Взаимодействие озона с хлором



Озон является газом, прекрасно растворяющимся в воде, причем этот показатель растет с понижением температуры. Его растворимость намного выше, чем у азота и кислорода, хотя и меньше, чем у хлора и его диоксида. При растворении озона в воде также идет и его разложение, протекающее с одновременным взаимодействием с загрязняющими веществами, имеющимися в воде. Реакции расщепления озона в водной среде связаны с его взаимодействием с молекулами воды и гидроксид-ионами. В результате этих реакций идет выделение молекул двухатомного кислорода, обладающего так же высокими окислительными свойствами, и образование ионов водорода и гидроксида, а так же перекиси водорода. При диссоциации перекись водорода образует ионы водорода и частицы свободных радикалов, ускоряющих процесс разложения озона, а так же приводящие к началу цепных реакций разложения примесей. К ним таким частицам относятся радикалы супер-кислорода, состоящие из двух атомов и имеющие отрицательный заряд. Тормозом процесса разложения являются ионы карбонатов и гидрокарбонатов, нейтрализующие при взаимодействии ионы гидроксида путем образования углекислого газа и воды. Таким образом, процессы, протекающие при растворении озона в водной среде, проходят одновременно по нескольким механизмам. По выводам из практики принимается, что при растворении в воде одна половина озона существует в виде молекул, а вторая распадается с образованием гидроксильных радикалов.



Взаимодействие загрязняющих веществ с озоном происходит за счет прямой реакции с молекулами озона или же с радикалами, появляющимися в процессе его распада. Более активно озон взаимодействует с анионами, чем с нейтральными и катионными веществами.

Озон, являясь активным окислителем, взаимодействует со многими органическими и неорганическими веществами. Из галогенов с озоном не реагирует фтор и практически не вступает во взаимодействие хлор. Бром окисляется озоном сначала до гипобромита, а затем и до броматных соединений. При этом образующийся бромид может параллельно взаимодействовать с веществами органического происхождения и аммиаком. Йод окисляется озоном очень быстро с образованием йодатов и йодноватистой кислоты. Соли галогеносодержащих кислот уже не поддаются озоновому окислению. Практически нейтральными к озону являются азот и его соединения, в том числе аммиак и ионы аммония, а так же нитраты, за исключением аминов, хорошо взаимодействующих с гидроксильными радикалами. Токсичные цианиды легко окисляются озоном в цианаты, дальнейшее окисление которых происходит очень медленно и ускоряется только в присутствии ионов меди, замедляясь при наличии в растворе ионов железа. Сера и сульфитные при взаимодействии с озоном окисляются до сульфатов. Что же касается реакций с металлами, то озон достаточно активно окисляет железо и марганец, кобальт и никель, образуя оксиды и гидроксиды, удаляемые из раствора при флокуляции или фильтрации. Практически пассивен в отношении озона хром, хотя при определенных условиях он может быть окислен им до максимальной степени окисления, шестивалентного хрома.


Благодаря своим свойствам, озон широко используется для очищения воды от фенолов, нефти и нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ, аминов, железа и марганца, растворенного сероводорода, а также многих других веществ органического и неорганического происхождения, которые не могут быть эффективно удалены при использовании других методов очистки водной среды. Кроме того, с помощью озонового окисления проводится полное обеззараживание воды даже при значительном бактериальном ее загрязнении, в том числе и от патогенных микроорганизмов, устойчивых к действию хлора и хлоросодержащих дезинфектантов.

Это определяет так же и области его применения, к которым относится очистка воды, применяемой в оборотном водоснабжении, в схемах очищения сточных вод как бытового, так и производственного характера, при очистке нефотесодержащих стоков и сточных вод пищевой промышленности, характеризуемых высоким содержанием органических веществ.

Хлорирование воды

Обработку воды можно осуществлять
хлором, гипохлоритом натрия, получаемым
на месте в электролизерах, либо прямым
электролизом сточных вод.

Расчетная доза хлора принимается в
зависимости от предшествующих методов
очистки (после механической очистки –
не менее 10 г/м3, после неполной
биологической – 5 г/м3, после полной
биологической – 3 г/м3). При этом
доза остаточного хлора после 30 минут
контакта должны быть не менее 1,5 г/м3.

Комплекс сооружений для обеззараживания
газообразного хлора состоит из установки
хлорирования, склада хлора. Смесителя,
контактного резервуара.

Хлорное хозяйство должно обеспечивать
увеличение расчетной дозы хлора в 1,5
раза без изменения вместимости складов.

Установка для хлорирования сточных
вод аналогична установкам для
обеззараживания воды. Ввиду малой
растворимости жидкого хора его
предварительно испаряют, после этого
газообразный хлор поступает в промежуточный
баллон – грязевик, где задерживаются
капли воды и другие примеси. Далее в
фильтр, заполненный стекловатой,
смоченной в серной кислоте, после чего
через хлораторы подводится в эжектор,
куда подается водопроводная вода. Хлор
– газ растворяется в воде и полученную
хлорную воду используют для обеззараживания.

