Коллоидные поверхностно-активные вещества

Рис. 21. Стабильность стандартов StabCal™.

По оси абсцисс отложено время в днях, начиная с даты приготовления, по оси ординат - изменение мутности в процентах

Рис. 22.Сравнение показаний различных приборов по стандартам StabCal™ с показаниями по разбавленному формазину.

Современные мутномеры

Хотя к настоящему времени разработано множество методов для определения загрязнений в воде, определение мутности по-прежнему важно, поскольку мутность - это простой и неопровержимый показатель изменения качества воды. Внезапное изменение мутности может указывать на дополнительный источник загрязнения (биологический, органический или неорганический) или сигнализировать о проблемах в процессе обработки воды. Современные инструменты должны определять мутность от предельно высоких до предельно низких значений в широком диапазоне образцов с частицами различного размера и состава. Возможность прибора определять мутность в широких пределах зависит от конструкции прибора. В данном разделе обсуждаются три основных узла нефелометра (источник света, детектор рассеянного света и оптическую геометрию), и как различия в этих узлах влияют на определение мутности прибором. Большинство измерений проводятся в диапазоне 1NTU и ниже. Для этого требуется стабильная работа прибора, малое количество постороннего света и отличная чувствительность.

Источники света в нефелометрах:

В настоящее время в мутномерах применяются различные источники света, но самый распространенный - лампа накаливания. Такие лампа имеют широкий спектр, они просты, недороги и надежны. Свет от лампы количественно характеризуется цветовой температурой - температурой, которую должно иметь идеально черное тело, чтобы светиться таким же цветом. Цветовая температура белого каления и, следовательно, спектр свечения лампы зависят от приложенного к лампе напряжения. Для стабильного белого свечения лампы требуется хорошо регулируемый источник питания. В случаях, когда в образце присутствуют частицы одного типа, или если требуется источник света с известными характеристиками, для нефелометрии можно использовать монохроматический источник света. Такой свет излучает, например, светодиод. Светодиод излучает в очень узкой области спектра по сравнению с нагретой до бела нитью накаливания (рис.23). Поскольку в видимой области светодиоды более эффективны по сравнению с лампами накаливания, им требуется меньшая мощность для получения света той же интенсивности. Применение источников света с узкой спектральной характеристикой расширяется. Другие источники света, такие как лазеры, ртутные лампы и комбинации лампа + фильтр, в нефелометрии применяются редко. Для представления результатов USEPA необходимы приборы с лампами накала , работающими при цветовой температуре от 2200° до 3000° К. В Европейском сообществе стандарт ИСО требует, чтобы прибор работал с источником света 860 нм и шириной спектра менее 60 нм. Лампа накаливания обеспечивает чувствительность к мелки частицам, однако подвержена влиянию окраски образца, приборы , работающие с источником 860 нм ,не чувствительны к мелким частицам, однако к окраске нечувствительны.

Рис.23.Типичные спектральные характеристики лампы накаливания при трех цветовых температурах, светодиода 560 нм, He-Ne лазера и диода 860 нм, отвечающему требованиям ИСО 7027. По оси абсцисс - длина волны в нм, по оси ординат - относительная интенсивность.

Детекторы

После того, как свет с требуемыми характеристиками взаимодействует с образцом, результат должен быть зафиксирован с помощью детектора. В современных нефелометрах применяется четыре типа детекторов: фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), вакуумный фотодиод, кремниевый фотодиод и фотоэлемент (фоторезистор) на основе сульфида кадмия. Чувствительность детекторов отличается в различных диапазонах длин волн. Фотоэлектронные умножители, применяемые в нефелометрах, имеют пик спектральной чувствительности в синей области спектра и ближнем ультрафиолете. Чтобы обеспечить хорошую стабильность им требуется стабилизированный источник высокого напряжения. Вакуумный фотодиод обладает сходной спектральной характеристикой, но более стабилен, нежели фотоэлектронный умножитель (Рис. 24).

Рис.24. Типичные спектральные характеристики чувствительности фотодетекторов.

Однако, на их характеристики сильно влияют окружающие условия, особенно влажность. Кремниевые фотодиоды имеют пик в красной и инфракрасной части спектра. Фоторезистор на основе сульфида кадмия имеет пик чувствительности в промежутке между ФЭУ и кремниевого фотодиода.

