Риск для здоровья от употребления деминерализованной воды. Возможный рост поступления в организм токсичных металлов
Дистиллированную (деминерализованную) воду в химических лабораториях применяют для многих целей: для приготовления растворов, споласкивания посуды после мытья и т. д.
Получение дистиллированной воды
Дистиллированной называют воду, почти не содержащую неорганических и органических веществ, получаемую путем перегонки водопроводной воды, т. е. воду превращают в пар и конденсируют.
Для получения дистиллированной воды существуют перегонные кубы различной величины и производительности.
Перегнанную воду собирают в стеклянные бутыли, причем трубку (конец холодильника) вставляют в горло бутыли, уплотняя ватой. Это предохраняет воду от попадания в нее пыли.
Для лабораторий, расходующих сравнительно небольшое количество дистиллированной воды, очень удобен автоматически действующий электрический перегонный куб ПК-2. Схема этого аппарата показана на рис. 8. Перегонный куб состоит из камеры испарения 11, с вмонтированным в ее дно электронагревателем 15, конденсатора пара / и устройства для автоматического наполнения камеры водой или уравнителя, 10. Избыток воды выливается через резиновую трубку, надетую на ниппель 17. Эту теплую воду можно использовать для мытья посуды.
Через ниппель 3 по резиновой трубке вода из водопровода непрерывно поступает в рубашку конденсатора /, г де она подогревается, а затем через уравнитель попадает
в камеру 11. Пары воды через патрубок 5 поступают в конденсатор /, и образующийся конденсат стекает через ниппель 4 по резиновой трубке в приемник для дистиллированной воды. Чтобы предотвратить повышение давления пара в конденсаторе, в корпусе последнего сделано отверстие 2 для выхода избыточного пара.
Прибор включают в электрическую сеть с помощью провода, выходящего через втулку 14 кожуха 12. На последнем имеется клемма заземления 13.
Электронагреватель необходимо периодически очищать механическим путем от накипи. Чем больше жесткость водопроводной воды, тем чаще следует проводить очистку. Производительность перегонного куба ПК-2 достигает 4-5 л[ч\ мощность электронагревателя 3,5-4 кет.
В настоящее время промышленность выпускает более усовершенствованные перегонные аппараты Д-1 (рис. 9). Аппарат Д-1 отличается от описанного выше конструкцией нагревательного элемента и уравнителя. Производительность аппарата - около 5 л[ч.
Дистиллированная вода всегда содержит незначительные примеси посторонних веществ, попадающих в нее или из воздуха в виде пыли, или вследствие выщелачивания стекла посуды, в которой хранится вода, или в виде следов металла трубки холодильника.
Кроме того, вместе с парами воды в приемник попадают растворенные в воде газы (аммиак, двуокись углерода), а также некоторые летучие органические соединения, которые могут присутствовать в воде, и, наконец, соли, которые попадают в дистиллят вместе с мельчайшими капельками воды, уносимыми паром.
Для некоторых аналитических работ недопустимо присутствие в дистиллированной воде следов металлов. Для удаления их предложен способ * обработки дистиллированной воды активированным углем. На 1 л дистиллированной воды прибавляют 1 каплю 2,5%-ного очищенного раствора аммиака и 0,4-0,5 г активированного угля БАУ, измельченного до зерен диаметром 0,15-0,20 мм. Воду встряхивают с углем, затем дают отстояться и несколько раз снова встряхивают, дают постоять не больше 5 мин,
* Медннкоиская Е. II., Да л м а т о в а Т. В., Суворова Е. Р., Бюлл, научн.-техи. информации МГ и ОН СССР, № .5 (1957).. .
После чего отфильтровывают через беззольный фильтр. Перв ые 200-250 мл фильтрата отбрасывают. Полученный фильтрат проверяют на тот ион, который будут определять.
Рис. 8. Принципиальная схема
перегонного куба ПК-2 для
получения дистиллированной
/ - конденсатор; 2 - отверстие для выхода избыточного пара; 3 - ниппель для соединения с линией водопровода; 4 - ниппель для спуска дистиллированной воды; 5 - патрубок, через который пар поступает в конденсатор; 6 - гайка; Г - фланец; 8 - сливная труба; 9 -воронка уравнителя; 10 - уравнитель; 11 - камера испарения; 12 - металлический кожух; 13 - Клемма заземления; 14 - втулка для ввода провода; 15 - электронагреватель; 16 - кран для выпуска воды из камеры испарения; 17 - ниппель для спуска воды из уравнителя; 18 - крестовина уравнителя.
Однако и такую воду полезно дополнительно очистить обработкой ее раствором дитизона. Для этого в большую делительную воронку до половины ее наливают дистилли-
рованную воду, добавляют в среднем около 10% от объема взятой воды 0,001 %-ного раствора дитизона в четырех -хлористом углероде и, плотно закрыв воронку, хорошо встряхивают ее в течение нескольких минут. Дают жидкости отстояться, сливают окрашенный раствор дитизона, добавляют такое же количество свежего раствора его, снова встряхивают и повторяют экстракцию до тех пор, пока раствор дитизона не перестанет изменять свой цвет, т. е. будет оставаться зеленым. Когда это будет достигну-
Рис. 10. Аппарат АА-1 для получения
апирогенной воды: 1 - конденсатор; 2 - камера для воды; 3 - конденсационная камера; 4 - вентиль; 5 - ниппель; 6 - предохранительная щель; 7 - паровая труба; S - уловитель; 9 - кожух; 10 - камера испарения; // - электронагреватель; 12 - дно; 13 - спускной кран; 14 - болт заземления; 15 - сливная трубка; 16 - виит дозатора; 17 - контргайка; 18 - дозатор; 19 -кронштейн; 20 - кольцо резиновое; 21 - фильтр; 22 - сосуд стеклянный; 23 - зажим; 24 - капельница; 25 - сборник-уравнитель; 26 - штуцер; 27 - водоуказательное стекло.
