Удаление избыточного хлора из воды бассейна или снова о совместимости хлорки и перекиси

        О возможности совместного использования хлорного и перекисного методов дезинфекции воды в частном бассейне поговорим еще раз, но под другим углом зрения. В статье Совместная обработка бассейна перекисью и хлором, последовательность действий  было сказано, что буквально вместе эти два метода невозможно использовать по причине взаимодействия перекиси водорода с препаратами из неорганического и органического хлора. Однако при соблюдении ряда условий, их последовательное применение дает хороший результат и даже улучшает традиционную схему.

В бассейновой практике часто возникает задача удалить избыточный активный хлор из воды бассейна. Чаще он накапливается из-за:

  • чрезмерного применения хлорирующего агента (увы, страдает наш пользователь желанием «принять всю пачку анальгина сразу, чтобы голова год не болела»)
  • необходимости сменить схему дезинфекции хлором на активный кислород.
  • просто для дезактивации хлорированной воды перед сливом и т.п.

Практически все производители бассейновой химии для удаления избытка активного хлора предлагают «Стоп-хлор», препарат на основе тиосульфата натрия (другие названия ТН — гипосульфит, сульфидотриоксосульфат натрия, натрий серноватистокислый), Na2SO3S. Это и понятно, т.к. он не токсичен и даже обладает рядом полезных фармакологических свойств — оказывает противовоспалительное, противопаразитарное, дезинтоксикационное, десенсибилизирующее, противочесоточное действие. Во времена черно-белой фотографии его широко использовали при печати бумажных фотографии и проявлении пленок, и назывался он Фиксаж. Стоил он не дорого, т.к. тиосульфат натрия является побочным продуктом некоторых многотоннажных коксохимических производств. Сегодня Стоп-хлор стал уже классическим в бассейновой химии и продается он по цене меда, раз в 10 дороже самого тиосульфата натрия.  Но так ли он хорош для нашей цели?

Для удаления активного хлора из растворов гипохлоритов обычно применяют различные соединения четырехвалентной серы — диоксид серы, сульфит натрия, метабисульфит натрия, в том числе и тиосульфат натрия и другие.  Реакция быстрая и протекает без нагрева. Из продуктов реакции нежелательными являются только сульфаты. Еще образуется соляная кислота, но для бассейновой воды это не помеха, а может быть и полезная вещь.  А вот так же образующаяся серная кислота приводит к нежелательным сульфатам. Например:

сульфит натрия: Na2SO3 + NaOCl → NaCl + Na2SO4

гидросульфит натрия: NaHSO3 + NaOCl + NaOH → NaCl + Na2SO4 + H2O

тиосульфат натрия: Na2S2O3 + 4Cl2 + 5Н2О → Н2SO4 + 2NaCl + 6НCl

оставшийся тиосульфат натрия реагирует с образовавшейся серной кислотой:

Na2S2O3 + Н2SO4 → Na2SO4 + H2O + S + SO2

 Согласно СанПиНу 2.1.2. 1188-03 в воде бассейна содержание сульфатов должно быть не более 350 мг/л. Высокое содержание сульфатов в воде усиливает «разъедающие» свойства воды в отношении цементосодержащих материалов бассейна.

 

Но более интересным для нашего случая является удаление избытков «хлорки» растворами перекиси водорода. Реакция быстрая и бурная, если концентрации реагентов большие. Однако в воде бассейна мы имеем разбавленные растворы. С перекисью водорода гипохлорит натрия реагирует с образованием хлорида натрия и кислорода:

H2O2 + NaOCl → NaCl + H2O + O2

Обратите внимание, в отличие от предыдущего способа здесь нет нежелательных побочных продуктов. Более того, в процессе дехлорирования происходит дополнительная и довольно сильная бактерицидная обработка воды атомарным кислородом, который потом объединяется в молекулы кислорода. Конечно, ситуация усложнится, если в хлорной схеме использовали органический хлор (читайте Органический хлор для дезинфекции в бассейнах. Некоторые нюансы.).

