Обеззараживание воды в походных условиях
Оригинал взят у eternity_scout в post
Применение окислителей для обеззараживания воды в походных условиях.
Основным способом обеззаразить воду является ее кипячение. В тяжелых случаях - длительное, до получаса.
Кипячение позволяет убрать все основные типы загрязнений - возбудителей болезней самой разной природы, токсины, бОльшую часть отравляющих веществ. Кипячение не убирает только минеральное загрязнение, но его вообще сложно убрать универсальным способом.
Кипячение не требует всяких реагентов и приборов, только дрова и котелок, и кипячение нельзя переборщить.
Другим весьма эффективным способом является фильтрация. Даже самый простой песочный или тканевый фильтр уберет твердые взвешенные частицы, тем самым здорово очистив воду. А есть и специальные походные фильтры, весьма эффективные. Все определяется размером ячейки фильтра, которая может задерживать даже бактерии и других крупных возбудителей. В этой статье фильтры не рассматриваются, но рекомендуем обратить на них внимание - сейчас стало много высокоэффективных походных фильтров, и они круты по соотношению пользы к весу-объему.
Использование окислителей же эффективно в не слишком тяжелых случаях, когда кипячение невозможно или неудобно.
Суть способа - в каждой молекуле окислителя есть атом кислорода (или хлора), который легко отделяется и может окислить какой-нибудь объект в воде. При нагреве или при прямых солнечных лучах они распадаются даже во время хранения, "выстреливая" своей окислительной способностью без пользы.
У воды есть "число окисления", то есть количество окисляемой органики в этом образце воды, выраженное в весе нужного для этого оксилителя. Сюда входят все микроорганизмы-возбудители, но и не только они - водоросли, растворенные почвенные соединения и прочий навоз. Хотя все эти водоросли не не вредны для человека, окислять придется все вместе.
Самое сложное - добавить в образец воды ровно столько окислителя, сколько соответствует числу окисляемости. Не меньше, чтоб гарантировать безопасность, но и не больше, чтобы не пить избыток окислителя в воде. При этом, никогда заранее неизвестно, сколько именно нужно - каждая проба воды разная.
Наиболее удобным окислителем является марганцовка, перманганат калия. Он же - и самый эффективный по весу. И транспортируется хорошо, потому что сухой порошок.
Удобна марганцовка тем, что исходная форма окислителя (перманганат-йон) имеет пурпурную окраску, которую все хорошо знают. А отработанная - (оксид марганца) окраски не имеет, и выпадает в виде бурого осадка.
То есть достаточно провести процесс постепенного добавления раствора марганцовки в воду, и дождаться пока от нее останется только слабо-розовая окраска.
К сожалению, необходимо дать время окислителю все надежно окислить. Что-нибудь вроде получаса. Концентрации небольшие, избытка реагента почти нет, значит нужно время, чтобы все микроорганизмы нашли свою дозу окислителя.
Чтобы обеспечить время реакции, лучше набрать воду в бутылки и добавить туда окислитель на одном привале, а употреблять - через час - на другом привале. Если марганцовки добавили слишком много, и окраска избыточна - можно попробовать обесцветить ее толченым активированным углем, или углем от костра. Исчезновение окраски будет признаком, что воду можно пить.
Окислители прекрасно сочетаются с фильтрацией и кипячением. Наилучшая схема такая:
1. Первичная фильтрация, хотя бы через простейший фильтр, чтобы убрать взвешенные частицы и кусочки органики. Это нужно, чтобы окислитель не расходовался на эти куски водорослей, на которые нужно его очень много, и совершенно зря.
Если фильтрация будет высокоэффективным фильтром - тем лучше.
2. Добавление окислителя, как было описано выше. Ожидание пока подействует, до получаса.
3. Но можно сразу приступить к кипячению. Нагрев повышает эффективность окислителя, как по времени, так и по его агрессивности. Кроме того, кипячение разрушит избыток любого окислителя, сняв вопрос его нейтрализации. Ну и само по себе кипячение от многого помогает.
4. Убрать выпавший осадок/взвесь. Либо примитивным фильтром типа тканевого (только не тем же самым, что в п.1!), либо дать отстояться и не сливать со дна. В осадок после кипячения выпадут соли жесткости воды (белые), выпадет остаток от марганцовки (бурый. тоже не подарок для организма, особенно при длительном применении), ну и всякие гипотетические поверженные микробы тоже могут там оказаться.
Виды окислителей.
1. Марганцовка, как уже говорилось, лучшая. Как и все окислители, надо беречь от нагревания и прямого солнечного света. Помимо этого - хорошо хранится долго. Имеет прекрасный видимый признак - пурпурный цвет готового к работе окислителя, чем можно проверять сохранность. Можно хранить в любой таре, поскольку это порошок. Даже в пластике можно.
