Введение

Распространенное мнение, что перекись водорода в воде бассейна всегда распадается за 12 часов или сутки практически до нуля не верно. В действительности расход перекиси водорода может происходить и быстрее, но чаще медленнее и это время может занимать несколько недель. Скорость различных реакций расхода (и в т.ч. распада) перекиси водорода как минимум зависит от концентрации и природы всех реагирующих веществ, температуры, присутствия катализаторов или ингибиторов, рН, да и просто химического окружения. Пусть и инертного. А в случае бассейнов добавим частоту купаний и чистоплотность купальщиков, внешние естественные загрязнители –дождь, ветер, УФ солнца и т.п. Т.е. существует большое многообразие ситуаций.

Недавно на Ютубе просмотрел ролик одного довольно успешного популяризатора бассейновых технологий из Херсона, Артема Лукив. Меня заинтересовал фрагмент, касающийся скорости расходования перекиси водорода (ПВ) в бассейне в процессе эксплуатации. Я давно изучаю этот вопрос и в части того, что общепринятое мнение о снижении концентрации ПВ за 12 часов практически до нуля не верно, совпадаю с утверждениями Артема. Но только частично, а касательно вообще содержания видеоролика, считаю его содержание ретрансляцией чужого, сознательно искажающего реальность, вброса. Этот вопрос я разбираю в статье Перекись водорода для бассейна: польза или вред? Опять о формальдегиде в бассейне.

Поскольку мне часто приходится консультировать людей по вопросам водоподготовки и часто сопровождать онлайн процессы запуска бассейна, отработки метода очистки воды или вывода ее из аварийного состояния, то я накопил довольно большой опыт наблюдений за поведением воды в разных процессах. Базируясь на этом опыте ниже я разберу одно из утверждений Артема. Точнее утверждение не Артема, а автора статьи, опубликованной лет 8 назад в блоге Украинской ассоциации бассейнов, который пожелал остаться неизвестным. По стилю изложения статью писал явно химик. И как химику мне понятно почему автор не подписал статью – коллеги вряд ли бы одобрили ее материал, явно под заказ искажающий реальность.

На 4 мин 40 сек видеоролика. «Скорость разложения пергидроля на самом деле не столь уж высока. Согласно экспериментальным данным, полученным кафедрой химической инженерии Делфтского университета (Нидерланды) (Delft University of Technology) средняя константа скорости разложения пероксидов в открытом плавательном бассейне за сутки (при t=25⁰С и UV-index=75%) составляет 0,481.

У меня возражения не к тому, что "Скорость разложения пергидроля на самом деле не столь уж высока", а к абсолютизации термина "средняя константа скорости разложения пероксидов" и сомнительности ссылки (наверное для солидности) на голландский университет. Поскольку Артем (точнее его предшественник) не приводит прямой ссылки на обсуждаемый документ, то пришлось поискать его самому. Мне (просил и своих коллег за границей поискать) не удалось найти подобного ни в трудах Delft University of Technology, ни при поиске материалов  других авторов о константе скорости разложения пероксидов в открытом плавательном бассейне. Я имею ввиду научных материалов исследований на эту тему. Попадаются лишь перепевы этой фразы в публикациях различных блогеров или копирайтеров, не заслуживающих доверия и внимания. Да и сомнительным кажется, чтобы в Европе, где давно вопрос о применении перекиси водорода для дезинфекции воды решен, вдруг возникла потребность изучать опять этот вопрос, да еще применительно к бассейнам. Т.е. для предельно узкого круга потребителей таких данных.

Теперь по сути высказывания «средняя константа скорости разложения пероксидов в открытом плавательном бассейне за сутки (при t=25⁰С и UV-index=75%) составляет 0,481».

Даже если принять, что подобное исследование существует, то надо учитывать, что не существует некой единой для всех случаев константы скорости реакции. Величина константы скорости реакции как минимум зависит от природы реагирующих веществ, температуры, присутствия катализаторов или ингибиторов, рН, да и просто химического окружения. Пусть и инертного. А в случае бассейнов добавим частоту купаний и чистоплотность купальщиков, внешние естественные загрязнители –дождь, ветер и т.п. Другими словами, даже если и существует некая определенная экспериментально величина 0,481, то она не может быть перенесена на все многообразие ситуаций, складывающихся в бассейнах.

Продемонстрирую это на нескольких наблюдениях из моей практики. После внесения в воду традиционной для интернета шоковой дозы перекиси водорода равной 0,7л 35%/м³ ПВ начинала не детектироваться тестером на перекись (приведу 4 наблюдения, а их у меня больше): 1 — через день, 2 – через 5 дней, 3 – через 12 дней. 4 случай — после внесения 0,3л ПВ 35%/м³, т.е. 119мг/л – через 12 дней было 30мг/л, а еще через три дня стала 15мг/л.

