По данным ООН, больше 2 миллиардов человек на планете не имеют доступа к чистой питьевой воде. По разным данным после употребления некачественной воды умирает от 5 до 8 миллионов человек в год, а число заболевших достигает полумиллиарда.
Промышленные предприятия, разливы нефти, городские стоки и сельское хозяйство становятся причинами загрязнения питьевой воды. Тем более, что ее запасы неравномерно распределены по планете: наибольший дефицит отмечают в Китае, Индии, странах Африки и Ближнего Востока. В целом в России сильной нехватки питьевой воды не чувствуется, хотя и есть особо обезвоженные регионы, например, Калмыкия.
Развитие промышленности, сокращение природных запасов питьевой воды и общий рост населения заставляют ученых искать новые способы очистки воды и развивать старые. Основные способы – это добавление в воду адсорбентов, мембранная очистка, ионный обмен или электрохимическая очистка.
Через мембрану
Мембранная очистка воды сегодня – один из самых популярных и передовых процессов. Через полупроницаемые пористые материалы под давлением проходит водный поток. Микроскопические отверстия пропускают только воду, все примеси удерживаются и выводятся из системы.
В XVIII веке открыли явление, при котором растворитель самопроизвольно проходит через пленку. Если взять два раствора — менее концентрированный и более концентрированный, и разделить их пленкой, то растворитель из менее концентрированного раствора будет переходить в более концентрированный. Явление назвали осмосом, от греческого «толчок» или «давление». А в шестидесятые годы открыли обратный эффект – при увеличении давления в концентрированном растворе молекулы растворителя начинают переходить из концентрированного раствора в разбавленный. Таким образом, явление обратного осмоса стали применять для очистки и опреснения воды.
Полезные микробы
Снизить уровень железа в воде помогут микроорганизмы. Ученые Саратовского университета выделили два микробных штамма из почвы в Оренбургской области, которая была заражена промышленными выбросами.
За две недели бациллы снизили концентрацию двухвалентного железа в воде больше чем на 30 процентов. При этом микроорганизмы способны активно размножаться, что важно для практического применения биотехнологии очистки воды. Также микроорганизмы часто используют для очистки непитьевой воды от нефти. Отдельные бактерии или грибки способны разложить углеводородную массу.
Холодное кипение
Кавитацию называют холодным кипением. Это процесс, при котором резкие перепады давления в воде высвобождают кислород и перекись водорода, служащие мощными окислителями. Под их воздействием тяжелые металлы меняют форму и образуют осадок, который удаляется скребком.
Области высокого и низкого давления в воде образуются при высоких оборотах специального оборудования в жидкости. В какой-то мере это напоминает работу гигантского миксера. Кавитацию используют, в том числе, чтобы опреснять воду. Один из плюсов этого метода – возможность повторно использовать металлы, которые выпали в осадок в ходе взбивания.
Сделать безопасной
После того, как из воды убрали опасные примеси и мусор, необходимо сделать ее безопасной для использования в быту. В зависимости от поставленных целей используют различные методы обеззараживания воды.
Самый популярный способ обеззараживания питьевой воды – это использование хлора и хлорсодержащих реагентов. Хлор — мощный биоцид, он эффективно справляется с бактериями и опасными вирусами. Хлор можно вводить в виде газа, или в виде гипохлоритов натрия или кальция. Значительное преимущество хлора – наиболее продолжительный эффект, способность убить микробов даже в застоявшейся воде в трубах. Из недостатков метода отмечают неприятный привкус, который приобретает хлорированная вода.
Бактерицидным эффектом обладает и ультрафиолетовое излучение. Такой способ обеззараживания эффективно справляется с бактериями, полио- и ротавирусами. В то же время ультрафиолет не эффективен против яиц глистов и других паразитов. В отличие от хлорирования, обработка воды ультрафиолетовым излучением не имеет продолжительного эффекта. Сразу после прекращения обработки может случиться повторное микробиологическое загрязнение воды. Для надежности иногда используется комбинация разных методов, например обработка воды ультрафиолетом и хлорирование.
Долгое время используют и способ озонирования воды. Это не только устраняет вредные вещества, такие как примеси металлов и хлора, но и полностью дезинфицирует жидкость, избавляет ее от бактерий, вирусов и грибков. Поступая в жидкость, газ вступает в реакцию с примесями металлов, которые выпадают в качестве осадка. Также озон проникает через мембраны бактерий и вирусов, убивая их путем разрушения на уровне ДНК.
Фото: trutta / ru.123rf.com
По материалам forpost-sz.ru, water-filter.by, ООН, bwt.ru