Оптическая геометрия нефелометров

Третий компонент, влияющий на качество показаний нефелометров - это оптическая геометрия, которая включает в себя параметры конструкции прибора, такие как, например, угол детектирования рассеянного света. Как пояснялось в разделе, посвященном теории рассеяния, различия в строении частиц вызывает различную угловую интенсивность рассеяния. Почти все нефелометры, используемые в анализе воды и стоков, имеют угол анализа равный 90°. Кроме того, что такой угол обеспечивает меньшую чувствительность к изменению размера частиц, прямой угол дает простую оптическую систему с малым количеством постороннего света. Конструктивным параметром, определяющим, как чувствительность, так и линейность прибора, является длина оптического пути. С ростом оптического пути растет чувствительность, но в ущерб линейности показаний из-за множественного рассеяния и поглощения. И наоборот, с уменьшением длины оптического пути растет линейность, но падает чувствительность прибора в области низких концентраций (проблему можно решить, применив изменяемую длину оптического пути). Короткий оптический путь также увеличивает воздействие постороннего света. USEPA и ИСО требуют, чтобы длина оптического пути не превышала 10 см (от нити накала до детектора). Производимые HACH турбидиметры ratio™ для достижения максимальной стабильности используют комбинацию оптических устройств: детектор, расположенный под углом 90°, комбинацию детекторов проходящего света, прямого и обратного рассеяния и зеркала, отражающие только ИК излучение. Дополнительная информация представлена в разделе данной статьи, посвященном турбидиметрам ratio™.

Растворы ВМС - являются истинными растворами, а это значит, что они представляют собой гомогенные системы, в которых взвешенные частицы не содержат ядер. Здесь, взвешенные частицы представлены макромолекулами - молекулами гигантских размеров. Таким образом, макромолекулы являются ответственными за большинство физических свойств растворов ВМС, которые сильно отличаются от свойств низкомолекулярных соединений. Строение микромолекул, в свою очередь, также оказывает сильное влияние на поведение растворов ВМС. Одной из главных особенностей ВМС является, так называемый процесс денатурации - специфическое необратимое осаждение белков. Он происходит при действии высококонцентрированных кислот и щелочей, дубильных веществ, под влиянием высокой и низкой температур, механического воздействия высокого давления, ультразвука, лучистой энергии. К основным высокомолекулярным соединениям относятся белки, целлюлоза, нитроцеллюлоза, каучук, желатин и др. Растворы ВМС - всегда термодинамически устойчивые системы, способные существовать без стабилизатора неограниченное время в весьма больших массовых и значительных молярных концентрациях. Они образуются самопроизвольно, с уменьшением свободной энергии. Если в качестве дисперсионной среды использовать такую жидкость, по отношению к которой данное высокомолекулярное вещество является лиофобным (не способным в нем раствориться), ВМС способны образовывать не только растворы, но и типичные лиофобные золи. В то же время растворы ВМС представляют собой равновесные системы, к которым применимо правило фаз, в отличие от лиофобных коллоидов. Растворы ВМС, так же, как растворы низкомолекулярных соединений, могут быть как молекулярными, так и ионными. В ионных растворах ВМС природа зарядов связана с наличием функциональных групп.

Явление светорассеяния и спектры поглощения ВМС:

В исследовании твердых полимеров важную роль играют инфракрасные спектры поглощения ВМС. К сожалению, они очень сложны для использования при исследовании самих растворов ВМС. Кроме того растворы ВМС характеризуются светорассеянием. Это свойство, изменение величины рассеяния света, чрезвычайно полезно для различных научных исследований. В частности, используется в методе определения относительной массы полимеров, т.к. цепные молекулы полимеров нельзя обнаружить в растворах при ультрамикроскопических наблюдениях. Метод основан на измерении мутности разбавленных растворов ВМС. Опалесцировать может любая жидкость - оптически пустых жидкостей не существует. Классическая термодинамика рассматривает равновесное состояние газообразной или жидкой системы как такое состояние, при котором плотность во всем объеме имеет одну и ту же постоянную величину. Если признать общность этого положения, то нельзя объяснить существование опалесцирования в индивидуальных жидкостях в рамках теории Рэлея, которая требует неравномерности распределения показателей преломления, а, значит, и плотностей во всем объеме. Современная статистическая термодинамика устраняет эти затруднения: она признает, что равномерное распределение плотности во всем объеме системы, находящейся в равновесном состоянии, является наиболее вероятным, но не единственно возможным. Что касается газов, то классическим примером их опалесценции является голубой цвет неба. Чем больше местные отклонения от средней частичной концентрации (так называемой флуктуации), тем ярче опалесценция. На основании теории флуктуации, созданной М. Смолуховским, П. Дебай вывел уравнение, позволяющее определить молекулярную массу растворенного полимерного вещества (ВМС):