то, к воде добавляют чистый четырех хлористый углерод и основательно встряхивают для удаления из воды растворившегося в ней дитизона.
Чтобы очистить дистиллированную воду от органических веществ, ее подвергают вторичной перегонке, добавляя в воду немного (~0,1 г/л) марганцевокислого калия и несколько капель серной кислоты. Такую воду, не содержащую следов органических веществ, называют апирогенной. Для получения ее применяют аппарат АА-1 (модель 795). Этот аппарат мощностью - 8 кет рассчитан на напряжение 220 в и имеет производительность 10 л/ч (рис. 10). Другой такой же дистиллятор *, но мощностью 18 кет имеет производительность 20 л/ч.
* Оба прибора выпускает Ленинградское производственное объединение «Красногвардеец» (Ленинград, П-22, Инструментальная ул., д. 3).
Получаемая при помощи этих аппаратов вода отвечает требованиям Государственной фармакопеи. В качестве химических реагентов для очистки воды используются: марганцевокислыи калий х. ч., алюмокалиевые квасцы х. ч. и Na 2 HP0 4 фармакопейный или ч. д. а. Растворы этих реактивов автоматически поступают в перегоняемую воду строго по расчету, приведенному в описании, которое прилагается к аппаратам.
Для задержания солей перегонный аппарат следует снабдить насадкой Кьельдаля или так называемой «чешской» насадкой, которая надежнее насадки Кьельдаля.
Когда нужна очень чистая вода, принимают особые меры, предупреждающие попадание в воду каких-либо примесей, например используют серебряный или кварцевый холодильник. Приемник (также кварцевый или посеребренный, или из специальных сортов стекла, не подвергающихся выщелачиванию) закрывают хлоркальциевой трубкой, наполненной соответствующим поглотителем, чтобы воспрепятствовать попаданию в перегнанную воду аммиака, двуокиси углерода, сероводорода и других примесей. Приемник можно также закрыть клапаном Бунзена (см. стр. 65), что является вполне достаточной мерой предосторожности от попадания из воздуха примесей во время перегонки. Само собой понятно, что примеси, летучие с водяным паром, должны быть предварительно удалены из воды (газы - кипячением, органические вещества - окислением и т. д.).
Очень удобен также самодействующий аппарат с качающимся держателем (по Штадлеру) для получения дистиллированной воды (рис 11). Он состоит из колбы емкостью 1,5 л с встроенным распределителем и холодильника. Аппарат укреплен на штативе, снабженном качающимся держателем. Вода подается в холодильник, подогревается в нем и поступает в распределитель. Когда колба в результате испарения воды становится легче, аппарат автоматически поворачивает ее таким образом, что нагретая вода из распределителя поступает в колбу и восстанавливает там прежний уровень. Избыток воды спускается в сток. Открытая трубка в верхней части распределителя служит только для выравнивания давления внутри колбы с атмосферным. На нижнем конце холодильника находится защитная воронка, предохраняющая от попадания загрязнений в приемник для дистиЛ!йВОБ2ННОИ_воды
бидистиллята: 1 - колба для перегоняемой водопроводной воды; 2 - холодильник; 3 - воронка; 4 - колба для испарения дистиллята; 5 - защитные воронки.
Для получения бидистиллята применяют специальные установки, обеспечивающие высокое качество получаемой воды. Одна из таких установок показана на рис. 12. Колбу 1 емкостью 1,5 л нагревают или при помощи электричества, или газовой горелкой. Вода в колбу поступает непрерыв-
но из рубашки холодильника 2. Подачу воды следует отрегулировать так, чтобы компенсировать испарившуюся воду. Колба при этом должна быть заполнена приблизительно на две трети. Сконденсированная вода из холодильника стекает через воронку 3 в колбу 4. Для предупреждения попадания загрязнений над воронкой 3 укрепляют защитную воронку 5, имеющую несколько больший диаметр, чем воронка 3.
Когда в колбе 4 накопится около 1 л дистиллированной воды, начинают обогрев этой колбы и собирают бидистил-лят в специальный приемник. Нужно заботиться, чтобы в него не попадала пыль, для чего в приемник для бидистиллята вставляют через ватную или другую пробку воронку небольшого размера, а над ней-защитную воронку 5.
Чтобы предупредить поглощение бидистиллятом двуокиси углерода, аммиака и других растворимых в воде летучих примесей из воздуха, приемник для бидистиллята можно оборудовать специальными поглотительными приборами (типа хлоркальциевых трубок). Внутреннюю поверхность приемника необходимо покрыть тонким слоем парафина или иного инертного покрытия.
Все приспособление укрепляют на железном штативе, соответствующим образом оборудованном. Крепление колбы и холодильника.показано на рис. 12 справа.
Нужно помнить, что дважды перегнанная дистиллированная вода (так называемый бидистиллят) нужна не всегда, а только для особо точных работ. В огромном большинстве случаев в лаборатории применяют обычную дистиллированную воду, вполне удовлетворяющую требованиям по чистоте.
Качество каждой вновь поступающей в лабораторию партии дистиллированной воды (а также стоявшей длительное время в лаборатории) следует контролировать, определяя рН и солевой состав.
Для определения рН воды около 25 мл ее наливают в чистый стакан и добавляют несколько капель метилового оранжевого. Чистая вода нейтральна, и поэтому окраска индикатора в ней должна быть желтой; прибавление одной капли 0,04 н. раствора серной или соляной кислоты должно вызвать появление розового оттенка.
Для испытания на примеси небольшое количество воды (достаточно 5-10 капель) выпаривают на платиновой пластинке, в крайнем же случае - на чистом часовом стекле.
Чистая вода после выпаривания не должна давать остатка, в противном случае на пластинке остается небольшой налет.
О качестве дистиллированной или деминерализованной воды судят также по электропроводности. Удельное сопротивление хорошей дистиллированной воды должно быть не меньше 5-Ю 5 ом~ 1 -см~ 1 .
