности, рН уровнем и окислительно-восстановительными) свойствами.

Вода прошедшая через каскадный фильтрационный фильтр практически не меняет показатели рН и ОВП (при этом ОВП остается в области положительных - окислительных значений).

Кластерная структура воды после фильтрационно-сорбционной обработки также меняется несущественно. Однако первые опыты по электрохимической обработке пресной воды, проделанные в СССР около 25 лет назад группой ученых показали, что физические, химические и биологические свойства такой воды могут быть оптимизированы для потребителей. Журналисты назвали такую электрохимически обработанную воду "живой" и "мертвой", в зависимости от ее способности стимулировать или сдерживать и (или) подавлять физиологические процессы.

На самом деле термины "живая" и "мертвая" вода в значительной степени условны. Обычно живой водой называли фракцию разбавленного водно-солевого раствора (не более 3 г/л), подвергнутого электрохимическому воздействию в области катода. Техническое название такой воды - католит. Соответственно, водно-солевой раствор, обработанный у анода, называется анолитом.

По материалам сайта www.izumrud.com.ru