Получение воды очищенной методом дистилляции

Получают водупутем дистилляции питьевой воды с использованием специальных аппаратов, в оборудованном для этих целей помещении, в соответствии с инструкцией по санитарному режиму аптек. В данном помещении запрещается проводить другие виды работ. В аптеке выделяется ответственное лицо, которое следит за правильностью проведения процесса дистилляции, обработкой аквадистиллятора и его деталей, а также сбором и хранением воды.

    На качество воды очищенной влияют: исходный состав питьевой воды, конструктивные особенности дистиллятора (аквадистиллятора), а также условия сбора и хранения воды. Для получения воды очищенной в городах обычно используют водопроводную воду, отвечающую санитарным требованиям, установленным для питьевой воды. Вода, используемая в сельской местности, нуждается в предварительной очистке, поскольку может содержать органические вещества, аммиак, соли, сообщающие ей жесткость, и др. Способы очистки зависят от характера содержащихся в воде примесей.

    Механические примеси обычно отделяют путем отстаивания с последующим сливанием воды с осадка (декантацией) или фильтрования. С этой целью используют фильтры, выполненные в виде емкости цилиндрической формы. Фильтры заполняют антрацитом или кварцевым песком. Емкости имеют крышку и дно, снабженные устройствами для ввода, вывода и распределения воды внутри фильтра. Фильтры могут быть однослойными (например, только слой антрацита) или двуслойными (антрацит и кварцевый песок). Высота загрузки колеблется в зависимости от количества взвешенных частиц и желаемого промывочного эффекта.

    При использовании питьевой воды, содержащей большое количество органических веществ (главным образом в районах, где водохранилища находятся в глинистой почве) перед дистилляцией добавляют 1% раствор калия перманганата из расчета 25 мл на 10 л воды, перемешивают и оставляют стоять 6 – 8 часов. Выделяющийся активный кислород окисляет органические вещества:

2KМnO₄ + H₂O → 2KOH + ↓2MnO₂ + 3O

Затем воду сливают и фильтруют.

    При наличии в воде аммиака, который легко переходит в дистиллят, добавляют квасцы алюмокалиевые из расчета 5,0 г на 10 л воды:

2KAl(SO₄)₂ + 6NH₄OH→ 3(NH₄)₂SO₄+K₂SO₄+2Al(OH)₃

При этом происходит и побочная реакция: избыток квасцов реагирует с хлоридами, которые часто присутствуют в воде, с выделением газообразного водорода хлорида, легко переходящего в дистиллят:

2KAl(SO₄)₂ + 6NaCl = K₂SO₄ + 3Na₂SO₄ + 2AlCl₃

    AlCl₃ + 3H₂O → ↓Al(OH)₃ + 3HCl

Для связывания водорода хлорида к 10 л воды после обработки ее квасцами добавляют 3,5 г натрия фосфата двузамещенного:

Na₂HPO₄ + HCl = NaCl + NaH₂PO₄

Нежелательным является присутствие в воде солей кальция и магния, сообщающих ей временную и постоянную жесткость, в результате чего при дистилляции воды на стенках испарителя образуется накипь. При этом может повыситься температура кипения воды, что приведет к разложению органических веществ и получению летучих продуктов. Кроме того, при перегоне жесткой воды быстро выходят из строя нагревательные элементы дистиллятора.

    Временную жесткость воды обуславливает наличие кальция и магния гидрокарбонатов. От них можно освободиться при кипячении воды. При этом гидрокарбонаты переходят в карбонаты и выпадают в осадок, который отфильтровывают:

Ca(HCO₃)₂ → ↓CaCO₃ + H₂O +CO₂

Однако при этом вода насыщается углерода диоксидом, который медленно удаляется при кипячении, тем самым снижается рН воды очищенной. Поэтому для устранения временной жесткости целесообразно применять кальция гидроксид:

Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → ↓2CaCO₃ + 2H₂O

Постоянная жесткость воды обусловлена присутствием кальция и магния хлоридов, сульфатов и других солей. Ее устраняют при обработке воды натрия карбонатом:

CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃ + 2NaCl

Mg SO₄ + Na₂CO₃ → ↓Mg CO₃ + Na₂ SO₄

Удобен известково-содовый способ умягчения воды, т. е. добавления к воде одновременно кальция гидроксида и натрия карбоната. Под действием первого удаляется временная жесткость, а под действием второго – постоянная. Кальция гидроксид связывает также находящийся в воде углерода диоксид:

CO₂ + Ca(OH)₂ → ↓Ca₂CO₃ + H₂O

Расчет реагентов, необходимых для умягчения воды, представлен в курсе гигиены.