2. Гидроперит. Это клартрат (твердое соединение) перекиси водорода с мочевиной. Выпускается в виде таблеток, так же и хранится. Действующее начало - перекись водорода. В пересчете на твердый вес вдвое менее эффективен, чем марганцовка. Кроме того, добавляет в воду мочевину. Пугаться этого не надо, это вещество без вкуса и запаха, используется как удобрение, вреда не представляет. Даже в рекламе жувачек упомянали. Но в целом, постоянное обильное применение гидроперита не рекомендуется именно из-за мочевины. Однократно - отличный способ, если нет марганцовки. Хранятся тоже хорошо.
3. Перикись водорода жидкая. Идеальный окислитель - выделив атом водорода, превращается в простую воду. Остальное - минусы - только водная форма, причем не более 20-30%, нестабильна и потихоньку саморазлагается. В продаже концентрированную перекись не встретить, в лучшем случае 3%. В пересчете на вес 3% перекись менее эффективна чем марганцовка в 20 раз!
4. Гипохлорит натрия. Это первый в списке хлорный окислитель. Что само по себе вызывает опасения, потому что продукты окисления могут оказаться не очень полезными. Зато легкодоступен в хозяйственных магазинах - это обычных жидкий отбеливатель типа "Белизна", или ее загущенные до геля аналоги. Можно отличать так - все эти гели для чистки унитазов, сантехники и т.д. - если хлором пахнут - значит это оно. Кроме гипохлорита в этих средствах есть щелочь (в "Белизне"), она замедляет процесс саморазложения и всякие вкусоароматические добавки и гелеобразователи в гелях. Ничего страшного, но лучше бы их было поменьше. В Штатах есть такое понятие "бытового отбеливателя" - это именно оно, 5% гипохлорит, примерно то же, что у нас "Белизна". Процентное содержание - условно, с завода он может выпускаться и 10%, но каждый месяц хранения терять по проценту. В сравнении с марганцовкой гипохлорит неэффективен по весу в 7 раз, плохо хранится, является жидкостью, является хлорным окислителем. Тем не менее, в случае БП и разграбления хозмагов - это отличный трофей для обеззараживания воды.
5. Йод, кристаллический и 5% аптечный. Тоже не-кислородный окислитель, вроде хлора, только йод. Кристаллический купить малореально, хотя вот он хорошо хранится. Токсичен для человека, а не только для микроорганизмов. 3% аптечный йод неэффективен по весу относительно марганцовки в 80 раз. Зато его легко купить везде. Применять надо осторожно - летальная доза йода для человека совсем не велика, что-то вроде 3 грамм (LD50). В пересчете на твердый йод, конечно.
Надо сказать, что исходный выбор воды должен быть разумным, хоть это и очевидно. Скажем, соленую воду почти ничем, кроме йонобменного фильтра, не очистить. Ну еще мембраны с обратным осмосом.
Воду с полей, в которой слишком много навоза или минеральных удобрений тоже брать не стоит - кипяти-не кипяти, они там останутся. Как таковые, возбудителями болезней удобрения не являются. Но организму такая вода пользы не принесет.
Болотную воду можно окислять граммами марганцовки, и все равно она не станет такой уж полезной.
То есть полевая водоочистка имеет свои границы применимости.
Приложения.
1. Величины окисляемости: вода равнинных рек как правило имеет окисляемость 5-12 мг О2/литр, рек с болотным питанием - десятки мг на литр. Атрезианская и талая вода ледников - почти нулевые значения.
http://www.gicpv.ru/him29-5.htm
Согласно СанПиН, вода источников централизованного городского водоснабжения должна иметь окисляемость 5-7 мг/л. Ну оно и понятно, вода у нас из речек.
Но это - милиграммы кислорода! Пересчет на марганцовку - умножением на 7.
То есть, для воды равнинных рек - 35 мг на литр. Для болотной воды, со всей ее растворенной торфяной органикой - до 700 мг на литр. Вода ледников и артезианская имеет почти нулевую собственную окисляемость.
Какая именно у вас вода - смотрите сами, никто заранее сказать не может, универсальных величин нет. Только ориентироваться между "речной водой" и "болотной".
Как отделить нужное количество марганцовки в походных условиях? Очевидно, можно разделить на граммы еще дома. Грамм - это очень много! Потом - ну, допустим, высыпать весь грамм дорожкой, и разделять. Или запаять граммы в трубочки для коктейлей.
2. Другие окислители, относительно марганцовки по весу. Окисляющая способность выражается в грамм-экв, то есть вес окислителя, нужный для окисления 1 моль вещества. Чем меньше, тем лучше соотношение польза/вес.
Г-экв марганцовки 53, принимаем его за 1.
2а.Перикись водорода имеет г-экв 34, казалось бы, круто. Но это - чистая перекись, в природе не встречается. 3% раствор в 33 раза слабее, стало быть 1000. К марганцовке 3% раствор перекиси - в 20 раз слабее.
2б. Гидроперит имеет г-экв 100, к марганцовке - в два раза слабее. Тоже неплохо.