Т.е, когда в методе комплексной водоподготовки Комплексная (хлор, перекись и биоцид) дезинфекция в каркасном бассейне Bestway (а именно, шокирование гипохлоритом натрия, а регулярная дезинфекция перекисью водорода в сочетании с ЧАС) после шокового хлорирования гипохлоритом натрия переходят к применению активного кислорода, невольно происходит разложение остатков гипохлорита первыми порциями перекиси. Поэтому не обязательно выжидать перед добавлением перекиси, когда хлор полностью развалится. Просто перекиси уйдет несколько больше на реакцию с остатками хлорки.

Однако в случае комплексной водоподготовки стоит задуматься над тем, чем понижали рН воды. Если это твердый рН (порошок, гранулы) или жидкий на основе серной кислоты, то проблем нет. А вот с соляной кислотой ситуация усложняется. Соляная кислота способствует разложению перекиси на воду и кислород, особенно при дополнительном нагревании (читай в жаркую погоду).

H2O2 + 2HCl = 2H2O + Cl2 — образуется вода и хлор, но затем хлор взаимодействует с перекисью:

H2O2 + Cl2 = 2HCl + O2 — выделяется кислород.

Так что в схеме комплексной дезинфекции воды из осторожности для снижения рН лучше пользоваться серной кислотой или гидросульфатом натрия (твердый рН). Из осторожности, т.к. возможно, что в разбавленных растворах выходы этих реакций не высокие и ими можно пренебречь. О препаратах для понижения рН воды читайте: Чем выгоднее пользоваться твердым или жидким рН-минусом?.

В последнее время среди пользователей бассейнов выросла популярность применения перекиси водорода для дезинфекции воды бассейнов. Но отношение к этому методу разнохарактерное и в интернете существует множество противоречивых мнений. От себя здесь скажу, что в ряде случаев применение перекиси оправдано и допустимо. Однако надо понимать, что и как делать и когда. В этом блоге есть ряд статей, развивающих данный вопрос.

На форумах любознательные пользователи бассейнов уже интенсивно обсуждают применение вместо жидких растворов перекиси водорода таблеток гидроперита. Этот аптечный препарат в практике применяют, например, для полоскания полости рта и горла. Для этого растворяют 1 таблетку (1,5 г) в стакане воды (200 мл) и получают 0,26 % раствор перекиси водорода. Для промывания используют 1% раствор, для чего растворяют 4 таблетки в стакане воды. Гидроперит (мочевины пероксид) — это клатратное соединение перекиси водорода с карбамидом (мочевиной). Клатраты, это практически твердые растворы. Т.е. молекулы перекиси водорода распределены в кристаллической решетке мочевины и удерживаются в ней водородными связями. При растворении гидроперита в воде получается раствор перекиси водорода и карбамида.  Содержание перекиси водорода в соединении 35 %.

В аптеке 16 таблеток (каждая 1,5г) стоят приблизительно 70р. Т.е. за 1,5*0,35*8=4,2г 100%-ной перекиси водорода вы платите 70р. В килограмме 37%-ной перекиси водорода марки «А» техническая ее содержится 370г и стоит килограмм 100 рублей. Значит, в варианте эквивалентного количества гидроперита надо взять 88 пачек по 70р, заплатив при этом 6166 р. Я не могу не аплодировать знатокам, с жаром призывающих на форумах к использованию гидроперита в бассейнах и доказывающих, как это удобно и дешево. «Дешево» уже понятно, а насчет «удобно», разберем немного позже.