Схема установки для обработки воды
газообразным хлором


1 – промежуточный баллон (грязевик);

2 – фильтр со стекловатой;

3 – редукционный клапан для снижения
давления хлор-газа;

5 – измерительная диафрагма;

8 – подача водопроводной воды;

9 – эжектор, создающий разряжение в
хлораторе;

10 отвод хлорной воды на дозирование;

12 – баллон с хлором.

Для дозирования газообразного хлора
применяют специальные устройства,
называемые хлораторами. Хлораторы могут
быть пропорционального и постоянного
расхода, а также автоматические,
поддерживающие в отработанной воде
постоянную остаточную концентрацию
хлора.

У нас в стране наибольшее распространение
получили вакуумные хлораторы постоянного
расхода.

Для испарения хлора баллон или контейнер
устанавливают на весы и открывают
вентиль. Выход хлор-газа из одного
баллона при комнатной температуре
составляет от 0,5 до 0,7 кг/ч с 1 м2поверхности баллона. Повысить выход
газа из баллона можно подогревом теплой
водой или воздухом.

Для смешения хлорной воды со СЖ используют
смесители трех типов:

При расходах до 1500 м3/сут. – ершовые
смесители;

Механические или пневматические.

Контактные резервуары практикуются в
виде отстойников (вертикальных или
горизонтальных) на время пребывания 30
минут, при этом учитывается время
пребывания и протекания до выпуска.

Обеззараживание воды с помощью активного кислорода

Принцип действия метода очистки с помощью активного кислорода: в воду впрыскивается кислородсодержащий реагент, который в воде разлагается, выделяя кислород, который реагирует с биологическими загрязнениями. Одно время этот щадящий метод был очень популярен в Европе и России.

Достоинства дезинфекции кислородсодержащим реагентом:

  • достаточно эффективно уничтожает вредную микрофлору, живущую в ванне бассейна;
  • не раздражает слизистую глаз и кожу за счет отсутствия хлораминов;
  • не образуется вредных побочных продуктов.

Недостатки дезинфекции кислородсодержащим реагентом:

  • дорого по сравнению с хлорированием;
  • кислородсодержащий реагент очень быстро разлагается в водной среде. В результате приходится использовать повышенные дозы;
  • меньшая активность по сравнению с хлорированием, что опять-таки ведет к увеличению дозировки реагента;
  • передозировка кислородсодержащего реагента (перекись водорода) имеет более неприятным последствиям для здоровья, чем передозировка хлора;
  • все равно требуется периодическое хлорирование.

Как единственно применяемый метод не подходит для больших общественных бассейнов и открытых бассейнов, но вполне эффективен в небольших закрытых частных бассейнах с невысокой нагрузкой. Также метод дезинфекция активным кислородом не подходит для теплых бассейнов с температурой выше 28°С, так как в теплой воде окисление замедляется.

Дополнительные химические добавки для обработки воды

Существует достаточно много специализированной химии для бассейнов. Среди прочих следует отметить флокулянты, коагулянты, альгициды и регуляторы pH.

Важным оценочным параметром является pH — это кислотно-щелочное равновесие воды. В зависимости от содержания в воде свободных ионов водорода, определяется среда: рН > 7 — щелочная, рН Регуляторы pH способны изменять уровень pH в ту или другую сторону.

Подведем итог: для дезинфекции воды в общественных плавательных бассейнах используется метод хлорирования в чистом виде или в комбинации с другими методами дезинфекции. При выборе бассейна для занятий плаванием следует предпочесть тот, где для дезинфекции воды используется комбинация методов обеззараживания, что снижает количество применяемой хлорки, а, следовательно, уменьшает опасность раздражения кожи, слизистых оболочек и глаз.

Так что в любом случае: Хлорка – завтрак чемпионов!

Озонирование воды

Озон – это газ, являющийся наиболее активной формой кислорода. Озон является одним из наиболее сильных окислителей, уничтожающих бактерии, споры и вирусы. По своей сути очистка воды озоном эквивалентна многократно ускоренной процедуре природной очистки воды

Достоинства метода озонирования:

  • широкий спектр воздействия на микроорганизмы (озон уничтожает фактически все бактерии, вирусы и органические вещества), причем активность озона во много раз выше, чем у кислорода и хлора. Например, патогенные микроорганизмы уничтожаются им в 15-20 раз, а споровые формы бактерий — в 300-600 раз быстрее, чем хлором. Вирус полиомиелита погибает при концентрации озона 0,45 мг/л через 2 минуты, тогда как от хлора вдвое большей концентрации только за 3 часа;
  • не образуются хлорамины, раздражающие кожу и слизистую глаз;
  • озон, в отличие от хлора, не оставляет никакого запаха;
  • обработка озоном делает воду блестящей и придаёт воде голубой оттенок (хлорирование придает зеленоватый оттенок);
  • передозировка озона не является проблемой, так как после окончания обработки озон превращается обратно в кислород.
  • обработка озоном не придаёт воде никаких дополнительных посторонних веществ и химических соединений.