(1)

(2)

где ф =l/l0 (мутность). (3)

I, I0 - интенсивность падающего и рассеянного света;

H- оптическая постоянная;

n0 - коэффициент преломления света в растворителе;

dn/dc- инкремент изменения коэффициента преломления света в растворе; NA- число Авогадро.

Молекулярная масса находится как:

(4)

Уравнение Дебая

Принципиальное отличие сильных электролитов от слабых состоит в том, что равновесие диссоциации сильных электролитов полностью смещено вправо:

H2SO4 > H++HSO4- ,а потому константа равновесия (диссоциации) оказывается величиной неопределенной. Снижение электропроводности при увеличении концентрации сильного электролита обусловлено электростатическим взаимодействием ионов. Дебай и Хюккель, предложив модель, которая легла в основу теории сильных электролитов, постулировали:

1)Электролит полностью диссоциирует, но в сравнительно разбавленных растворах (с = 0,01 моль·л-1).

2)Каждый ион окружен оболочкой из ионов противоположного знака. В свою очередь, каждый из этих ионов сольватирован. Это окружение называется ионной атмосферой.

Очевидно, что при электростатическом взаимодействии ионов противоположных знаков необходимо учитывать влияние ионной атмосферы. При движении катиона в электростатическом поле ионная атмосфера деформируется; она сгущается перед ним и разрежается позади него. Эта асимметрия ионной атмосферы оказывает тем более тормозящее действие движению катиона, чем выше концентрация электролитов и чем больше заряд ионов. В этих системах само понятие концентрации становится неоднозначным и должно заменяться активностью. Для бинарного одно-однозарядного электролита KatAn > Kat+ + An+ активности катиона (a+) и аниона (a-) соответственно равны

где C+ и C- - аналитические концентрации соответственно катиона и аниона, г+ и г- - их коэффициенты активности. Определить активности каждого иона в отдельности невозможно, поэтому для одно-однозарядных электролитов пользуются средними геометрическими значений активностей и коэффициентов активностей:

Коэффициент активности по Дебаю-Хюккелю зависит по крайней мере от температуры, диэлектрической проницаемости растворителя (е) и ионной силы (I); последняя служит мерой интенсивности электрического поля, создаваемого ионами в растворе.

Для данного электролита ионная сила выражается уравнением Дебая-Хюккеля:

(1)

Ионная сила в свою очередь равна:

(2)

Здесь C - аналитическая концентрация;

z - заряд катиона или аниона.

Для одно-однозарядного электролита ионная сила совпадает с концентрацией. Таким образом, NaCl и Na2SO4 при одинаковых концентрациях будут иметь разные ионные силы. Сопоставление свойств растворов сильных электролитов можно проводить только тогда, когда ионные силы одинаковы; даже небольшие примеси резко изменяют свойства электролита. На (рис.25.) сопоставляются вычисленные и экспериментальные значения lg г± при различных ионных силах. Из него видно, что уравнение Дебая-Хюккеля выполняется только для разбавленных растворов.

Рис. 25.Зависимость lg г±().

Пунктирные прямые рассчитаны по уравнению Дебая-Хюккеля. Знание коэффициентов активностей позволяет оценить реальные свойства сильных электролитов.

Уравнение Геллера:

Если радиус частиц больше l /20, то светорассеяние в таком золе не подчиняется уравнению Рэлея. Это выражается в том, что показатель степени при длине волны падающего света будет отличаться от 4, тогда используют эмпирическое уравнение Геллера:

(1)

где Dл - оптическая плотность;

л-длина волны падающего света;

б-коэффициент, величина которого меняется от 1 до 4 в соответствии с диаметром частиц;

К - постоянная.