Нужно взять за правило не закрывать бутыли с запасом дистиллированной воды необработанными корковыми
Рис. 13. Бутыль, оборудован- Рис. 14. Бутыль с тубусом
ная для хранения дистиллиро- для хранения дистиллиро
ванной воды. ванной воды.
или резиновыми пробками (см. стр. 179); лучше всего та- (кие бутыли закрывать стеклянными притертыми пробками.
Очень удобно также пользоваться бутылью с тубусом! около дна (рис. 14). Тубус прочно закрывают резиновой пробкой, в середине которой просверлено отверстие для коленчатой трубки. При заполнении бутыли водой коленчатая трубка должна быть в вертикальном положении. Чтобы взять воду, коленчатую трубку наклоняют в сторону ее открытого конца, а затем снова приводят в исходное
положение. Это приспособление дает возможность работать аккуратно и предохраняет воду от загрязнения.
Продолжительное хранение дистиллированной воды в стеклянной посуде, даже из хорошего химически стойкого стекла, всегда приводит к ее загрязнению продуктами выщелачивания стекла. Поэтому дистиллированную воду долго хранить нельзя и лучше держать ее в старых бутылях, уже не один раз использовавшихся для этой цели и достаточно выщелоченных. Для особо ответственных работ (например, приготовление цветных стандартов, титрованных растворов, проведение некоторых колориметрических определений и т. д.) следует брать только свежепе-регнанную воду или даже бидистиллят. Например, для приготовления раствора серноватисто кисло го натрия нельзя применять воду, получаемую из перегонного аппарата с медным нелуженым холодильником. Такую воду нужно перегнать еще раз, избегая попадания даже следов меди, так как медь может каталитически ускорить разложение соли.
При приготовлении растворов щелочей стремятся освободить воду от С0 2 . Для этого или пропускают через воду в течение нескольких часов воздух, освобожденный от С0 2 , или же воду кипятят. В последнем случае еще горячую воду переливают в сосуд, в котором будут готовить раствор, и закрывают его пробкой, снабженной хлоркальцие-вой трубкой, чтобы избежать попадания С0 2 из воздуха. Для хранения дистиллированной воды так, чтобы она не поглощала С0 2 из воздуха, можно использовать колбу, оборудованную, как показано на рис. 15. В резиновую пробку с двумя отверстиями вставляют в одно отверстие хлоркальциевую трубку, заполненную аскаритом, во вторую - сливную трубку, загнутую П-образно. На наружный конец сливной трубки насаживают резиновую трубку с пружинным зажимом. Дистиллированную или деминерализованную воду нужвд предварительно прокипятить в этой же колбе не менее 30 мин. После окончания кипячения закрывают колбу обычной пробкой, дают воде немного остыть и затем плотно закрывают колбу с еще теплой водой резиновой пробкой, оборудованной так, как описано выше. Открыв зажим, через хлоркальциевую трубку вдувают в колбу воздух до тех пор, пока из сливной трубки не начнет вытекать вода. Тогда вдувание воздуха прекращают и опускают зажим Мора. Сливная трубка будет дей-
ствовать как сифон. Чтобы взять воду, достаточно лишь открыть зажим.
Если воду нужно освободить от растворенного в ней кислорода, поступают следующим образом. Воду нагревают до 75-85° С и опускают в нее кусочки сплава Ву-да. Когда последний расплавится, воду взбалтывают и перегоняют в условиях, предотвращающих попадание воздуха. Приемник можно оборудовать V-образной предохрани--тельной трубкой, наполненной или щелочным раствором пирогаллола, или другим поглотителем кислорода, например очень тонкими палочками желтого фосфора. В последнем случае предохранительную трубку следует обернуть черной бумагой, чтобы защитить фосфор от действия света. Поглощение кислорода фосфором идет только при температуре не ниже 16-18° С.
Похожая информация.
В первой части статьи о воде я расскажу о том, какую воду лучше всего пить, чтобы быть здоровым, и чем опасна «фильтрованная», талая, «структурированная» и кипяченная вода.
- Деминерализованная, из фильтров обратного осмоса
Водолюбивые гуру нынче пичкают своих последователей беспочвенными фантазиями о том, что питие деминерализованной воды из домашних фильтров обратного осмоса – главное дело для «детоксикации», «растворения шлаков» и т.п. Некоторые, особо ретивые, безумцы даже рекомендуют голодание на дистиллированной (то есть полностью лишенной всяких минеральных солей) воде.
Научные же исследования при этом показывают, что использование, воды без достаточного количества минеральных солей - весьма опасно! Подробнее о том, каким должен быть уровень минерализации для наибольшего здоровья вы узнаете из второй части водоносной статьи.
Деминерализованная (обессоленная вода) - это вода, лишенная минералов. Она именуется таковой, если содержание растворимых солей (общая минерализация) - менее 50 мг/л.
В природе такая вода потребителям на водопое достается не так часто: это – дождевая или «талая», то есть – вода, упавшая с небес или получаемая при растапливании льда, если они не имели еще достаточного контакта с грунтом (откуда они довольно быстро получают существенное количество минеральных солей).
Такая природная вода без солей по своим качествам и влиянию на организм почти аналогична дистиллированной, и воде из так называемых «бытовых фильтров обратного осмоса», которые удаляют из воды вообще все минеральные соли. Те же свойства имеет дистиллированная вода и «талая» - то есть та, которую мы получим, если заморозим ее, а затем - растопим лед.
Лучше нор могут быть только горы
Наблюдение специалистов Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) за альпинистами, которые долгое время потребляли в основном талую воду из ледников, очень бедную минералами, показали возникновение «острых проблем со здоровьем», которые часто связывают с так называемой «высокогорной болезнью».
На ранних стадиях «высокогорной болезни» симптомы могут включать усталость, головные боли, слабость, а также мышечные спазмы и даже - нарушения сердечного ритма. На поздних - еще хуже, пугать не стану.