Недостатки метода озонирования:

  • озон не имеет пролонгированного действия, так как является нестабильным газом и быстро разлагается в обычный кислород, не накапливаясь в водной среде.
  • озонирование воды намного дороже традиционного хлорирования;
  • поверхности бассейна остаются фактором риска, так как дезинфицируется только вода, проходящая через прибор;
  • озон токсичен при вдыхании, при высоких концентрациях озона наблюдаются поражения дыхательных путей, легких и слизистой оболочки, а хроническое воздействие микро-концентраций озона на организм человека достаточно не изучено; Кроме того чистый озон взрывоопасен. По этим причинам, работа с озоном требует тщательного контроля техники безопасности.

В общественных бассейнах генератор озона допустимо использовать только в комплексе с хлорной станцией. Обработка воды методом озонирования совместно с методом хлорирования – отличный вариант для больших бассейнов. Благодаря обработке озоном, вода в бассейне будет прозрачной, чистой и эффективно обеззараженной. Останется только поддерживать небольшую концентрацию хлора для предотвращения проникновения в бассейн и роста патогенных микроорганизмов. При этом образование хлораминов будет сведено к минимуму, а, следовательно, меньше запах хлорки и раздражение кожи и глаз.

Обеззараживание воды с применением солевого электролиза

Один из современных методов дезинфекции воды. В системах солевого электролиза хлорсодержащий реагент вырабатывается из раствора обычной поваренной соли (NaCl) методом электролиза. Электролизом — это физико-химический процесс, при котором жидкость (электролит) под воздействием электрического тока распадается на положительные и отрицательные ионы.

Существуют два варианта систем дезинфекции воды на основе солевого электролиза:

Достоинства метода обеззараживания с использованием солевого электролиза:

  • эффективность хлорной дезинфекции;
  • экономичность (в качестве расходного сырья используется обычная соль);
  • нет передозировки хлора, так как хлор вырабатывается постепенно, а не впрыскивается импульсами;
  • поддержание нужной конценцентрации. Благодаря датчикам, которыми оснащаются системы очистки данного типа, осуществляется контроль за содержанием хлора в воде бассейна и выработка необходимого количества хлора для дезинфекции;
  • если в воду бассейна добавляется соль, то это полезно для здоровья, так как соль, содержащаяся в воде бассейна в малых дозах, положительно оказывает положительное действие на кожу и организм в целом, возвращая жизненные силы. К тому же соленая вода сама по себе является антисептиком, что значительно упрощает дезинфекцию.

Недостаток метода обеззараживания с использованием солевого электролиза:Поверхности бассейна остаются фактором риска, так как дезинфицируется только вода, проходящая через прибор. В поверхности бетонных бассейнов, особенно в швах, стыках и углах обитает масса бактерий, справиться с которыми могут только ударные дозы хлора.

Метод обеззараживания, основанный на солевом электролизе, применяется в частных и гостиничных бассейнах, в бассейнах санаториев и ЛПУ, а также в общественных открытых и закрытых бассейнах.

II. По величине дозы хлора.

Нормальное
хлорирование
(хлорирование
нормальными дозами хлора). Доза хлора
при нормальном хлорировании рассчитывается
исходя из хлорпотребности
воды.
Хлорпотребность
(или
хлорпоглощае-мость)
воды

это то количество хлора, которое идет
на окисление органических веществ,
содержащихся в воде (при внесении хлора
в воду через некоторое время его
количество уменьшается, так как
определенное количество его, равное
хлорпотребности, идет на окисление
органических веществ). При введении
хлора в большем количестве чем
хлорпотребность, он остается в воде.
Хлор, который остается в воде называется
остаточным.
Обычно
после хлорирования остаточный
хлор
составляет
0.3-0.5 мг/л (при условии, что прошло не
менее 30 минут с момента внесения хлора
в воду). Таким образом, Доза
хлора = Хлорпотребность воды
+
0.3-0.5 мг/л (Остаточный
хлор).
Нормальное
хлорирование применяется.чаще всего
на
водопроводных станциях,
так
как вода до этого проходит тщательную
очистку и нормальных доз хлора,
обеспечивающих указанное количество
остаточного хлора вполне достаточно
(учитывая, что чем больше величина
остаточного хлора тем хуже органолептические
свойства воды). Иногда нормальное
хлорирование применяется и в
полевых условиях.

Кроме
перечисленных способов хлорирование
отдельно можно назвать хлорирование
с преаммонизациеи, при
котором перед хлорированием в воду
вводят аммиак. Аммиак с хлором образует
хлорамины, которые действуют дольше,
чем просто остаточный хлор.