    Обработку воды перед дистилляцией следует производить в отдельных емкостях во избежание загрязнения аквадистиллятора.

Водопроводная вода, подготовленная выше указанным способом, все же содержит достаточное количество солей, которые при дистилляции оседают на стенках испарителя и электронагревательных элементах, в результате чего значительно снижается производительность аквадистиллятора, и нередко выходят из строя электронагреватели. Поэтому наиболее перспективно создание аппаратов в комплексе с водоподготовителями. В настоящее время предложена электромагнитная обработка воды. Метод магнитной обработки заключается в пропускании воды через зазоры, образованные в корпусе специального устройства между подвижными и неподвижными магнитами. В результате воздействия на воду электромагнитного поля изменяются условия кристаллизации солей при дистилляции. Вместо плотных осадков на стенках дистилляторов образуются рыхлые, а в толще воды – взвешенный шлам. При использовании устройства обязателен ежедневный сброс воды из аппарата для удаления шлама. Предложены электрохимический диализный аппарат с применением полупроницаемых мембран, а также ионнообменная установка для получения обессоленой воды с использованием гранулированных ионитов и ионнообменного целлюлозного волокна.

    Общий принцип получения воды очищенной методом дистилляции заключается в следующем. Питьевую воду или воду, прошедшую водоподготовку, помещают в дистиллятор, состоящий из трех основных узлов: испарителя, конденсатора и сборника. В испарителе вода нагревается до кипения. Пары воды поступают в конденсатор, где они сжижаются и в виде дистиллята поступают в сборник. При этом все нелетучие примеси, находившиеся в исходной воде, остаются в аквадистилляторе.

    Для получения воды очищенной используют дистилляторы, которые отличаются друг от друга по способу нагрева, производительности (л/ч) и конструктивным особенностям. Дистилляторы разделяются на аппараты с огневым, электрическим и паровым нагревом. В соответствии с современной номенклатурой аквадистилляторы классифицируются следующим образом: ДО – аквадистиллятор огневой, ДЭВ – дистиллятор электрический с водоподготовителем, ДЭВС - дистиллятор электрический с водоподготовителем и сборником и др.

    По конструкции аппараты бывают периодического действия и циркулярные. В аквадистилляторах периодического действия воду очищенную получают отдельными порциями. Для наполнения испарителя исходной водой процесс дистилляции прерывают.

 

 

 

 

Рис. 3. Дистиллятор ДЭ-1

(Т.С.Кондратьева,1991)

 

Циркуляционные аквадистилляторы автоматически наполняются во время перегонки нагретой водой из конденсатора.

    В аптеках обычно используют аквадистилляторы непрерывного действия: ДЭ-1, ДЭ-25 и др. Выбор их зависит от размера производства лекарственных препаратов в аптеках. В крупных аптеках при необходимости устанавливают несколько аквадистилляторов.

    Дистиллятор ДЭ-1 представлен на рис.3. Аппарат производительностью 4-5 л/ч состоит из испарителя (8) с вмонтированными в его дно трубчатыми электронагревательными элементами (15), защищенного снаружи стальным кожухом (9), конденсатора (1) и уравнителя (7) для автоматического наполнения испарителя водой. Вода из водопровода поступает в аппарат через ниппель (16), где она, омыв снаружи куполовидный корпус конденсатора (нагреваясь при этом), по сливной трубке (5) через воронку (6) поступает в уравнитель. Излишек воды попадает в отверстие и по внутренней трубке уравнителя выводится из аппарата через отверстие в ниппеле (12). Пар из испарителя через патрубок (4) поступает в конденсатор; концентрируясь, вода стекает вниз и выводится через ниппель (3). Отверстие (2) в корпусе конденсатора предназначено для выхода пара, не успевающего конденсироваться, чем предупреждается повышение давления в аппарате. Включение в сеть производиться с помощью провода (14), выходящего через втулку в отверстие кожуха. На кожухе имеется болт заземления (13). Необходимо, чтобы слив воды из ниппеля (12) был непрерывным на протяжении всего времени работы аппарата. По окончании ее вначале выключают электронагрев и только потом прекращают поступление в аппарат воды. Воду из испарителя выпускают через кран (10) в крестовине (11).