Употребление существенных количеств деминерализованной воды спортсменами после интенсивной и продолжительной физической активности также иногда вызывало острые симптомы нейрологического расстройства - такие как бред или удар. Это показывает, что при употреблении деминерализованной происходит нарушение прохождения нервных импульсов и нормальной работы головного мозга.
Внутри меня - водица, ну, что с таким водиться?
Водица булькает не только внутри водяных, но и у каждого из нас с вами.
Вода в организме человека всегда содержит вполне определенные концентрации разных минеральных солей (их еще называют электролитами), содержание которых очень четко контролируется организмом.
Эта определенная концентрация минеральных солей нужна для протекания электрических сигналов в мозге и нервах и для обеспечения нормального внутреннего давления в клетках тканей.
Если мы пьем воду, лишенную минеральных солей, то для того, чтобы ее усвоить, нашему кишечнику нужно сначала добавить в нее электролиты, а получить он их может, только вытянув из резервных запасов организма. Это приводит к истощению этих резервных запасов, отекам, неправильному перераспределению воды в теле, что может нарушить работу жизненно важных органов.
«Растворение шлаков» и «выведение токсинов» происходит по совершенно другим законам.
Употребление деминерализованной воды любого вида, как вы уже поняли, нарушает нормальный солевой баланс организма и портит здоровье. А что же со шлаками?
Чтобы обратить вспять накопление КАМНЕЙ В ПОЧКАХ, или ПОДАГРУ, к примеру, необходимо, не дистиллированной водой накачиваться, а стабилизировать кислотно-щелочной баланс организма и уменьшить образование мочевой кислоты и связывание щавелевой.
Это делается увеличением количества овощей и зелени, приведением потребления фруктов (как содержащих большое количество фруктозы продуктов) и сладостей – к здоровому минимуму. Нужно привести к здоровому оптимуму потребление белка (не столь важно – растительного или животного), и сделать еще некоторые важные изменения в рационе.
Именно этим детоксикационым премудростям я и обучаю на моем Курсе Похудения и Здоровья .
Жесткая вода для мягкого сердца
В ноябре 2003 года ВОЗ даже провела специальную конференцию в Риме по проблемам связи частоты возникновения сердечно-сосудистых заболеваний и наличие минералов в воде.
Обобщение результатов более 80 исследований на эту тему показывают, что в странах с более высокой минерализацией питьевой воды ниже риски получить болезни сердечно-сосудистой системы.
То же показывают обобщенные результаты исследований за 50 лет: чем выше (до разумных пределов) жесткость воды, тем ниже смертность от сердечно-сосудистых заболеваний.
Еще аргументы и факты:
При отваривании овощей в деминерализованной воде они теряли до 60% больше кальция и магния, чем в обычной. Меди в такой воде теряется на 68%, марганца - на 80%, кобальта - на 86% больше, и так далее по списку полезностей!
А вот количество тяжелых металлов в «обессоленной» воде часто выше нормы. В США в 1993-94 годах даже были зарегистрированы случаи тяжелого отравления детей, которые употребляли деминерализованную воду. Дело в том, что из-за отсутствия солей, такая вода куда активнее растворяет и абсорбирует тяжелые металлы, проходя по трубам или – при хранении в металлических емкостях.
Такая вся очищенная и такая бутилированная вся…
Деминерализованная в установках обратного осмоса или дистиллированная вода не особо на вкус. Дабы хоть как-то уменьшить этот недостаток, некоторые производители фильтров обратного осмоса ставят специальные устройства, которые добавляют в эту воду какие-то соли. Какие - вопрос. Понятное дело, что всю широкую гамму природных микро- и макроминералов они вам не добавят. Да и узкую – тоже!
Добавка 3-5 основных минералов, правда, сможет хоть как-то обезопасить получаемый «продукт» с точки зрения деминерализации и чуток улучшить его вкус. Если вы читаете на этикетке «очищенная водопроводная», или просто - «очищенная», то вы 100% имеете обычную воду, пропущенную через фильтр (то есть – деминерализованную), к которой затем добавили каких-то солей.
Лучше всего покупать артезианскую воду из глубоких скважин. О том, какой уровень минерализации самый здоровый, вы узнаете из второй части статьи.
Такую воду фильтруют, обрабатывают иногда озоном или ультрафиолетом, чтобы убить бактерий, и разливают в бутылки.
- Уголек
Вода из фильтров, в которых используется активированный уголь, чуток другая, чем деминерализованная - в ней чуть больше минеральных солей остается. Для ее получения используются всякого рода кувшины с фильтрами и насадки, надеваемые на кран. Принцип работы тот же, что и у противогаза. Поначалу пока фильтр новый, из воды удаляется хлор, часть растворенной ядовитой хлорорганики, бактерии и часть минеральных солей. Однако, уже через несколько дней уголь насыщается всякой пакостью. Из-за этого он начинает гораздо хуже поглощать хлор и минеральные соли, а в самом фильтре начинают развиваться болезнетворные бактерии.
Так что если уж совсем нет возможности покупать или привозить воду артезианскую - пейте воду из угольного фильтра, пока фильтр новый. Чаще меняйте фильтры, а когда фильтр используется долго, то лучше воду прокипятить - меньше будет бактерий.
- «Структурированная» вода
Мне сложно что-то сказать о ней… хорошего. Теперь в научной среде эту тему обходят молчанием, которое иначе, как презрительным, не назовешь. Еще несколько десятилетий назад официальная наука и медицина активно исследовала «структурированную» воду и не нашла в теме «структурированности» ничего, достойного внимания.
На самом деле научных доказательств того, что употребление «структурированой, то есть - замороженно-размороженно-омагниченной воды приносит хоть какую-то пользу здоровью, увы, нет.
Из научных лабораторий идея «структурирования воды» перекочевала в различные направления нетрадиционной медицины и диетологии. И они и доныне придают этой теме очень большое значение и пишут об «энергетической составляющей», природно-структурированной воде и т.п.