Различные
методы обеззараживания воды и их
гигиеническая оценка (кроме хлорирования).

Для
обеззараживания воды кроме хлорирования
применяются следующие методы: I. В
больших объемах (на водопроводной
станции).

Озонирование
воды. Заключается
в использовании озона,
который
является сильным окислителем. Через
несколько минут после введения
остаточный озон распадается с выделением
кислорода, который не только не ухудшает,
но улучшает органолептические свойства
воды. Кроме того озон более активен
чем хлор в отношении спор микроорганизмов
и энтеровирусов.

Облучение
УФ-лучамн. Является
одним из лучших методов обеззараживания,
так как относится к так называемым
безреагентным методам
и
исключает изменение химического
состава воды. Метод обеспечивает
быструю гибель бактерий, вирусов, яиц
гельминтов. Для УФ-облучения воды
используют ртутно-кварцевые лампы
(ПРК), ар-гошю-кварцевые лампы (БУВ).
Необходимым условием является чистота
(прозрачность, бесцветность) воды, в
противном случае взвешенные частицы
поглощают лучи. П.
В малых объемах.

Кипячение.
Продолжительность
кипячения должна составлять 5-10 минут.
Кипячение может использоваться и в
довольно больших масштабах (больницы,
школы)

Использование
йода (2
капли 10 % настойки йода на 1 литр воды,
йодные таблетки)

Обеззараживание
ультразвуком,
токами ультравысокой частоты
и
др.

Системы
удаления нечистот и отбросов. Методы
очистки, обеззараживания, утилизации.

По
В.Г. Горбову все отходы классифицируют
следующим образом:

Бактерицидное действие озона

С гигиеничной точки зрения метод озонирования воды имеет существенные преимущества благодаря высокому окислительно-восстановительному потенциалу бактерицидного действия.

Доза озона, необходимая для обеззараживания воды, варьируется в зависимости от содержания в воде органических веществ, от температуры воды и от величины активной реакции воды (рН).

Прозрачная и чистая ключевая вода и воды горных рек, малозагрязнённые посторонними примесями, требуют примерно 0,5 мг/л озона. Вода, поступающая из открытых водохранилищ, может вызывать расход озона до 2 мг/л. Средняя доза озона составляет 1 мг/л.

Экспериментальные исследования показали, что с повышением температуры воды необходимо также увеличивать дозу озона.

При изучении влияния активной реакции воды на обеззараживающее действие озона было установлено, что увеличение рН более 7,1 сопровождалось значительным уменьшением коэффициента использования озона водой.

Продолжительность контакта озоно-воздушной смеси с обрабатываемой водой колеблется от 5 до 15 минут сообразно с типами установок и их производительностью, (при повышении температуры время контакта увеличивается).

Хлор и озон на бактерии влияют не одинаково. При увеличении интенсивности хлорирования происходит прогрессивное отмирание бактерий. Между тем, при озонировании обнаруживается внезапное бактерицидное действие озона, соответствующее определённой критической дозе, равной 0,4-0,5 мг/л. Для меньших доз озона его бактерицидность незначительна, но и как только достигается критическая доза, отмирание бактерий становится сразу резким и полным.

Последние исследования механизма озонирования показали, что действие его происходит быстро при условии поддержания нужной концентрации в течение определённого времени. Это действие обусловлено озонированием массы бактериальных протеинов в процессе каталитического окисления. Между тем, хлор производит только выборочное отравление жизненных центров бактерий, причём довольно медленное из-за необходимости длительного времени для диффузии в цитоплазме.

На обеззараживающее действие озона влияет цветность воды, так озонирование неосветлённой воды неэкономично и неэффективно, так как большие количества озона расходуются на окисление веществ, которые могут быть задержаны обычными очистными сооружениями. Обработка воды озоном целесообразна только после её осветления, а так же фильтрования (доза озона уменьшается в 2-2,5 раза, чем для нефильтрованной воды).

Исследования показали, что из бактерий, кишечная палочка оказалась наиболее устойчивой к действию окислителей из всей группы кишечных бактерий, быстро погибает при озонировании. Также эффективно использование озонирования в борьбе с возбудителями брюшного тифа и бактериальной дизентерии.

Хлорирование воды большими дозами

Названный
метод применяется, главным образом, в
военно-полевой практике, когда ограничен
выбор водоисточников и иногда приходится
использовать воду низкого качества.
Сущность метода заключается в том, что
в воду вносится повышенное количество
активного хлора, в расчете на последующее
дехлорирование. Доза активного хлора
выбирается в зависимости от физических
свойств воды (мутности, цветности),
характера и степени благоустройства
водоисточника и от эпидемической
обстановки. В большинстве случаев она
равняется 20-30 мг/л, время контакта — 30
мин.