2в. Йод имеет г-экв 126, то есть в 2.5 слабее марганцовки. Но это - кристаллический йод. А аптечный 3% раствор еще в 33 раза слабее, в итоге он относительно марганцовки слабее в 80 раз.
2г. Гипохлорит натрия имеет г-экв 37 (в нейтральной среде), но в 10% растворе - 370. Относительно марганцовки - 7 раз.
http://www.chemical-analysis.ru/kolichestvennyi-analiz/normalnost-rastvorov-gramm-ekvivalent/vse-stranitcy.html
3. Кстати, всю окисляемость водопроводной воды удаляют хлорированием еще на станциях водоподготовки. Раньше - прямо газообразным хлором. С этого года в Москве перешли на гипохлорит - запустили крупный узел генерации гипохлорита. Это удобно, гипохлорит генерируется простым электролизом раствора соли, его не нужно возить и хранить - сразу в дело.
Хлорирование городской воды - типичный пример обеззараживания окислителем. Потому что:
Первичная фильтрация обязательно применяется.
Нужное количество окислителя постоянно рассчитывается на лету, через пробоотбор. То есть больше-меньше они постоянно следят, в зависимости от состояния речной воды.
Необходимое время для реакции - это время, пока вода течет в трубах, уж точно более получаса.
В итоге - запаха хлора в водопроводной воде почти нет, вреда нет, а пригодность для питья - есть.
Это к тому, что обработка хлорными окислителями считается полностью безопасной, если ее выполнять правильно.
Написать эту статью меня побудил случай. Вчера я пошел в обычный магазин (ашан) и купил там в садово-огородном отделе марганцовку. В пакетиках по 10г. Сколько хочешь. Целая коробка ее лежала - бери не хочу. По 37р за пакетик, недешево конечно. Зато без ограничений. Это случилось в Меге-Теплый стан. Правильно говорили, что марганцовку покупали в количествах в магазинах для огородников.
------------------------------
Вынесу из каментов:
1. Источником активного хлора могут быть хлорамины. И даже хлорка. Плюс их в том, что они - твердые вещества и хорошо хранятся. Ну как всегда, без нагрева. Минус хлорки (хлорной извести) в том, что это все-таки известь, то есть порождает соединения кальция в растворе (вернее всего, в виде осадка). Минус хлораминов - относительно невеликое весовое содержание хлора в молекуле.
Чаще всего из хлораминов (это класс соединений) продается "хлорамин Б". Как правило, для прочистки сантехники, иногда для обеззараживания бассейнов. Он, кстати, разлагается да бензоата. Ну это пережить можно )
Не могу сказать, что рекомендую именно его использовать для походных условий. Не лучше гипохлорита, разве что твердый, а не жидкий. Да и все хлорные окислители непредсказуемы по последствиям. Но как средство в случае БП - нормально, стоит иметь ввиду.
Предложил kislyglist в каментах этой записи.
2. Несколько не по теме поста, про фильтрацию. Полезно для иллюстрации, что фильтры стали высокоэффективны и доступны.
"Шприцевые фильтры холодной стерилизации. Да, нужен шприц, которым надо набирать-сливать воду - но зато 70 рублей и размер пор 220 нм - пролезут разве что какие-то мелкие вирусы. Правда, забивается литра через три. Зато совсем мало места занимает."
предложил menyazabanili в каменте http://eternity-scout.livejournal.com/883727.html?thread=4992271#t4992271
Там же есть и ссылка на сайт, который ими торгует.
О чем речь: техника дошла до фильтров с порами 220 нм, которые продаются за копейки. Потому что сделаны из чего-то простого, расходный материал. Холодной стерилизацией это называется потому, что через такие поры пролезет только вода, растворенные в ней молекулы (причем не самые крупные), и почти больше ничего. То есть паразиты, бактерии, споры, крупные вирусы - не пролезут. Фильтрат получается фактически стерильным. Понятно, что соленая вода от этого пресной не станет, ну и гарантировать полную стерильность тоже нельзя. Но в остальном - это круто.
Насчет удобства применения именно этих насадок на шприц ничего сказать не могу. Опять же, "забьется литра через 3" - мало.
Но в целом, сейчас стало прилично фильтрующих систем в походном исполнении, основанных именно на мелкоячеистых фильтрах. Обзоры на эту тему есть, в продаже они есть. Компактные, достаточно быстро фильтрующие.
3. В каментах упомянули, что даже фильтрация через ткань (хоть рубашку, но лучше поплотнее) или примитивный песочный фильтр помогает убрать возбудителей из воды, снизив вероятность заболевания на порядок. Были такие исторические случаи. А все потому, что размеры вредных микроорганизмов и бактерий удивительно большие. Глазом не разглядеть, конечно, но на ткани они задержатся. То есть "не фильтровать" - оснований нет. Другой вопрос, что для 99-100% эффективности фильтрации может не хватить.