Увы, но весь процесс «структурирования» приводит к удалению нужных для здоровья солей жесткости: ведь он предполагает замораживание, при котором кальциевые и магниевые соли выпадают в осадок. Соответственно, структурированная вода имеет все недостатки деминерализованной, а вот достоинств «структурирования» наука как-то не нашла, хоть и очень искала.
- Кипяченая
Хотя и с кипяченой все тоже не хорошо… До сих пор вздрагиваю, вспоминая этот мерзкий вкус кипяченой воды из графинов советского времени… По сути это - почти та же деминерализованная вода: кипячение переводит «соли жесткости» (кальций и магний) из растворимой формы в осадок (накипь). Остальные соли в основном остаются. Но в целом кипяченая вода - тоже изрядно деминерализована (чуть не написал - деморализована).
Во второй части статьи о воде я расскажу о том, какую воду лучше всего пить, чтобы быть здоровым, к каким болезням приводит употребление низко- и высокоминерализованной и газированной воды и сколько воды следует пить.
- «Фильтрованная» и реминерализованная вода разрушает ваше здоровье: это вода из фильтров обратного осмоса, дистиллированная, талая, дождевая. Пропаганда ее употребления с целью детоксикации организма и выведения отложений солей - чистой воды безответственный или намеренный обман.
- «Структурированная» и просто - кипяченная вода не многим лучше «фильтрованной».
- Наиболее полезна - минеральная артезианская вода из глубоких скважин или родниковая, которая не была очищена.
Источники вдохновения:
- Ingegerd Rosborg «Drinking Water Minerals and Mineral Balance: Importance, Health Significance, Safety Precautions»
- Ctrl+Enter .
Получение воды очищенной
Дистилляция – собранная каплями вода. Метод дистилляции или перегонки является самым распространенным в условиях аптек или промышленного производства.
Для получения воды очищенной в городах используют воду водопроводную или обессоленную. Вода, используемая в сельской местности, нуждается в предварительной очистке от органических веществ, аммиака, солей, придающих ей жесткость, различных взвешенных частиц.
Общая характеристика аквадистилляторов
Для получения воды дистилляцией используют аппараты – аквадистилляторы. Питьевую воду или воду, прошедшую водоподготовку, помещают в аквадистиллятор, состоящий из трех основных узлов: испарителя, конденсатора и сборника.
Испаритель, в котором находится вода, нагревают до кипения. Пары воды поступают в конденсатор, где они сжижаются и в виде конденсата поступают в сборник. Все нелетучие примеси, находящиеся в исходной воде, остаются в аквадистилляторе.
При кипении воды в испарителе происходит пузырьковое и поверхностное парообразование.
В первом случае при кипении образуются пузырьки пара, которые вырываются из жидкости, увлекая на своей поверхности тонкий слой исходной воды. При этом происходит загрязнение дистиллята.
Поверхностное парообразование не дает выброса капель неперегнанной воды.
С целью предотвращения пузырькового парообразования необходимо:
· Стремиться к уменьшению толщины кипящего слоя.
· Регулировать температуру обогрева для обеспечения равномерного (небурного) кипения.
· Поддерживать оптимальную скорость парообразования.
Вода деминерализованная
В последнее время уделяют внимание использованию воды деминерализованной вместо очищенной. Это связано с тем, что дистилляторы, особенно электрические, часто выходят из строя. Соли, содержащиеся в исходной воде, образуют накипь на стеклах испарителя, что ухудшает условия дистилляции и снижает качество воды.
Для обессоливания (деминерализации) воды применяют различные установки. Принцип их действия основан на том, что вода освобождается от солей при пропускании ее через ионообменные смолы – сетчатые полимеры гелевой или микропористой структуры, ковалентно связанные с ионогенными группами. Диссоциация этих групп в воде дает ионную пару:-фиксированный на полимерном носителе ион;
Подвижный – противоион, который обменивается на ионы одноименного заряда.
Основной частью установок для деминерализации воды являются колонки, заполненные катионитами и анионитами.
Активность катионитов определяется наличием карбоксильной или сульфоновой группы, обладающей способностью обменивать ионы водорода на ионы щелочных и щелочноземельных металлов.
Аниониты – сетчатые полимеры, способные обменивать свои гидроксильные группы на анионы.
Установки имеют также емкости для растворов кислоты, щелочи и воды дистиллированной, необходимых для регенерации смол. Регенерация катионитов осуществляется хлороводородной или серной кислотой.
Аниониты восстанавливаются раствором щелочи (2-5%).
Обычно ионообменная установка содержит 3-5 катионитных и анионитных колонок. Непрерывность работы обеспечивается тем, что одна часть колонок находится в работе, другая – регенирируется. Водопроводная вода проходит через ионообменные колонки, затем подается на фильтр, задерживающий частицы разрушения ионообменных смол.
Для предупреждения микробной контаминации получаемая вода нагревается до 80-90 0 С.
Деминерализатор целесообразно использовать в межбольничных, крупных больничных и других аптеках для подачи обессоленной воды в дистилляторы и в моечные комнаты для мытья посуды.
Производительность деминерализатора 200 л/час.
Для получения чистой деминерализованной воды применяют так называемые ионитовые фильтры (рис. 16). Действие их основано на способности некоторых веществ избирательно связывать катионы или анионы солей. Водопроводную воду вначале пропускают через катионит, связывающий только катионы. В результате получается вода, имеющая кислую реакцию. Затем эту воду пропускают через анионит, связывающий только анионы. Вода, пропущенная через оба ионита, называется деминерализованной (т. е. не содержит минеральных солей).
Рис 15. Колба для хранения дистиллированной воды с защитой от поглощения углерода.
По качеству деминерализованная вода не уступает дистиллированной и часто соответствует бидистилляту
Иониты постепенно насыщаются и перестают действовать, однако их легко регенерировать, после чего они могут быть использованы вновь. Практически регенерацию можно проводить много раз и одним и тем же ионитом очистить большое количество воды. Ионитовые установки широко применяют не только для очистки и деминерализации воды в промышленности, но и в аналитических лабораториях вместо приборов для дистилляции воды.