Метод
обладает следующими преимуществами:
1) надежный эффект обеззараживания даже
мутных и окрашенных вод, содержащих
аммиак; 2) упрощение техники хлорирования
(ненужно определять хлорпотребность
воды; 3) снижение цветности воды за счет
окисления хлором органических веществ
и перевода их в неокрашенные соединения;
4) устранение посторонних привкусов и
запахов, особенно обусловленных
присутствием сероводорода, а также
разлагающихся веществ растительного
и животного происхождения; 5) отсутствие
хлорфенольного запаха при наличии
фенолов, так как при этом образуются не
моно-, а полихлорфенолы, которые запахом
не обладают; 6) разрушение некоторых
отравляющих веществ и токсинов
(ботулотоксинов); 7) уничтожение споровых
форм микроорганизмов при дозе 100-150 мг/л
активного хлора и длительном контакте
(2-5 ч); 8) значительное улучшение условий
для процесса коагуляции. Перечисленные
положительные стороны метода делают
его весьма ценным для практики улучшения
качества воды в полевых условиях,
особенно в связи с опасностью применения
бактериологического и химического
оружия.

К
недостаткам метода следует отнести
необходимость дополнительной обработки
воды — дехлорирования и повышенный
расход хлора и его препаратов, что имеет
значение лишь при обработке больших
количеств воды на крупных водопроводных
станциях.

В
качестве средств дехлорирования могут
быть использованы химические вещества,
связывающие избыточное количество
хлора, и сорбция хлора на соответствующих
сорбентах. Химические вещества,
переводящие хлор в инактивное соединение,
обычно относятся к группе восстановителей
— это тиосульфат натрия, сернокислый
натрий, сернокислый натрий и сернистый
ангидрид. Дехлорирование сорбцией
производится с помощью угля, лучше
активированного.

Г.А. Бояринов 1 , А.С. Гордецов 1 , С.П. Перетягин 2 , К.С. Матусяк 3 , Ю.В. Овчинников 3, Л.В. Бояринова 1

В работе представлен анализ литературных данных, касающихся взаимодействия озона с NaCI в водных растворах при различном содержании в них NaCI (0,9%; 1%; 3%; 5% и 10%) и барботировании их озоно-кислородной газовой смесью с концентрацией озона в ней от 10 до 100 мг/л в течение 10 — 120 минут. Авторы анализируемых работ с помощью протонографии, химических и спектрофотометрических методов исследования определяли в озонированных растворах потенциально возможные продукты реакций озона с хлоридом натрия в воде: гексагональные водные структуры, гипохлорит натрия, гипохлорную кислоту, хлораты (СIO — , СIO2, СIO3 — ), нитриты, нитраты (NO2 — и NO3 — ), свободные радикалы, перекись водорода, а также растворенные озон и кислород. Из проведенного анализа литературы следует, что при обработке этих растворов озоно-кислородной газовой смесью и последующем распаде в них озона, последний не взаимодействует ни с Na + ни с СI — ; гипохлорит натрия и другие хлор-кислородсодержащие ионы, нитраты и нитриты не образуются. Определяются растворенные кислород и озон, а при взаимодействии последнего с водой образуются свободные радикалы, перекись водорода, гексагональные и маломолекулярные водные структуры.

Ключевые слова: продукты взаимодействия озона с NaCI в водных растворах

This paper contains the analysis of published reference data related to the ozone and NaCl interaction in aqueous solutions with different content of NaCI (0.9%; 1%, 3%, 5% and 10%) therein and their bubbling by the ozone-oxygen gas mixture with the ozone concentration ranging from 10 to 100 mg/l within 10 to 120 minutes. The authors of the papers under study by using the protonography, chemical and spectrophotometric and research methods identified in ozonated solutions potentially possible products of the ozone and sodium chloride reaction in water: hexagonal aqueous structure, sodium hypochlorite, hypochloric acid, chlorates (CIO — , CIO2, CIO3 — ), nitrite, nitrate (NO2 — and NO3 — ), free radicals, hydrogen peroxide as well as dissolved ozone and oxygen. From the performed analysis of published reference data it follows that when treating these solutions with the ozone-oxygen gas mixture and in the subsequent disintegration of ozone therein, the latter interacts neither with Na + nor with CI — ; sodium hypochlorite and other chlorine-containing oxygen ions, nitrates and nitrites are not formed herewith. There are identified dissolved oxygen and ozone and in the interaction of the latter with water free radicals, hydrogen peroxide, hexagonal and low-molecular aqueous structures are generated.

Key words: products of the ozone and NaCI interaction in aqueous solutions.