    Аквадистиллятор ДЭ-25 широко используют для получения воды очищенной в аптеках (рис.4). Его производительность 25 л/ч. Основными частями аппарата являются камера испарения с отражательными экранами для сепарации пара, конденсатор, электронагреватели, уравнитель, датчик времени, вентиль, кран спускной, электрощит с проводом, основание, крыша люка, ниппель для слива воды. Сепаратор пара имеет большое значение для получения высокого качества воды очищенной, поскольку вследствие брызгоуноса в дистиллят попадают вещества, содержащиеся в исходной воде.

    В камере испарения смонтированы электронагреватели. В начале работы водопроводная вода, непрерывно поступающая через вентиль, заполняет камеру испарения до установленного уровня. В дальнейшем по мере выкипания вода будет поступать в камеру испарения только частично, основная же ее часть будет сливаться по трубке в уравнитель и далее через штуцер в канализацию, или может использоваться для хозяйственных нужд. Уравнитель сообщается с камерой испарения и служит для постоянного поддержания в ней необходимого уровня воды. Аппарат снабжен автоматическим устройством – датчиком уровня, предохраняющие электронагреватели от перегорания в случае понижения уровня воды ниже допустимого.

    После монтажа аквадистиллятора следует иметь в виду, что использование воды очищенной по прямому назначению разрешается только после 48 ч работы аппарата и проверки качества воды в соответствии с требованиями ГФ ХI изд.

       
        

                                             Рис.4. Дистиллятор ДЭ-25

                                     (Т.С.Кондратьева,1991)

Ниппель; 2 и 3 – гайки; 4 – спускной кран; 5 – сливная трубка; 6 – накидная гайка; 7 – крышка люка; 8 – крышка; 9 – отражательные экраны (сепараторы); 10 – конденсатор; 11 – камера испарения; 12 – датчик уровня; 13 – электронагреватель; 14 – вентиль; 15 – привод датчика; 16 – болт заземления; 17 – штуцер; 18 – основание; 19 – уравнитель.

Хранение воды очищенной

 Воду очищенную собирают в стерильные сборники, которые предназначены и для хранения воды. Сборники воды очищенной типа «С» (рис.5) выполнены из нержавеющей стали, имеют цилиндрическую форму. Вместимость сборников 6, 16, 40, 100 и 250 л. Сборники снабжены водомерной трубкой и сливным краном. В верхней части корпуса имеется люк для очистки и санитарной обработки внутренней поверхности. Люк закрывается крышкой, снабженной фильтром для воздуха. Сборники присоединяются к дистиллятору с помощью штуцера. Устанавливают их обычно на кронштейнах или подставке с таким расчетом, чтобы вода могла подаваться к рабочим местам самотеком. Перед эксплуатацией внутреннюю поверхность сборника следует тщательно очистить и промыть содовым раствором или суспензией горчицы (1:20), а затем ополоснуть несколько раз водопроводной и свежей водой очищенной.

    В процессе эксплуатации сборники необходимо периодически (1 – 2 раза в месяц) промывать с применением моющих средств. Выбор сборника типа «С» для аптек зависит от объема работы и расхода воды очищенной.

    Небольшие количества воды хранят в стеклянных баллонах из химически стойкого стекла. Для предохранения воды от пыли и микроорганизмов сборники должны быть плотно закрыты пробками (крышками) с двумя отверстиями: одно для трубки, по которой поступает вода, другое для стерильной трубки, в которую помещают тампон из стеклянной ваты. Сборники соединяют с аквадистилляторами с помощью стеклянных трубок.

    Воду очищенную хранят в асептических условиях не более 3 суток. Ее подвергают химическому и бактериологическому контролю. Ежедневно из каждого баллона вода очищенная подвергается качественному анализу на отсутствие хлоридов, сульфатов и солей кальция. Один раз в квартал вода очищенная направляется в контрольно-аналитическую лабораторию для полного химического анализа; два раза в квартал – в СЭС для бактериологического анализа.

 

 

 

Рис. 5. Сборник воды очищенной

(Т.С.Кондратьева,1991)