Выше уже было сказано, что гидроперит, это твердый раствор. Поэтому соединения, где пероксид водорода «растворен» в твердой матрице еще называют пероксосольватами (другие названия — пероксогидраты, пергидраты, гидропероксидаты) – это продукты присоединения перекиси водорода H2O2 к анионам неорганических (например, KF, Na2CO3) или органических  (мочевина) соединений за счет водородных связей. Кстати, первые пероксосольваты были получены в самом начале XIX века профессором Новороссийского Университета С.М. Танатаром. Большинство из нас хорошо знакомо с одним из представителей пероксосольватов – «Персоль». Это натрия пероксокарбонат (пе­рок­со­соль­ват кар­бо­на­та на­трия) со­ста­ва Na2CO3⋅1,5H2O2, про­дукт при­сое­ди­не­ния пе­рок­си­да во­до­ро­да H2O2 к Na2CO3 т.е. к кальцинированной соде. В кри­стал­лической ре­шёт­ке натрия пероксокарбоната  ио­ны CO32 свя­за­ны мо­ле­ку­ла­ми H2O2 по­сред­ст­вом во­до­род­ных свя­зей в слои, ме­ж­ду ко­то­ры­ми на­хо­дят­ся ио­ны Na+.

Теперь главное – авторы патента обратили внимание, что при использовании перекиси водорода для дезактивации растворов гипохлорита сама реакция (ведь добавили еще один бактерицид – Н2О2) не оказывает заметного влияния на остаточный уровень бактериальной загрязненности воды (смотрели только на примере кишечной палочки). Если же вместо перекиси водорода применять твердые пероксосольваты, то возникает дополнительная (к действию гипохлорита) деструкция патогенных микроорганизмов. Авторы делают вывод, что это происходит за счет синглетного кислорода, образующегося в реакции пероксида водорода с гипохлоритом вблизи твердых частиц пероксосольватов, имеющих при растворении щелочную реакцию. Т.е. применение пероксосольватов вместо перекиси водорода более эффективно в плане дезинфекции. По эффективности влияния на кишечную палочку выстраивается следующий ряд: NaClO + Na2CO3*1,5H2O2 > NaClO > NaClO + KFH2O2 > H2O2 > NaClO + H2O2. Наибольший обеззараживающий эффект достигается при использовании реакции гипохлорита с твердым носителем пероксида водорода — пероксокарбонатом, дающим при растворении щелочной компонент. За ним идет сам гипохлорит натрия, затем гипохлорит в сочетании пероксосольватом фтористого калия, наконец, сама перекись водорода.

Применительно к теме нашего разговора получается, что использование гидроперита или других пероксосольватов (вместо жидкой перекиси водорода) на стадии дезактивации хлора, т.е. после процедуры шоковой обработки воды, даже увеличит глубину деструкции загрязняющих веществ и микроорганизмов.

Но подходит ли для нашей цели гидроперит? Сейчас станет понятен ответ и на вопрос об «удобно» ли пользоваться гидроперитом. Итак, вы использовали гидроперит в качестве источника перекиси водорода и внесли в воду мочевину. Наступает время шоковой обработки воды, которую выполняем раствором гипохлорита натрия или органическим хлором. Вот тут наличие мочевины дает неприятный продукт реакции с гипохлоритом натрия, а именно ядовитый гидразин. Поэтому для удаления хлора гидроперит не стоит использовать. А вот если вместо него взять пе­рок­со­соль­ват кар­бо­на­та на­трия, то удаление избыточного хлора происходит по очень быстрой реакции  NaClO+ Na2CO3⋅1,5H2O2 → NaCl+ Na2CO3+O2+H2O

Как видим, продуктами реакции являются только нетоксичные соединения: NaCl, Na2CO3, O2 и H2O. Но это все чисто теоретические рассуждения, т.к. уже нам стало понятно, что и выгоднее и безопаснее использовать не гидроперит, а саму перекись водорода. Что касается пе­рок­со­соль­вата кар­бо­на­та на­трия, то зачем добавлять в схему еще один препарат, когда перекись водорода (которая у вас уже есть) вполне справляется сама.

Таким образом, в комплексном применении хлорной шоковой дезинфекции и последующего перехода на активный кислород в периоде регулярной дезинфекции, дехлорирование на момент перехода лучше всего выполнять раствором чистой перекиси водорода или пероксокарбонатом. Для регулировки рН в этой схеме предпочтительны препараты на основе серной кислоты.