Успешное продвижение озона в медицинскую практику заставляет специалистов более внимательно анализировать имеющиеся сведения о его физико-химических свойствах и стараться их углубить и расширить. Применяя водные растворы, насыщенные озоном, мы должны лучше знать и понимать специфику поведения газа в этих средах, особенности реакций, природу промежуточных частиц. Последние часто проявляют биохимическую активность и могут использоваться при лечении заболеваний [2,17]. Вопросы, связанные с растворением и распадом озона в физиологическом растворе, а также с процессами протекания гипотетических реакций между озоном и хлористым натрием, привлекают внимание специалистов, использующих озонированный физиологический раствор в медицинских целях и часто являются практически научно не обоснованным предметом дискуссии. Так, в исследованиях Г.А. Бояринова и соавт., Зайцева В.Я. и соавт. [1,8] установлено, что при обработке озоном физиологического раствора не образуется соединений хлора с кислородом.

В то же время, термодинамические расчеты показывают, что в кислой и щелочной среде образование гипохлорит-аниона из хлорид-аниона при действии озона возможно. Например, согласно приведенным Зайцевым В.Я. с соавт. [8] данным (табл.) для кислой среды окислительный потенциал пары О3 — ClO — равен 0.58 В, а для щелочной среды 0,35 В. В обоих случаях Е о › 0, а ΔG ‹ 0, что и подтверждает возможность обсуждаемой реакции:

Таблица. Окислительные потенциалы пары озон-кислород и гипохлорит-хлорид в щелочной и кислой средах

СIО — + Н2О + 2е — = СI — + 2ОН —

НСIО + Н + + 2е — = СI — + Н2О

Однако термодинамических данных об окислительных потенциалах обсуждаемых пар в нейтральной среде в литературе не имеется, поэтому провести корректного рассуждения пока не удается. Несомненно, нужно провести соответствующие эксперименты при различных рН и концентрациях раствора. Но это имеет исключительно теоретический интерес, т.к. для медицинских целей используется нейтральный физиологический раствор концентрации 0,9%. А как следует из приведенной литературы, в условиях использования озонированных растворов гипохлорит-анион в нем не образуется.

В то же время известно, что озон является сильным окислителем. Он окисляет все металлы, за исключением золота и платиновой группы и реагирует с большинством других элементов, разлагает галогеноводороды (кроме HF), переводит низшие оксиды в высшие, реагирует практически со всеми типами углеводородов и других органических соединений [17]. В этой связи отдельные авторы [13,19,20] не исключают возможности образования озонидов щелочных металлов типа МО3, гипохлорита натрия, гипохлорной кислоты и хлоратов СIO — , СIO2, СIO3 — , нитритов, нитратов (NO2 — и NO3 — ) и пероксида водорода при обработке озоном физиологического раствора. При этом следует заметить, что образование всех перечисленных продуктов, за исключением Н2О2 в обычных условиях термодинамически маловероятно. Однако в отдельных научных коллективах были проведены исследования потенциально возможных (по их мнению) реакций озона с хлоридом натрия в воде.

Зайцев В.Я. и соавт. [8] проводили обработку 1% и 3% водного раствора хлористого натрия озоном в специальном реакторе, где через раствор в течение 10 и 20 минут барботировали озонокислородную газовую смесь с концентрацией озона – 60 мг/л и расходом газа — 1л/мин. В обработанных растворах гипохлорит определяли стандартным йодометрическим методом. В результате проведенных экспериментов гипохлорит в обработанных растворах хлорида натрия обнаружен не был и на основании этих исследований авторы делают вывод, что при растворении в физиологическом растворе озона, используемого в медицинских целях, гипохлорит не образуется.

В исследовании S. D. Razumovskii at all. [21] cпектрофотометрическими и гравиметрическими методами было также показано, что разложение озона в водных растворах NaCl не сопровождается образованием отличных от кислорода продукции. В частности, нет заметных количеств гипохлоритов или хлоратов. Это особенно важно для медицинского применения озонированных изотонических растворов.

