Дослідження процесів мінералізації питної води керамічними мінералізаторами для систем очищення побутової води

Abstract

Розглянута роль прісної води у формування держави та визначено, що належне управління водними ресурсами є критично важливим компонентом зростання рівня життя населення усіх країн світу, як з точки зору розвитку промислового комплексу держави, так і забезпечення здоров’я нації. Проте, зростаючий рівень забруднення водних об’єктів, суттєвий знос водної інфраструктури міст та подекуди е можливість її відновлення через активні бойові дії призводять до суттєвого зниження якості питної води в Україні. Ефективним рішенням цієї проблеми є використання побутових фільтраційних систем. Серед їх значного різноманіття найбільшого поширення набули системи зворотного осмосу, здатні ефективно очищати воду від важких металів, розчинних солей вірусів та мікроорганізмів. Головним їх недоліком є вкрай низький солевміст 15/20 мг/л, що потребує домінералізації до 200 мг/мл. Існуючі системи домінералізації питної води характеризуються перевищенням граничних меж солевмісту (сольові) чи нестабільністю рівня мінералізації (мінеральні). Саме тому актуальним завданням є розробка інноваційних мінералізаторів питної води пролонгованої дії на основі невартісної вітчизняної сировини та дослідження процесів мінералізації. Одержані дані солевмісту розчинів після витримки із мінералізаторами дозволили підтвердити припущення про значний вплив співвідношення площі поверхні мінералізатора до об’єму води на швидкість процесу вилуговування. При співвідношенні 0,4 см2/мл мінімально рекомендований рівень солевмісту досягається через 7 годин витримки при стабільному рівні рН (8,15/8,70). Дослідження впливу циклічної заміни води на рівень солевмісту вказує на незначні зміни його значень при витримці впродовж однієї (71,1–79,0 мг/л) та трьох (136,9–140,3 мг/л) годин, що може бути свідченням пролонгованої дії мінералізатора. Загальна жорсткість води після 24-х годин витримки із мінералізатором складає 1,55 ммоль/л, концентрація Са²⁺ – 19 мг/л та Mg²⁺ – 7,2 мг/л, що відповідає вимогам нормативних документів.The role of fresh water in the formation of the state is considered and it is determined that proper management of water resources is a critical component of increasing the standard of living of the population of all countries of the world, both from the point of view of the development of the industrial complex of the state and ensuring the health of the nation. However, the growing level of pollution of water bodies, significant deterioration of the water infrastructure of cities and sometimes the impossibility of restoring it due to active hostilities lead to a significant decrease in the quality of drinking water in Ukraine. An effective solution to this problem is the use of household filtration systems. Among their significant variety, the most widespread are reverse osmosis systems that can effectively purify water from heavy metals, soluble salts of viruses and microorganisms. Their main disadvantage is the extremely low salt content of 15/20 mg/l, which requires domineralization up to 200 mg/ml. Existing systems of premineralization of drinking water are characterized by exceeding the limit values of salt content (saline) or instability of the level of mineralization (mineral). That is why the urgent task is the development of innovative mineralizers for drinking water with prolonged action based on non-cost domestic raw materials and the study of mineralization processes. The obtained data on the salt content of the solution after aging with mineralizers made it possible to confirm the assumption of a significant influence of the ratio of the surface area of the mineralizer to the volume of water on the rate of the leaching process. With a ratio of 0.4 cm2/ml, the minimum recommended level of salt content is achieved after 7 hours of exposure at a stable pH level (8.15/8.70). A study of the effect of cyclic water replacement on the level of salt content indicates minor changes in its values when held for one (71.1–79.0 mg/l) and three (136.9–140.3 mg/l) hours, which may indicate prolonged action mineralizer. The total hardness of water after 24 hours of exposure to a mineralizer is 1.55 mmol/l, the concentration of Ca²⁺ is 19 mg/l and Mg²⁺ is 7.2 mg/l, which meets the requirements of regulatory documents.