Эта зависимость имеет большое практическое значение, так как позволяет по экспериментально определенным величинам dл при нескольких значениях л, определить размеры частиц золя. Для этого достаточно построить прямую в координатах IgDл - lgл; тангенс угла наклона прямой равен коэффициенту б, {это легко показать, прологарифмировав основное уравнение: IgDл = lgK--бlgл). Далее по калибровочной кривой Геллера для латексов, построенной в координатах б - Z, и находят средний диаметр частиц исследуемой системы. Показатель б можно определить также по методу Теорелла: пользуясь всего двумя светофильтрами, получают два значения d для двух длин волн (желательно, чтобы различие в величинах л, было возможно большим); затем, пользуясь соотношением:

(2)

В 1946 г. Геллер установил зависимость показателя степени для белых золей от размера частиц, экспериментально определяемого независимым методом. Калибровочная кривая Геллера, которая может быть использована для графического определения радиуса частиц, приведена на рис. 26.

Рис.26. Зависимость показателя степени при длине волны света в уравнении от размера (радиуса) частиц в белых золях.

Для радиуса частиц от 50 до 100 нм калибровочная зависимость имеет линейный вид и может быть описана уравнением:

a = 3,1 - 2,16Ч10-2(r -50).

Это уравнение справедливо для а = 3,1ё2,0. Для других значений показателя степени а расчет надо проводить с использованием функции Z. Для подавляющего большинства латексов синтетических полимеров радиус частиц более 25 нм, поэтому уравнение Рэлея не может быть использовано. Размер частиц таких латексов можно определить с помощью метода Геллера по результатам определения показателя степени при длине волны в уравнении, с последующим использованием таблицы калибровочной кривой или уравнения.

Уравнение Ламберта-Бера

Закомн Бугера -- Ламберта -- Бера -- физический закон, определяющий ослабление параллельного монохроматического пучка света при распространении его в поглощающей среде. Изменение интенсивности света, проходящего через любую среду, описывается законом Ламберта--Бера:

I=-I0 exp(-о·l) (1)

(2)

где I--интенсивность прошедшего света;

I0--интенсивность входящего в среду свет;

l -- толщина поглощающего слоя;

е -индивидуальная константа, зависящая от природы: вещества, длины световой волны и не зависящая от концентрации раствора;

с -- концентрация вещества.

Обычно е > 0, т. е, происходит ослабление проходящего света, но имеются особые среды, у которых е< 0 т. е. происходит усиление света - это лазерные среды.

Расчетная часть

Задача 1

Поток света с длиной волны л = 528нм, проходя через эмульсию CCl4 в воде толщиной слоя ?= 5 см, ослабляется в результате светорассеяния в два раза. Рассчитайте радиус частиц дисперсной фазы, если её объемное содержание сv = 0,8%, показатель преломления для CCl4 и воды соответственно равны 1,460 и 1,333. Свет рассеивается в соответствии с уравнением Рэлея и ослабляется по закону Бугера-Ламберта-Бера.

Решение:

Уравнение Рэлея для интенсивности света, рассеиваемого единицей объема дисперсной системы во всех направлениях, имеет следующий вид:

Ip=.

Интенсивность света при прохождении через белый золь уменьшается в соответствии с уравнением Бугера-Ламберта-Бера:

;

По условию задачи . Тогда

;

Подставляя полученное значение ф в уравнение Рэлея, находим радиус капель эмульсии:

Ответ: 22,3 нм.

Задача 2

При исследовании методом поточной ультрамикроскопии Дерягина-Власенко водяного аэрозоля в видимом объеме 3,00*10-5 см3 прошедшем через счетное поле микроскопа, обнаружено в среднем 60 частиц. Вычислите радиус частиц аэрозоля, зная его концентрацию 15,0 мг/м3, плотность воды 1,0 г/см3.

Решение:

Масса частиц m (кг) в видимом объеме Vx равна:

.

Масса одной частицы m0 будет равна:

, где n-число частиц, видимых в микроскоп. Тогда средний радиус одной частицы аэрозоля: .

Ответ: 0,12145*10-6м.