Рис. 16. Лабораторная установка для получения деминерализованной воды.
Рис. 17. Схема лабораторной установки для получения деминерализованной воды:1 - пробка; 2 - стеклянная вата; 3 - катионит; 4 - трехходовой край; 5 -пробка; 6-анионит; 7 -сливная труба.
Для получения деминерализованной воды можно смонтировать установку, которая позволит получать по 20-25 л/ч воды. Установка (рис. 17) состоит из двух трубок (колонок) высотой по 70 см и диаметром около 5 см. Колонки могут быть стеклянными, кварцевыми, а еще лучше - из прозрачных пластиков, например из плексигласа. В колонки помещают по 550 г ионообменных смол: в одну помещают катионит (в Н+-форме),а в другую-анионит (в OrT-форме). В пробирке / колонки с катионитом 3 имеется отводная трубка, которую резиновой трубкой соединяют с водопроводным краном.
Воду, прошедшую через катионит, направляют во вторую колонку с анионитом. Скорость протекания воды через обе колонки должна быть не больше 450 см3/мин. В первых порциях воды, пропущенной через катионит, необходимо установить кислотность. Пробу воды отбирают через трехходовой кран 4, соединяющий колонки. Предварительное установление кислотности воды необходимо для последующего контроля качества деминерализованной воды.
Поскольку иониты постепенно насыщаются, нужно контролировать работу установки. После того как через нее пропустят около 100 л воды или она проработает непрерывно в течение 3,5 ч, следует взять пробу воды, прошедшей через колонку с катионитом..Затем 25 см3 этой воды титруют 0,1 н. раствором NaOH по метиловому оранжевому. Если кислотность воды резко уменьшилась по сравнению с результатом первой пробы, пропускание воды следует прекратить и провести регенерацию ионитов. Для -рееенерации катионита его высыпают из колонки в большую банку, заливают 5%-ным раствором HCl и оставляют в этом растворена ночь. После этого кислоту сличают и катионит промывают дистиллированной или деминерализованной водой до тех пор, пока проба на Сl- ионы в промывных водах не станет отрицательной. Пробу делают так: на часовое стекло помещают 2-3 капли промывной воды и добавляют к ней каплю 0,01 н. раствора AgN03. При отрицательной реакции муть не образуется.
Промытый катионит снова вводят в колонку. Анионит для регенерации высыпают в большую банку, заливают 2%-ным (0,5 н.) раствором NaOH и оставляют на ночь. Щелочь затем сливают, а анионит тщательно отмывают дистиллированной или деминерализованной водой до нейтральной реакции промывных вод при испытании фенолфталеином. . " "
В лаборатории полезно иметь две такие установки: одна находится в работе, а другая - резервная. Пока регенерируют одну установку, другая - в работе.
Из ионообменных смол *, изготовляемых в СССР, в качестве катионитов можно использовать иониты марок КУ-2, СБС, СБСР, МСФ или СДВ-3.
Для получения особо чистой воды, по качеству превосходящей бидистиллят, рекомендуется применять иониты КУ-2 и ЭДЭ-10П**. Вначале иониты с зернением около 0,5 мм переводят соответственно в H- и ОН-формы путем обработки КУ-2 1%-ным раствором соляной кислоты, а ЭДЭ-10П 3%-ным раствором едкого натра, пот еле чего хорошо промывают. Затем их смешивают в объемном соотношении КУ-2: ЭДЭ-10П = 1,25: 1 и смесь помещают в колонку из плексигласа диаметром около 50 мм и высотой 60-70 см.
Дно и верхняя пробка колонки должны быть также из плексигласа, водоподводящая и сточная трубки - из полиэтилена или же из алюминия.
Для получения особо чистой воды применяют обычную дистиллированную воду, которую пропускают через колонку со смесью ионитов. Один килограмм такой смеси может очистить до 1000 л дистиллированной воды. Очищенная вода должна иметь удельное сопротивление 1,5-2,4*10 -7 1/(ом*см). Эту смесь ионитов не рекомендуется применять для деминерализации водопроводной воды, так как иониты при этом быстро насыщаются. Когда удельное сопротивление очищенной воды начнет уменьшаться, очистку воды прекращают, а иониты регенерируют. Для этого смесь ионитов высыпают из колонки на лист фильтровальной бумаги, разравнивают, закрывают другим листом такой же бумаги оставляют сохнуть. Или же иониты из колонки пересыпают в фарфоровую воронку Бюхнера и отсасывают на ней до получения воздушно-сухой массы.
Воздушно-сухую массу помещают в делительную воронку соответствующей емкости так, чтобы смесь ионитов занимала около "Д. После этого в делительную воронку добавляют 3%-ный раствор NaOH, заполняя воронку приблизительно на 3Д, и быстро перемешивают. При этом происходит мгновенное разделение ионитов. Нижний слой, содержащий катионит КУ-2, спускают через кран делительной воронки в сосуд с водой и многократно промывают с применением декантации до тех пор, пока проба промывной воды не даст нейтральную реакцию при добавлении I-2 капель фенолфталеина.
Верхний слой, содержащий анионит ЭДЭ-10П, сливают через горло делительной воронки также в сосуд с водой. Иониты регенерируют, как описано выше, каждый ионит отдельно, и после этого снова применяют их для очистки воды.
Глава 5. Лекарственные средства для парентерального применения
5.6. Водоподготовка
Сведения о водопроводной воде
Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства. Безопасность воды в эпидемическом отношении определяют общим числом микроорганизмов и числом бактерий группы кишечных палочек.
Другим источником получения воды является природная вода, содержащая большее количество химических примесей, поэтому ее подвергают специальной очистке.