Уже после публикации этой статьи я увидел на Ютубе занимательный ролик казанской компании АкваДелс [7]. На протяжении 7 дней авторы следили за изменением концентрации ПВ в двух бассейнах с первоначальной заправкой 1 — 0,7л/м³ и 2 — 0,07л/м³. За неделю в первом бассейне концентрация ПВ уменьшилась на 65%, а во втором — на 98%. Еще раз подчеркну, что в силу индивидуального набора факторов в ваших бассейнах не у всех будет наблюдаться именно такая скорость расхода ПВ, но тенденция и масштаб величин будут подобными. И это при условии, что отсутствуют аномальные факторы, например катализаторы или ингибиторы распада ПВ.

Что на сегодня известно о факторах, влияющих на скорость разложения ПВ?

В обычных условиях скорость разложения перекиси водорода невелика [1]. С точки зрения поведения ПВ в воде бассейнов, нас в большей степени интересует именно некаталитический распад ПВ. Надо понимать, что в упрощенном бытовом понимании поведения ПВ в бассейне, видится только ее самопроизвольный распад, что неверно. В это же время протекают другие реакции ПВ как каталитические, так и некаталитические, так как ПВ одновременно реагирует с различными органическими и неорганическими веществами, присутствующими в воде. Т.е. наблюдаемый нами расход ПВ, это суммарный результат совокупности множества одновременно протекающих реакций, на которые влияет не только природа реагентов, но и в первую очередь температура и рН.  И о константе скорости можно говорить только как о средней константе процесса, характерной только для данного набора обстоятельств. Стоит измениться хоть немного любому из факторов, например, рН или температуре, как сразу поменяется выражение средней константы процесса.

В работе [2] исследовали влияние рН и температуры на разложение перекиси водорода. Несмотря на то, что исследование проведено не в характерном для бассейна интервале температур (50^◦С — 90^◦С), выводы о тенденциях могут быть нами использованы.

Некоторые выводы из этой статьи.

• Наилучшими условиями с точки зрения большей степени разложения перекиси при 50^◦С и 70^◦С, является слабо кислая среда — рН=4,7, а для более высоких температур щелочная — рН=10.
• При всех изученных рН среды (3-10) степень разложения Н₂О₂ закономерно увеличивается с повышением температуры.
• Скорость разложения ПВ в кислой среде при всех изученных температурах существенно выше таковой в щелочной среде.
• Следует отметить резкое снижение интенсивности процесса разложения Н₂О₂ в нейтральной среде. Важное для нас наблюдение, т.к. оно сигнализирует, что стоит поддерживать традиционный для бассейнов интервал рН 7-7,4 и при использовании ПВ.
• Степень разложения Н₂О₂ даже при 90^◦С не превышала 23% отн. Важный вывод, но нам следует помнить, что из всего многообразия протекающих в бассейне реакций ПВ ее саморазложение, лишь одна из них.
• С увеличением концентрации пероксида водорода степень его разложения монотонно уменьшается с 14,5 отн. % при 50 мг/л до 9,2 отн. % при 250 мг/л. (70^◦С и 1 час реакции). Аналогичный вывод сделан и в [7]. Для нас следует отметить, что в процессе расходования ПВ (снижение концентрации) в воде бассейна будет наблюдаться увеличение степени ее саморазрушения. Но так же верно, что со снижением концентрации ПВ будет происходить и снижение скорости других процессов. В итоге мы увидим результат сложения разнонаправленных процессов. Поэтому, в случае сложных процессов в выводах надо не допускать перенесения тенденций, характерных для какой-либо составляющей, на весь процесс.

Надо сказать, что ошибочность некоторых и сегодняшних суждений была опровергнута еще в 1951г. Так в [3] говорится: «Вопреки широко распространенному мнению, свет оказывает лишь очень слабое ускоряющее действие на разложение перекиси водорода. В то же время квантовый выход реакции фото разложения ПВ существенно зависит от чистоты продукта и увеличивается с количеством примесей. Скорость разложения ПВ при одинаковой интенсивности света возрастает с увеличением концентрации ПВ, проходит через максимум и потом падает. Наблюдаемое ускорение разложения ПВ под действием солнечного света в воде бассейнов связано именно со значительным количеством разнохарактерных примесей в их воде.

Термическое разложение ПВ во многих отношениях аналогично фотохимическому. Хлориды и вещества щелочного характера сильно ускоряют реакцию, при этом зависимость скорости реакции от времени никогда не бывает линейной. Термическое разложение перекиси водорода сильно ускоряется органическими коллоидными веществами. Чистота воды также имеет большое значение».

Скажете, хрен редьки не слаще. Так значит и через 12 часов купаться нельзя!!! Ну, при какой концентрации ПВ в воде можно купаться поговорим в статье При какой концентрации перекиси водорода можно купаться?, а пока – кто вам мешает контролировать концентрацию ПВ с помощью тестера и регулировать ее мягко снижая содержание ПВ? А есть и другие способы выхода на малые, но эффективные концентрации ПВ. Просто в это надо вникнуть и этим надо грамотно заниматься.