Бояринов Г.А. и соавт. [1] производили озонирование физиологического раствора (NaCl, 0,9%) в течение 60 и 120 минут в стандартных флаконах по 200 мл при температуре воздуха 17-20°С методом барботирования через воздушную иглу озон- кислородной смесью, полученной на озонаторе “Озон-М-100”. Изучаемые концентрации озона на выходе аппарата были: 10, 25, 35 и 100 мг/л. Озонированные растворы и физиологический раствор (контроль) анализировали на спектрофотометрах “Perkin-Elmer Spectrofotometer Coleman 575” (УФ-спектры) и “Specord IR M-80” (ИК- спектры). Предварительно на тех же приборах были измерены УФ и ИК спектры свежеприготовленных эталонных растворов гипохлорита натрия (NaOCl). При этом в спектре УФ была найдена интенсивная полоса поглощения с максимумом при 292 нм — ион OCl — . В УФ-спектре озонированного физиологического раствора найдена полоса поглощения кислорода (200-203 нм) и широкая полоса поглощения озона с максимумом при λ=255 нм (полоса Гартли). Из анализа данной кривой и сравнения с эталоном следует, что УФ-спектры образцов озонированных растворов NaCl полос поглощения группы OСl — не содержат, причем характер кривой показывает, что гипохлорит натрия не образуется при озонировании физиологического раствора даже в виде примесей. В ИК-спектре полоса OСl — не является характеристической и в эталонном образце не найдена. Исследование ИК спектров водных растворов озонированного хлорида натрия, а также ИК спектров их концентратов или сухих остатков показало, что в них отсутствуют даже следовые количества других хлор-кислородсодержащих ионов, которые обычно имеют интенсивные полосы поглощения с максимумами при 790 см -1 (ClO2 — ), 980-930 см -1 (ClO3 — ), 1140-1060 см -1 (ClO4 — ). На основании анализа результатов авторы делают заключение, что даже длительное барботирование (до 120 мин) физиологического раствора (0,9%) различными концентрациями озона (до 100 мг/л) не сопровождается образованием хлор-кислородсодержащих ионов и это позволяет рекомендовать использовать физиологический раствор как инфузионную среду, парентерально вводимую больному, в качестве переносчика озона.

Кудрявцев В.А. и Большухин С.Ю. [12] исследовали концентрацию озона в растворах одновременно двумя методами. Спектрофотометрическим оценивали концентрацию озона по поглощению в области полосы Гартли (длина 254,5 нм), а йодометрическим титрованием – общую окислительную активность. Озонирование растворов осуществляли методом барботажа озон-кислородной смесью через керамический рассекатель. Установили, что общая окислительная активность дистиллированной воды, физиологического (0,9%) и гипертонического (10%) раствора через 20 минут барботажа их озон-кислородной смесью с содержанием озона 10 мг/л мало различались и составляла соответственно: 3,0; 3,07; и 3,14 мг/л, в то время как концентрация озона для этих растворов имела существенное различие – 2,55; 1,71; и 0,89 мг/л. Сопоставляя эти данные, авторы сделали предположение об образовании в озонированных растворах вторичных окислителей типа Н2О2, ОН*, ОН — и, возможно, других активных форм кислорода, появляющихся в результате взаимодействия озона с водой , так как хлор-кислород содержащих ионов в растворе обнаружить не удалось. Образование Н2О2, ОН*, ОН — при взаимодействии озона с водными растворами возможно и эти реакции представлены в монографии С.Д. Разумовского [17].

Иванова И.П. и Конторщикова К.Н. [10] наблюдали при озонировании сдвиг рН в щелочную сторону в дистиллированной воде с 6,5 до 7,4; в физиологическом растворе с 6,1 до 6,7, а с помощью метода хемилюминесценции показали, что в водных средах озон распадается с образованием свободных радикалов. В бидистиллированной воде содержание свободных радикалов определяется достоверно выше, чем в дистиллированной воде и в физиологическом растворе. Это обусловлено наличием примесей, гасящих свободнорадикальные реакции. Время жизни свободных радикалов в дистиллированной воде составляет 2 часа 40 минут, а в озонированном физиологическом растворе 10 минут. На основании полученных данных, авторы делают заключение, что лечебный эффект озонированных растворов инициируется как озоном, так и свободными радикалами и рекомендуют принимать озонированную воду в ближайшие 2 часа, а озонированный физиологический раствор в течение первых 10 минут.

В спектральных исследованиях Зинченко В.Д. и соавт. [9] при озонировании физиологического раствора обнаружили вещество, имеющее максимум поглощения на длине волны 212 нм., обладающее окислительной способностью, концентрация которого напрямую зависит от концентрации хлорида натрия. Для приготовления растворов использовали дважды дистиллированную воду и хлористый натрий, концентрация последнего составляла 50 ÷150 ммоль/л. Исследования проводили при температуре 0 ÷ 23 0 С. Приготовленные растворы объемом 200 мл барботировали озон-кислородной смесью с концентрацией озона 30 мг/л, при потоке газовой смеси 2 л/мин. УФ-спектры поглощения озонированных растворов регистрировали прибором Specord UV VIS, используя в качестве эталона те же растворы, не обработанные озоном. В процессе барботирования в УФ-спектре наряду с полосой поглощения озона с максимумом на 255 нм появляется полоса поглощения с максимумом на 212 нм. Интенсивность ее на начальном этапе барботирования растет одновременно с интенсивностью полосы поглощения озона, далее рост замедляется и через некоторое время интенсивность поглощения света на этой полосе достигает стационарного значения. Проводя измерения озонированных растворов с различной концентрацией хлористого натрия, авторы установили, что величина его оптической плотности на длине волны 212 нм после достижения стационарного значения пропорциональна концентрации хлористого натрия. Интенсивность полосы поглощения озона при этом продолжает возрастать, достигая через некоторое время стационарного значения. После распада растворенного озона полоса 212 нм продолжает регистрироваться в спектре. Если барботирование проводить при более низкой температуре, то интенсивность полосы 212 нм возрастает медленнее, а отношение ее интенсивности к интенсивности полосы растворенного озона уменьшается. На основании этих данных авторы делают заключение, что в процессе насыщения озоном растворов хлористого натрия образуются достаточно устойчивые химические соединения озона с хлористым натрием. Динамика насыщения и соотношение концентраций растворенного озона и образующихся химических соединений зависят от времени насыщения раствора озоном и от температуры.

