3220343144

Rozdział 21

Ozon bardzo intensywnie reaguje z materią organiczną powodując rozpad większych cząsteczek substancji humusowych na mniejsze a ponadto generując wiele niskocząsteczkowych związków organicznych należących przede wszystkim do aldehydów, krótkołańcuchowych kwasów karboksylowych i ketokwasów. Związki te charakteryzują się znaczną biodegradowalnością i dzięki temu mogą być usuwane w procesach filtracji przez filtry aktywne biologicznie.

3. UBOCZNE PRODUKTY DEZYNFEKCJI WODY ZA POMOCĄ CHLORU, DITLENKU CHLORU I OZONU.

Zainteresowanie produktami ubocznymi dezynfekcji rozpoczęło się w 1974 dzięki równoległemu niemal opublikowaniu dwóch prac [1,2] dowodzących powstawania chloroformu na skutek dezynfekcji wody za pomocą chloru. Informacje te skojarzono z opublikowanymi wtedy doniesieniami o kancerogennej aktywności tego związku. Badania rozpoczęte pod wpływem tych dwóch prac doprowadziły do zidentyfikowania setek związków, ubocznych produktów chlorowania ale także do bardzo istotnych zmian w technologiach uzdatniania wody. Odkrycia te doprowadziły też do znacznie lepszego zrozumienia procesów zachodzących podczas dezynfekcji, czy też stosowania silnych utleniaczy w uzdatnianiu wody. Zostały one umożliwione przez rozwój analityki śladów, ponieważ produkty uboczne chlorowania zwykle występują na poziomach stężeń ppb lub ppt. Szczególną rolę odegrały badania ubocznych produktów ozonowania, pozwoliły bowiem zwrócić uwagę na istotną rolę jaką w wodzie odgrywa tzw. biodegradowalna materia organiczna.

3.A. Uboczne produkty chlorowania wody (THM, kwasy halooctowe, MX)

Chlor wprowadzony do wody występuje w niej, zależnie od pH, jako rozpuszczony gaz Cb, kwas podchlorawy HOC1, oraz jon podchlorynowy CIO'. W przypadku zastosowania podchlorynu sodowego w środowisku wodnym występuje jon podchlorynowy, zgodnie z poniższymi równaniami reakcji:

Przy pH>2 :

Cl₂ + H₂0 ^ H⁺ + HOC1 + cr

Przy pH>7.5 :

HOC1 -> H⁺ + CIO'

Jak wynika z powyższych równań chlor wprowadzony do wody ulega reakcji dysproporcjonowania, po której może występować w wodzie w formie niezdysocjowanego kwasu podchlorawego lub jonów podchlorynowych. Istnienie CI2 jako cząsteczki rozpuszczonej ogranicza się do bardzo wąskiego zakresu bardzo niskich wartości pH<2 czyli w technologii wody praktycznie nigdy nie występują cząsteczką CI2 w wodzie. Wzajemny stosunek niezdysocjowanych cząsteczek HOC1 i jonów CIO' zależy od pH roztworu. Ponieważ pK_a HOC1 = 7.5 więc można powiedzieć, iż w pH=5.5 niemal 100% HOC1 występować będzie w formie niezdysocjowanej natomiast w pH=9.5 w wodzie znajdować się będą niemal wyłącznie jony podchlorynowe. Stopień dysocjacji HOC1 przy danym pH oszacować można na podstawie krzywych przedstawionych na rysunku 2. Jednocześnie na tym samym rysunku zaznaczono krzywe dysocjacji HOBr, którego pKa=9,0. Z krzywych (rysunek 2) wynika, że HOBr jako produkt utleniania bromków kwasem podchlorawym będzie występował w wodzie głównie w formie niezdysocjowanej co wyjaśnia łatwość powstawania związków bromoorganicznych w czasie chlorowania.

449