Удаление органических веществ из воды

Самойлов А. Ермолаева Г. Удаление органических веществ из воды // Пищевая промышленность. 2002. №4. C.36-37


В любой воде содержатся неорганические и органические вещества, концентрация которых регламентирована требованиями СанПиН 2.1.4.1074-01.

Органические примеси воды, находящиеся в коллоидном состоянии и имеющие высокую степень дисперсности, являются одним из факторов, обусловливающих цветность воды. Другие органические вещества придают неприятный запах и обладают токсическим действием. Они значительно ухудшают или искажают органолептические показатели пищевых продуктов и представляют собой смеси ароматических углеводородов и кислородсодержащих соединений -спиртов, альдегидов, кетонов, сложных эфиров. В их составе обнаружены летучие и нелетучие кислоты: сиреневая, ванилиновая, масляная, уксусная, муравьиная, пропионовая, пировиноградная, янтарная, молочная, щавелевая, винная и др.

Органические вещества воды представлены в основном высокомолекулярными веществами: полисахаридами и белковыми веществами. Полисахариды - это крахмал (продукт фотосинтеза растений), а также целлюлоза (клетчатка) - главная составная часть растений.

Вымываемый из почвы водами гумус представляет собой органические соединения - продукты физико-химических и биологических процессов превращения остатков растительного происхождения. Гумусовые вещества являются продуктами конденсации ароматических фенольных соединений с аминокислотами и протеинами и различаются молекулярной массой и соотношением функциональных групп. 45 - 90% гумуса составляют гуминовые вещества: кислоты и их соли. Гуминовые кислоты - сложные высокомолекулярные соединения с размером ассоциатов около 50 А, в молекулах которых имеются ароматические кольца изо- и гетероциклического строения, а также карбоксильные и фенольные группы. Растворы гуминовых кислот имеют ярко выраженный кислотный характер и осаждаются кальцием, кобальтом, никелем и марганцем, поэтому, как правило, у жестких вод меньшая окраска.

Среди окрашивающих воду соединений выделяют также коллоидные и истинно растворенные фульвокислоты (креновые и апокреновые кислоты), обладающие повышенной устойчивостью к действию сорбентов и окислителей. Содержание углерода в них ниже, а водорода выше, чем в гуминовых кислотах.

Гуминовые вещества гидрофильны, их агрегативная устойчивость объясняется наличием развитых гидратных оболочек. Действие электролитов на гуминовые вещества сводится к образованию пористых ассоциатов, например, с железом и другими металлами. С ростом в воде концентрации электролитов вероятность ассоциации возрастает.

В отдельную группу органических веществ, обусловливающих цветность воды, выделяют галловую кислоту и танины (относящиеся к классу дубильных веществ), не являющихся индивидуальными химическими соединениями, а представляющими собой комплекс веществ, содержащих ароматические кольца с несколькими оксигруппами.

В последнее время стали обращать особое внимание на наличие в воде хлорфенольных соединений, являющихся вредными для человека, и принимать меры к их устранению.

Органические вещества находятся в воде в виде коллоидных частиц. Они обычно обладают ярко выраженными гидрофильными свойствами и представляют собой рыхлые агрегаты цепных молекул, обильно насыщенные водой.

Особенно велика гидрофильность белков и их производных. Вследствие высокой гидрофильности коагуляция белков протекает медленно. Значительное снижение устойчивости белков, как и многих других гидрофильных веществ, достигается уменьшением количества полярных групп путем обработки воды хлором, озоном и другими окислителями.

Остаточная окраска некоторых вод, подвергшихся коагуляционной обработке, вызывается гуминовыми веществами. Для адсорбции органических веществ из воды используются крупнопористые аниониты. Гуминовые вещества почти полностью удаляются при коагуляции, но хорошо действует и анионообмен. Поэтому сильноокрашенные воды необходимо еще и анионировать.

Устранение неприятных запахов и привкусов, вызываемых малыми концентрациями примесей, называемое дезодорированием, достигается окислением и адсорбцией. Органические примеси воды хорошо сорбируются на активных углях и разрушаются сильными окислителями. Окисление можно проводить хлором, диоксидом хлора, перманганатом калия, озоном. Применение хлора и его соединений нежелательно, так как они придают воде собственные неприятные запах и привкус. Озонирование стоит дорого. Диоксид хлора практически не реагирует с органическими веществами в воде и не образует вредные для здоровья человека хлорорганические соединения, а также проявляет сильно выраженный дезинфицирующий эффект в широком диапазоне рН.

Дезодорирование адсорбентами, в частности активным углем, является дешевым способом и находит широкое применение. Можно использовать как порошкообразный, так и гранулированный активный уголь. Необходимо учитывать, что пропускная способность угольных фильтров для удаления органических соединений из воды в 2 раза ниже, чем их пропускная способность при удалении хлора.

Компания ?КФ Центр? является одной из ведущих в области подготовки воды и специализируется не только на обеспечении высокого качества водоподготовки, но и на осуществлении экономически выгодных проектов для заказчиков. Для удаления органических примесей ?КФ Центр? предлагает систему серии KOSAR и аналогичную систему непрерывного действия серии KOSAR ТА. Примеси удаляются на специальной макропористой ионообменной смоле, предназначенной для удаления крупных молекул органических веществ, придающих цветность поверхностным водам. Регенератом служит раствор поваренной соли. Регенерация производится автоматически.

Система серии KOSAR состоит из одной фильтрующей колонны, автоматического управляющего механизма и бака для соли. А система KOSAR ТА имеет две параллельно установленные фильтрующие колонны, из которых одна работает в режиме ?сервис?, другая - в положении ?Резерв?, что дает возможность пользоваться обработанной водой без ограничения. Колонны, выполненные из армированного стекловолокна с внутренней поверхностью пищевого класса, без швов, обеспечивают максимальную коррозийную стойкость. Они значительно легче металлических колонн, удобны при монтаже и эксплуатации.

Поток обрабатываемой воды на серийном оборудовании может составлять от 0,6 до 100 м3/ч (и более). Температура обрабатываемой воды может быть до 380С.

Для удаления взвешенных частиц, органических веществ, остаточного хлора, токсичных веществ, улучшения вкуса и запаха предназначена система серии КАС с гранулированным активным углем с автоматической или ручной обратной промывкой. Система состоит из одной колонны и механизма управления процессами. Производительность серийных установок составляет от 1,2 до 100 м3/ч (и более). Установка большей производительности разрабатывается под конкретный заказ.

Все оборудование компании широко применяется в пищевой промышленности, в том числе для подготовки воды при производстве алкогольных и безалкогольных напитков, консервированных продуктов, майонезов, кетчупов, при розливе воды в емкости и др.