Задача 3

Определите молярную массу и число агрегации мицелл хлорида додециламмония C12H25NH3Cl (молярная масса 221,8 г/моль) в водных растворах 0,01 молярного раствора NaCl при 30 оС по следующим данным о мутности:

с, г/л 3,20 4,10 5,10 6,10 7,35 8,15 10,15 12,15

ф?103, м-1 12,00 21,13 29,04 34,84 40,41 43,32 49,46 54,36

Длина волны света л=436 нм, показатель преломления света в растворителе 1,332; инкремент показателя преломления ?n/?c = 0,160 см3/г.

Решение:

По экспериментальным данным строим график зависимости мутности от концентрации; по абсциссе точки пересечения двух прямых на графике находим смо = ККМ = 5,7 г/л и по ординате - соответствующее значение фмо.

Используя формулу, находим оптическую постоянную Н. Рассчитываем соответствующие значения Нcм /фм, данные сводим в таблицу и строим график (не показан) зависимости Нcм /фм (моль/кг) от с (кг/м3).

ККМ = 5,7 г/л.

смо = 5,7 г/л; фмо = 5,74•10-3 м-1.

По экспериментальным данным для точек с большим значением, чем ККМ, рассчитываем концентрации ПАВ в составе мицелл (см) и соответствующие значения мутности (фм), используя расчетные формулы:

см=с-5,70; фм= ф-5,74•10-3.

Полученную прямую экстраполируем до пересечения с осью Нc/ф ; при с = 0, отрезок на оси Нc/ф, равный 0,10 моль/кг будет равен 1/М. Отсюда 1/М = 0,10 и М = 10 кг/моль 10000 г/моль. Число агрегации мицелл n = 10000/263,88 = 37,9.

Заключение

Мировое производство ПАВ постоянно возрастает, причём доля неионных и катионных веществ в общем выпуске всё время увеличивается. В зависимости от назначения и химического состава ПАВ выпускают в виде твёрдых продуктов (кусков, хлопьев, гранул, порошков), жидкостей и полужидких веществ (паст, гелей). Особое внимание всё больше и больше уделяется производству ПАВ с линейным строением молекул, которые легко подвергаются биохимическому разложению в природных условиях и не загрязняют окружающую среду. ПАВ находят широкое применение в промышленности, сельском хозяйстве, медицине, быту. Важнейшие области потребления ПАВ: производство мыл и моющих средств для технических и санитарно-гигиенических нужд; текстильно-вспомогательных веществ, т. е. веществ, используемых для обработки тканей и подготовки сырья для них; лакокрасочной продукции. ПАВ используют во многих технологических процессах химических, нефтехимических, химико-фармацевтических, пищевой промышленности. Их применяют как присадки, улучшающие качество нефтепродуктов; как флотореагенты при флотационном обогащении полезных ископаемых, компоненты гидроизоляционных и антикоррозионных покрытий и т.д. ПАВ облегчают механическую обработку металлов и др. материалов, повышают эффективность процессов диспергирования жидкостей и твёрдых тел. Незаменимы ПАВ как стабилизаторы высококонцентрированных дисперсных систем (суспензий, паст, эмульсий, пен). Кроме того, они играют важную роль в биологических процессах и вырабатываются для "собственных нужд" живыми организмами. Так, поверхностной активностью обладают вещества, входящие в состав жидкостей кишечно-желудочного тракта и крови животных, соков и экстрактов растений.

Влияние ПАВ на здоровье человека и Планеты:

