МУ 2.1.4.1060-01 Санитарно-эпидемиологический надзор за использованием синтетических полиэлектролитов в практике питьевого водоснабжения

3. Общие положения

3.1. Синтетические полиэлектролиты широко применяются в технологиях очистки питьевой воды. Методы физико-химической очистки, основанные на использовании синтетических полиэлектролитов, не имеют альтернативы с технологических и гигиенических позиций благодаря высокой эффективности, относительной простоте, универсальности и надежности.

3.2. К синтетическим полиэлектролитам относятся высокомолекулярные полимерные соединения, растворимые и диссоциирующие в воде на ионы. При диссоциации молекулы полиэлектролита образуется один сложный высокомолекулярный поливалентный ион и большое количество простых ионов с низкой валентностью. По знаку заряда высокомолекулярного иона различают анионные, катионные и амфотерные (анионно-катионные) полиэлектролиты.

3.3. По назначению синтетические полиэлектролиты разделяются на коагулянты и флокулянты. Коагулянты - это полиэлектролиты, приводящие к агрегации взвешенных частиц за счет нейтрализации заряда и химического связывания. В результате применения коагулянтов происходит дестабилизация коллоидной суспензии и образование микрохлопьев. К флокулянтам относятся полиэлектролиты, способствующие образованию агрегатов за счет объединения нескольких частиц через макромолекулы адсорбированного или химически связанного полимера. Большая молекулярная масса флокулянтов способствует образованию мостиков между микрохлопьями и формированию макрохлопьев.

3.4. Полимерные коагулянты и флокулянты применяются для очистки природных вод от взвешенных и коллоидно-дисперсных веществ. При этом одновременно снижаются: цветность, запахи, привкусы и микробная загрязненность воды.

3.5. Эффективность очистки воды синтетическими электролитами зависит от ряда факторов: природы и количества добавляемого полимера, его молекулярной массы и заряда, условий введения реагента, концентрации взвешенных веществ и их физико-химических характеристик, рН, температуры, электропроводности воды и др.

3.5.1. Природа полимера. Наиболее эффективны синтетические полиэлектролиты с высокой степенью полимеризации и большой молекулярной массой. Большей эффективностью обладают полиэлектролиты с вытянутой молекулой (линейные полимеры).

3.5.2. Доза полимера. Коагулирующее или флокулирующее действие реагента проявляется при определенном соотношении между его концентрацией и содержанием взвешенных твердых частиц. Обычно область эффективной стабилизации и флокуляции дисперсий соответствует содержанию полимера в количестве 0,4-2% от веса твердой фазы (оптимальная доза). Большая доза высокомолекулярного полимера препятствует агрегации, повышая устойчивость суспензий.

3.5.3. Молекулярная масса. Флокулирующая способность неионных полимеров и одноименно заряженных полиэлектролитов, как правило, возрастает с увеличением степени их полимеризации, что приводит к уменьшению оптимальной дозы реагента. Для синтетических катионных коагулянтов, заряженных противоположно взвешенным частицам, молекулярная масса играет меньшую роль и эффективность их действия, в первую очередь, зависит от величины заряда.

3.5.4. Концентрация дисперсной фазы, размер и природа частиц. В разбавленных растворах между концентрацией твердой фазы и количеством полимера, вызывающим максимальную коагуляцию/флокуляцию, существует прямо пропорциональная зависимость. Частицы, имеющие размер менее 50 , флокулируются наиболее эффективно. Для агрегации взвешенных веществ органического происхождения требуются катионные реагенты, а для неорганических взвесей - анионные.

3.5.5. рН и температура воды. Гидролиз и ионный заряд полимера напрямую зависят от рН и температуры. Анионные реагенты более эффективны в щелочной среде, а неионные и умеренно катионные полимеры - в кислой среде. При низкой температуре воды процесс агрегации частиц с помощью синтетических полиэлектролитов ухудшается.

3.6. Синтетические органические высокомолекулярные коагулянты могут применяться совместно с неорганическими коагулянтами (соли алюминия и железа) или, что характерно для современных технологий очистки воды, в качестве самостоятельных, основных реагентов. По сравнению с неорганическими коагулянтами полимерные коагулянты обладают следующими преимуществами:

- обеспечивают агрегацию частиц при значительно меньших дозах реагента;

- эффективны в широком диапазоне рН очищаемой воды;

- увеличивают скорость разделения жидкой и твердой фаз;

- не изменяют рН очищенной воды;

- минимизируют объем легко обезвоживаемого осадка;

- не добавляют в очищаемую воду ионов металлов;

- более эффективны для устранения вирусов, цист простейших и одноклеточных водорослей.

3.7. Синтетические органические высокомолекулярные флокулянты применяются для увеличения эффекта очистки воды после ее коагуляции неорганическими или органическими коагулянтами. Флокулянты позволяют:

- увеличить скорость захвата взвешенных частиц;

- ускорить процесс образования макрохлопьев и увеличить их плотность;

- уменьшить оптимальную дозу коагулянта;

- увеличить производительность, эффективность и срок службы фильтров для очистки воды;

- минимизировать расходы и трудоемкость, связанные с удалением осадков.

3.8. Синтетические полиэлектролиты являются малотоксичными соединениями, но, как правило, содержат мономеры и примеси, нередко представляющие огромный риск для здоровья населения. В то же время, ПДК в воде для подавляющего большинства полиэлектролитов установлены по общесанитарному показателю вредности. Применительно к оценке качества питьевой воды они имеют второстепенное значение, т.к. пороговые уровни по органолептическому и МНК по токсикологическому признакам вредности на несколько порядков выше, чем остаточные количества синтетических полиэлектролитов в очищенной воде. Кроме того:

- большинство реагентов применяется в дозах, сопоставимых с гигиеническими нормативами;

- при использовании в процессах осветления воды реагентов в оптимальных дозах остаточные концентрации их заведомо ниже ПДК;

- в настоящее время отсутствуют доступные аналитические методы, позволяющие достоверно определять содержание полимеров и мономеров на уровнях, реально присутствующих в воде после применения синтетических полиэлектролитов в оптимальных дозах;