Как показано в работе [4], если для очистки загрязненных подземных вод хватило 11,5мг/л перекиси водорода, то имеющиеся в нашем случае 30мг/л с лихвой справятся со всеми примесями (не путать с концентрацией для инактивации микрофлоры), попадающими в воду бассейна естественным путем. Вот вам одно из пояснений почему так долго вода в бассейне, очищенном перекисью водорода, может оставаться визуально чистой. И обошлись без конспирологического образования формальдегида неизвестно каким путем из перекиси, которая сама же его разрушает [5]. Для поклонников критики перекисного метода очистки, а именно образовании формальдегида, подкину еще тему. Теперь можете критиковать еще и хлорный метод, т.к. при наличии в воде различных органических соединений и продуктов метаболизма водорослей при ударном хлорировании в воде образуется опаснейшее хлорорганическое соединение – хлороформ [8]. Ну, что понеслась?!

Так когда можно начинать купаться?

Относительно высказывания, что купаться после обработки воды ПВ можно только на четвертый день я уже привел аргументы. В действительности скорость разложения Н₂О₂ может быть и выше, и ниже, как я уже показал на примере выборки из моих наблюдений. Остается спорным при какой концентрации перекиси в воде бассейна можно начинать купаться. Подобных исследований я не нашел, как и не нашел документально подтвержденных сведений о предельно допустимой дозе (ПДД) проникновения ПВ в организм человека через кожу или, упомянутой Артемом максимально допустимой дозе. Некоторый оптимизм вселяет то, что ПВ 3% и ниже по параметрам острой токсичности относится к 4 классу по воздействию на кожу и к 3 классу по попаданию в желудок. Для справки в 1л 3% ПВ содержится почти 30000 мг Н₂О₂ /л, а купаемся мы обычно при концентрациях от 5 до 100мг/л.

Загляните на Форумхауз. В 2009г некий Таир из Алма-Аты, врач по образованию, поделился уже двухгодичным к тому времени опытом очистки воды с помощью перекиси водорода [6]. Для очистки сточных вод ПВ применялась много ранее, но благодаря перенесению этого метода на воду в бассейне и  популярности на форуме появился метод Таира. Последняя активность Таира на форуме 30.06.20, т.е. прошло 13 лет. Но и сейчас на форуме много других форумчан – его последователей, которые на сегодня еще ведут переписку. Можно рассуждать, что никто не знает, может они умрут на месяц раньше предначертанного из-за перекиси, но на сегодня это все спекуляции. И объективных данных запрещать пользоваться ПВ в частных бассейнах нет. Осторожничаете – не пользуйтесь. Пользуетесь — разберитесь во всех тонкостях этого вопроса. А понимать потенциальную опасность при работе с концентрированной перекисью водорода надо.

Выводы.

Бытовые толкования научных терминов типа константа скорости, как нечто вечно постоянное для любого случая, или предельно допустимая концентрация, как выше неё категорически никогда нельзя, и т.п. способствуют только введению в заблуждение неискушенного в химии читателя. Отсюда появляется вероятность как переоценить, так и недооценить настоящую опасность при работе с химическими соединениями. Необходимо контролировать текущие концентрации минимум тестерами и понимать сущность происходящих процессов.

Если вам нужна профессиональная поддержка, то оптимально, это напишите мне по электронной почте (ссылка здесь Контакты) и закажите онлайн сопровождение запуска бассейна или выхода из проблемной ситуации. С помощью видео-чата мы совместно найдем решение и выработаем регламент ухода именно за вашим бассейном с учетом специфики вашей воды, с учетом возможностей установленного у вас оборудования и ваших предпочтений к химии.

В Телеграм у нас есть закрытая группа. Как в нее вступить и что вы от этого получите, узнайте из виджета на Главной странице, правый сайдбар.

Литература

1. Большая Энциклопедия Нефти и Газа, Скорость – разложение – перекись водород. С.3 https://www.ngpedia.ru/id434131p2.html
2. А.Р. Морозов, А.И. Родионов, И.Н. Каменчук* КИНЕТИКА РАЗЛОЖЕНИЯ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА В ВОДЕ. Успехи в химии и химической технологии, том 28, 2014, №5
3. Перекись водорода и перекисные соединения. Под редакцией М.Е. Позина. М., Л: ГНТИ Химической литературы, 1951г, 475с
4. Гидравлика и инженерная гидрология. №2, 2010г. Анализ санитарно-гигиенической безопасности природной воды, обработанной пероксидом водорода. Кулакова Е.С., Дрововозова Т.И.
5. Страшилки вокруг бассейнов. Часть 1, сюжет 3
6. https://www.forumhouse.ru/threads/11931/page-12  

7. Шок перекись не разлагается даже за 72 часа 

8. Адепты шокового хлорирования и их борьба с хлораминами.  Е.Э.Пен. Сайт ООО «Аквамастер»