Чем же так страшны ПАВ для экологии и человека? Дело в том, что ПАВ могут быстро разрушаться в окружающей среде или, наоборот, не разрушаться, а накапливаться в организмах в недопустимых концентрациях. Один из основных негативных эффектов ПАВ в окружающей среде -- понижение поверхностного натяжения. Например, в океане изменение поверхностного натяжения приводит к снижению показателя удерживания диоксида углерода CO2 в массе воды. По некоторым данным ПАВ адсорбировавшись на поверхности воды в водоемах повышает поглощение волн радиолокационного сигнала. Другими словами, радары и спутники хуже улавливают сигнал от объектов находящихся под водой в водоемах с определенной концентрацией ПАВ. Только немногие ПАВ считаются безопасными (алкилполиглюкозиды), так как продуктами их деградации являются углеводы. Однако адсорбировавшись на поверхности частичек земли/песка степень/скорость деградации ПАВ снижается в разы. Так как почти все ПАВ, используемых в промышленности и домашнем хозяйстве, имеют положительную адсорбцию на частичках земли, песка, глины, при нормальных условиях они могут высвобождать (десорбировать) ионы тяжелых металлов, удерживаемые этими частичками, и тем самым повышать риск попадания этих веществ в организм человека. Большинство ПАВ обладают чрезвычайно широким диапазоном отрицательного влияния как на организм человека и водные экосистемы, так и на качество вод. Прежде всего они придают воде стойкие специфические запахи и привкусы, а некоторые из них могут стабилизировать неприятные запахи, обусловленные другими соединениями. Так, содержание в воде ПАВ в количестве 0,4-3,0 мг/дм3 придаёт ей горький привкус, а 0,2 -2,0 мг/дм3 - мыльно керосиновый запах. Одним из основных физико-химических свойств ПАВ является высокая пенообразующая способность, причём в сравнительно низких концентрациях (порядка 0,1-0,5 мг/дм3). Возникновение на поверхности воды слоя пены затрудняет тепломассообмен водоёма с атмосферой, снижает поступление кислорода из воздуха в воду (на 15-20 %), замедляя осаждение и разложение взвесей, процессы минерализации органических веществ, и тем самым ухудшает процессы самоочищения. Некоторые нерастворимые ПАВ при попадании на поверхность воды образуют нерастворимые пленки, распространяющиеся при достаточной площади растекания в монослои. Значительную часть антропогенной нагрузки, приходящейся на поверхностные водные объекты, составляют сточные воды, содержащие синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), которые входят в состав всех хозяйственно-бытовых и большинства промышленных сточных вод. 95-98 % общего количества применяемых в нашей стране детергентов - синтетических моющих средств (CMC), вырабатываемых промышленностью, составляют анионные и неионогенные ПАВ и моющие средства на их основе, которые, как правило, характеризуются низкой биологической разлагаемостью и в силу своей химической природы оказывают существенное отрицательное воздействие на водные объекты. Попадая в водоёмы, ПАВ активно участвуют в процессах перераспределения и трансформации других загрязняющих веществ (таких как хлорофос, анилин, цинк, железо, бутилакрилат, канцерогенные вещества, пестициды, нефтепродукты, тяжёлые металлы и др.), активизируя их токсическое действие. С ПАВ связано 6-30 % меди, 3-12 % свинца и 4-50 % ртути в коллоидной и растворённой форме. Незначительной концентрации ПАВ (0,05-0,10 мг/дм3) в воде достаточно, чтобы активизировать токсичные вещества. При небольшом содержании ПАВ в воде часто наблюдается коагуляция (слипание) и седиментация примесей (оседание), обусловленная уменьшением или даже снятием электрокинетического потенциала частиц вследствие сорбции противоположно заряженных органических ионов ПАВ. Кроме того, ПАВ несколько тормозят распад канцерогенных веществ, угнетают процессы биохимического потребления кислорода, аммонификации и нитрификации. При гидролизе ПАВ и детергентов в водной среде образуется комплекс фосфатов, что приводит к евтрофированию водоёмов. CMC в среднем поставляют в природные воды от 20 до 40 % общего фосфора. ПАВ также могут способствовать и повышению эпидемиологической опасности воды, а также способствуют химическому загрязнению воды веществами высокой биологической активности. Большинство ПАВ и продукты их распада токсичны для различных групп гидробионтов: микроорганизмов (0,8-4,0 мг/дм3), водорослей (0,5-6,0 мг/дм3), беспозвоночных (0,01-0,9 мг/дм3) даже в малых концентрациях, особенно при хроническом воздействии. ПАВ способны накапливаться в организме и вызывать необратимые патологические изменения. Многими исследователями отмечается зависимость степени и характера влияния ПАВ на водные организмы от химической структуры веществ. Наиболее сильное отрицательное влияние оказывают алкиларилсульфонаты, т.