При анализе материалов вышепредставленной работы приходится предположить, что обнаруженная полоса поглощения 212 нм принадлежит обычному кислороду, а не какому-то новому веществу. В зависимости от условий измерения и окружения в реакционной системе кислород может проявиться в интервале 200- 242 нм (континуум Герцберга) [16]. Кислород может также дать поглощение и в области 240-290 нм. Следует подчеркнуть, что в приведенном авторами спектре УФ отсутствует полоса поглощения кислорода, что является невероятным при барботировании физиологического раствора озон-кислородной смесью.

Кудрявцев В.А., Галкин А.А. [13] провели динамическое спектрофотометрическое определение побочных продуктов, образующихся при озонировании дистиллированной воды и водных растворов хлорида натрия (0,9%; 5% и 10%). Оценивали динамику оптической плотности по трем длинам волн – 220 нм, 255 нм и 295 нм. Данные волны были выбраны как характерные спектры поглощения для перекиси водорода, озона и гипохлорита натрия, наиболее вероятных веществ, образующихся при озонировании растворов NaCI. Полученные данные достоверно указывали на наличие в растворе вещества, которое не распадается после прекращения озонирования и обладает спектром поглощения характерным для перекиси водорода. Кроме того, в 10% растворе хлорида натрия динамика повышения оптической плотности на длине 220 нм отличается тем, что имеет линейный характер вплоть до прекращения озонирования. Подобная динамика указывает на отсутствие у данного вещества порога насыщения и лучшую, чем у озона, растворимость. Обнаружено увеличение относительного поглощения на длинах волн 295 нм и 220 нм с повышением концентрации хлорида натрия при его озонировании. Динамика поглощения на длине волны 295 нм характерна для гипохлорита и других хлор-кислородных соединений, полностью повторяет динамику на длине 255 нм. Возможно, названные продукты образуются при озонировании растворов хлорида натрия, но являются промежуточными неустойчивыми соединениями, концентрация которых полностью зависит от концентрации озона в растворе. На основании анализа полученных данных авторы делают заключение, что динамика поглощения на длине волны 220 нм характерна для перекиси водорода, отличается от динамики поглощения озона, что особенно заметно при озонировании высоких концентраций NaCI и указывает на накопление и сохранение перекиси водорода в системе. Вследствие этого при прекращении озонирования, после разрушения озона в растворе хлорида натрия в нем обнаруживается только пероксид водорода, что следует учитывать на практике при использовании озонированных растворов хлорида натрия.

Заявление авторов о том, что 220 нм – это полоса поглощения пероксида водорода, является сомнительным, т.к. последний имеет сплошной спектр поглощения от 200 до 400 нм. Гипохлорит натрия также не может быть назван промежуточным и неустойчивым продуктом, который якобы распадается и зависит от концентрации озона. По-видимому, и в этом случае динамика поглощения при 220 нм зависит от степени насыщения раствора кислородом. И никаких неизвестных науке продуктов в проведенном авторами исследовании не образуется.

Заключение. Анализ литературных данных, касающихся взаимодействия озона с NaCI в водных растворах позволяет заключить, что при обработке этих растворов озоно-кислородной газовой смесью (в указанных в работах экспозициях, концентрациях озона и NaCI) и последующем распаде в них озона, последний не взаимодействует ни с Na + ни с СI — ; гипохлорит натрия и другие хлор-кислородсодержащие ионы, нитраты и нитриты при этом не образуются. Определяются растворенные кислород и озон, а при взаимодействии последнего с водой образуются свободные радикалы, перекись водорода (в незначительном количестве!), гексагональные и маломолекулярные водные структуры. Образующиеся при озонировании водных растворов гексагональные молекулы воды улучшают транспорт через мембрану клеток не только электролитов, но, возможно, и других веществ. Так, Бояриновым Г.А. и Соколовым В.В. [5] было показано, что при проведении озонированного искусственного кровообращения больше утилизируется глюкозы клетками организма больного, чем при оксигенированном. Итак, образующиеся при барботировании водных растворов NaCI озон-кислородной газовой смесью растворенные озон и кислород, свободные радикалы, перекись водорода и гексагональные водные структуры обуславливают лечебное действие озонированного физиологического раствора.

Читайте также:

Пожалуйста, не занимайтесь самолечением!
При симпотмах заболевания - обратитесь к врачу.