Основным требованием водоподготовки является использование исходной воды, которая не содержит или содержит минимальное количество примесей, способных при Дистилляция – процесс очистки жидкости от растворенных в ней нелетучих примесей или разделения смесей жидкостей на фракции путем испарения и последующей конденсации образующих паров">перегонке в аппаратах образовывать твердый слой - накипь. В образовании накипи участвуют различные вещества - основные гидрокарбонаты кальция и магния, которые при нагревании распадаются на свободную углекислоту и нерастворимые кальция и магния карбонаты.
Са(НСО 3) 2 → СО 2 + Н 2 О + СаСО 3
Мg(НСО 3) 2 → СO 2 + Н 2 О + МgСО 3
Воду, содержащую много солей кальция и магния называют Жесткость воды – суммарная концентрация солей кальция и магния. Вода, которая содержит много солей кальция и магния – жесткая; вода с незначительным их содержанием – мягкая. Классификация воды по Ж.: очень мягкая – 0-1,5 мг-екв; мягкая – 1,5-3 мг-екв; средняя – 2-6 мг-екв; очень жесткая – больше 10 мг-екв.">жесткой , а воду с незначительным количеством их - мягкой. Полной Жесткость воды – суммарная концентрация солей кальция и магния. Вода, которая содержит много солей кальция и магния – жесткая; вода с незначительным их содержанием – мягкая. Классификация воды по Ж.: очень мягкая – 0-1,5 мг-екв; мягкая – 1,5-3 мг-екв; средняя – 2-6 мг-екв; очень жесткая – больше 10 мг-екв.">жесткостью называют Жесткость воды – суммарная концентрация солей кальция и магния. Вода, которая содержит много солей кальция и магния – жесткая; вода с незначительным их содержанием – мягкая. Классификация воды по Ж.: очень мягкая – 0-1,5 мг-екв; мягкая – 1,5-3 мг-екв; средняя – 2-6 мг-екв; очень жесткая – больше 10 мг-екв.">жесткость природной воды, не подвергавшейся нагреванию или какому-либо другому виду умягчения. Под общей Жесткость воды – суммарная концентрация солей кальция и магния. Вода, которая содержит много солей кальция и магния – жесткая; вода с незначительным их содержанием – мягкая. Классификация воды по Ж.: очень мягкая – 0-1,5 мг-екв; мягкая – 1,5-3 мг-екв; средняя – 2-6 мг-екв; очень жесткая – больше 10 мг-екв.">жесткостью воды понимают суммарную концентрацию солей кальция и магния.
При нагревании гидрокарбонаты кальция и магния в воде разлагаются, и в Осадок – посторонняя примесь к жидкости в виде мельчайших твердых частиц, опускающаяся на дно или на стенки сосуда, или нерастворимое вещество, выделившееся из раствора в результате химической реакции">осадок выпадают карбонаты кальция и магния. В результате Жесткость воды – суммарная концентрация солей кальция и магния. Вода, которая содержит много солей кальция и магния – жесткая; вода с незначительным их содержанием – мягкая. Классификация воды по Ж.: очень мягкая – 0-1,5 мг-екв; мягкая – 1,5-3 мг-екв; средняя – 2-6 мг-екв; очень жесткая – больше 10 мг-екв.">жесткость воды уменьшается, поэтому иногда употребляется термин «устранимая» или «временная» Жесткость воды – суммарная концентрация солей кальция и магния. Вода, которая содержит много солей кальция и магния – жесткая; вода с незначительным их содержанием – мягкая. Классификация воды по Ж.: очень мягкая – 0-1,5 мг-екв; мягкая – 1,5-3 мг-екв; средняя – 2-6 мг-екв; очень жесткая – больше 10 мг-екв.">жесткость воды.
- очень мягкая - 0-1,5;
- мягкая - 1,5-3;
- средняя - 2-6;
- очень жесткая - более 10 мг-экв/л.
Итак, в образовании накипи участвуют минеральные соли, механические примеси, растворенные органические вещества, кремнезем, силикаты, железа гидрокарбонат, глинозем и другие вещества, которые перед Дистилляция – процесс очистки жидкости от растворенных в ней нелетучих примесей или разделения смесей жидкостей на фракции путем испарения и последующей конденсации образующих паров">перегонкой необходимо обязательно удалить.
Таким образом, водоподготовкой называют улучшение качества воды, поступающей из водоисточника для производственного использования.
В зависимости от характера примесей и назначения воды, ее очистку ведут различными способами.
Удаление механических примесей . Механические примеси обычно отделяют Отстаивание – медленное расслоение жидкой дисперсной системы (суспензии, эмульсии, пены) на составляющие ее фазы: дисперсионную среду и диспергированное вещество (дисперсную фазу), происходящее под действием силы тяжести. В процессе О. частицы дисперсной фазы оседают или всплывают, скапливаясь соответственно у дна сосуда или у поверхности жидкости">отстаиванием с последующей декантацией или Фильтрация – разделение веществ с использованием полупроницаемых мембран (методы обратного осмоса и ультрафильтрации), напр., очистка ВМС от минеральных солей">фильтрованием . С этой целью используют песочные фильтры.
Воду с высокой временной и постоянной Жесткость воды – суммарная концентрация солей кальция и магния. Вода, которая содержит много солей кальция и магния – жесткая; вода с незначительным их содержанием – мягкая. Классификация воды по Ж.: очень мягкая – 0-1,5 мг-екв; мягкая – 1,5-3 мг-екв; средняя – 2-6 мг-екв; очень жесткая – больше 10 мг-екв.">жесткостью подвергают предварительному умягчению, которое может осуществляться двумя методами.
Метод осаждения . Этот метод заключается в переводе ионов кальция и магния в малорастворимые соединения путем прибавления к воде растворов рассчитанных количеств гидрата окиси кальция, едкого натрия, кристаллического натрия карбоната и др.