е. вещества, имеющие в своей молекуле бензольное кольцо, и некоторые неионогенные вещества. Менее всего токсичны ПАВ на основе полимеров, несколько токсичнее алкилсульфаты и алкилсульфонаты. Соединения, имеющие прямую боковую цепь, более токсичны, чем вещества с сильно разветвлённой углеродной цепью. Токсичность ПАВ в водной среде в значительной степени уменьшается за счёт их способности к биодеградации. ПАВ, в той или иной степени, поглощаются всей флорой и фауной водных объектов. Среди основных причин загрязнения водоёмов этими веществами также часто отмечают способность ПАВ, выбрасываемых выпускающими их предприятиями в воздух в значительных количествах, проникать с атмосферными осадками в открытые водоёмы и просачиваться в подземные ближние слои грунтовых вод. В грунтовые воды ПАВ попадают также при очистке сточных вод на полях фильтрации и при этом, как правило, увлекают за собой и другие загрязнения. Из подземных вод ПАВ практически беспрепятственно проходят в поверхностные водоисточники и через очистные сооружения в питьевую воду. Кроме того, попадая в природные воды, ПАВ сорбируются содержащимися в них частицами минерального и органического происхождения, оседают на дно водоёмов и тем самым создают очаги вторичного загрязнения.Большая трудность очистки воды от ПАВ состоит в том, что различные ПАВ в водоёмах чаще всего встречаются в виде смеси отдельных гомологов и изомеров, каждый из которых проявляет индивидуальные свойства при взаимодействии с водой и донными отложениями, различен и механизм их биохимического разложения. Исследования свойств смесей ПАВ показали, что в концентрациях, близких к пороговым, эти вещества обладают эффектом суммирования их вредных воздействий. Большинство из вновь синтезированных ПАВ, поступающих в водоёмы и водотоки со сточными водами, способны накапливаться в них на протяжении длительного времени, особенно если состоят из смеси изомеров с различной скоростью расщепления. Исходя из этого, нормирование присутствия в водоёмах смеси ПАВ должно производиться по правилам, рекомендованным для смесей химических веществ. Предельно допустимая концентрация (ПДК) ПАВ в воде водоёмов составляет 0,5 мг/дм3, неионогенных - 0,1 мг/дм3. Лимитирующим показателем вредности СПАВ является их пенообразующая способность, которую также необходимо учитывать при повторном использовании очищенных сточных вод в техническом водоснабжении промышленных предприятий. Одна из отличительных особенностей воздействия ПАВ на окружающую среду состоит в том, что они способны усиливать воздействия других загрязняющих веществ. Данный отрицательный эффект получается за счет улучшения инфильтрации (проникновения) загрязняющих веществ из почвы в водоемы, в которых содержаться избыточные концентрации поверхностно-активных веществ. Также ПАВ способны смывать с поверхности закрепившиеся загрязнители и разрушать баланс загрязняющих веществ в окружающей среде, тормозя процесс их естественной переработки. Поэтому необходимость очистки сточных вод от ПАВ очевидна. Химическими предприятиями ежегодно выбрасывается в водоемы более 100 тыс. т ПАВ. В поверхности воды, содержащей ПАВ, образуется устойчивая пена, которая препятствует поступлению кислорода из воздуха в загрязненные бассейны и, тем самым, ухудшает процессы самоочищения и наносит большой вред как растительному, так и животному миру. Кроме того, некоторые из них придают воде неприятный запах и привкус.

Список литературы

1)Абрамзон А. А., Гаевой Г. М. (ред.) Поверхностно-активные вещества. -- Л.: Химия, 1999.

2) С.А. Калужина. Физическая и коллоидная химия: лабораторный практикум. Воронеж: ЛОП ВГУ, 2001 г.

3) Остроумов С. А. Биологические эффекты при воздействии поверхностно-активных веществ на организмы. -- М.: МАКС-Пресс, 2001.

4) Справочник, под ред. А. А. Абрамзона и Г. M. Паевого, Л., 1979; Мицеллообразование, солюбилизация и микроэмульсии, пер. с англ., M., 1980;

5) Ставская С. С., Удод В. М., Таранова Л. А., Кривец И. А. Микробиологическая очистка воды от поверхностно-активных веществ. -- Киев: Наук . думка, 2002.

6) Коллоидные поверхностно-активные вещества, пер. с англ. под ред. А. Б. Таубмана, 3. H. Маркиной, M., 2000;

7) Шварц А., Перри Дж., Берч Д ж., Поверхностно активные вещества и моющие средства, пер. (перевод) с англ.(английский), М., 2006;

Размещено на Allbest.ru