Са(НСО 3) 2 + Са(ОН) 2 → 2СаСО 3 ↓ + 2Н 2 О
МgSO 4 + Cа(ОН) 2 → Мg(ОН) 2 ↓ + СаSО 4 ↓
Са(НСО 3) 2 + Nа 2 СО 3 → СаСО 3 ↓ + NаНСО 3
Мg(НСО 3) 2 + 2NаОН → МgСО 3 ↓ + Nа 2 СО 3 + 2Н 2 О
МgСО 3 + NаОН → Мg(ОН) 2 ↓ + Nа 2 СО 3
После нескольких часов взаимодействия накипеобразователей с указанными реактивами образуются Осадок – посторонняя примесь к жидкости в виде мельчайших твердых частиц, опускающаяся на дно или на стенки сосуда, или нерастворимое вещество, выделившееся из раствора в результате химической реакции">осадки , которые затем удаляются Отстаивание – медленное расслоение жидкой дисперсной системы (суспензии, эмульсии, пены) на составляющие ее фазы: дисперсионную среду и диспергированное вещество (дисперсную фазу), происходящее под действием силы тяжести. В процессе О. частицы дисперсной фазы оседают или всплывают, скапливаясь соответственно у дна сосуда или у поверхности жидкости">отстаиванием или Фильтрация – разделение веществ с использованием полупроницаемых мембран (методы обратного осмоса и ультрафильтрации), напр., очистка ВМС от минеральных солей">фильтрованием .
Метод ионного обмена . Метод основан на обмене катионов кальция и магния на катионы натрия или водорода, содержащиеся в практически нерастворимом в воде метериале - катионите.
Вода, прошедшая через катионовые фильтры, будет содержать только натриевые соли или минеральные кислоты, которые хорошо растворимы и не способны образовывать накипи в аппаратах для Дистилляция – процесс очистки жидкости от растворенных в ней нелетучих примесей или разделения смесей жидкостей на фракции путем испарения и последующей конденсации образующих паров">перегонки . Данный метод имеет ряд преимуществ перед осаждением: более качественное устранение Жесткость воды – суммарная концентрация солей кальция и магния. Вода, которая содержит много солей кальция и магния – жесткая; вода с незначительным их содержанием – мягкая. Классификация воды по Ж.: очень мягкая – 0-1,5 мг-екв; мягкая – 1,5-3 мг-екв; средняя – 2-6 мг-екв; очень жесткая – больше 10 мг-екв.">жесткости воды; простое устройство и обслуживание аппаратуры; низкая стоимость водоподготовки; возможность одновременного удаления органических веществ. К недостатку метода относится увеличение щелочности и количества некоторых солей в умягченной воде.
Коагуляция коллоидных примесей. Коллоидную муть можно удалить лишь после предварительного укрупнения взвешенных частиц. Для разрушения коллоидной системы необходимо нейтрализовать электрический заряд частиц. Лишенные заряда частицы под влиянием сил взаимного притяжения соединяются - коалесцируют. В качестве таких электролитов используют алюминия сульфат или квасцы алюмокалиевые. При наличии в воде аммиака, главным источником которого в природных водах являются белковые соединения, перед началом Дистилляция – процесс очистки жидкости от растворенных в ней нелетучих примесей или разделения смесей жидкостей на фракции путем испарения и последующей конденсации образующих паров">перегонки в исходную воду также добавляют квасцы (5 ч на 10 л воды). В результате взаимодействия квасцов и аммиака образуется нелетучий аммония сульфат и выделяется хлористоводородная кислота. Для связывания последней перед началом Дистилляция – процесс очистки жидкости от растворенных в ней нелетучих примесей или разделения смесей жидкостей на фракции путем испарения и последующей конденсации образующих паров">перегонки прибавляют кристаллический двузамещенный натрия фосфат (3,5 ч на 10 л воды).
Токсикологические показатели качества воды характеризуют безвредность ее химического состава. Концентрация химических веществ, встречающихся в природных водах или добавляемых к воде в процессе ее обработки, не должна превышать существующих нормативов.
Получение воды очищенной (дистиллированной). Требования, предъявляемые к ней
Вода очищенная ФС 42-2619-89 (Aqua purificata), используемая в производстве Инъекция – введение в организм с нарушением целостности кожных покровов стерильных лекарственных препаратов в виде водных, масляных, глицериновых и др. растворов, тонких взвесей и эмульсий, которые в зависимости от места введения подразделяются на: внутрикожные, подкожные, внутримышечные, внутрисосудистые, спинно-мозговые, внутрибрюшинные, внутриплевральные, внутрисуставные и др.">инъекционных Лекарственная форма – придаваемое лекарственному средству или лекарственному растительному сырью удобное для применения состояние, при котором достигается необходимый лечебный эффект">лекарственных форм , должна быть максимально химически очищена и отвечать соответствующей НТД. В каждой серии полученной воды обязательно проверяют значение рН (5,0-6,8), наличие восстанавливающих веществ, угольного ангидрида, нитратов, нитритов, хлоридов, сульфатов, кальция и Тяжелые металлы – группа химических элементов со свойствами металлов (в том числе и полуметаллы) и значительным атомным весом либо плотностью">тяжелых металлов . Допускается наличие аммиака - не более 0,00002%, Сухой остаток – вещества, растворенные в воде и остающиеся после выпаривания воды при температуре 105–110°С на литр">сухого остатка - не более 0,001%. Для непрерывной оценки качества получаемой воды используется измерение удельной электропроводности. Однако метод недостаточно объективен, так как результат зависит от степени ионизации молекул воды и примесей.
Воду очищенную получают, в основном, получают методом Дистилляция – процесс очистки жидкости от растворенных в ней нелетучих примесей или разделения смесей жидкостей на фракции путем испарения и последующей конденсации образующих паров">дистилляции (перегонки) водопроводной или Вода деминерализованная – вода, освобожденная от солей путем пропускания ее через ионообменные смолы">деминерализованной воды в дистилляционных аппаратах различных конструкций (фото ). Основными узлами любого дистилляционного аппарата являются испаритель, Конденсатор (лат. condenso – уплотняю, сгущаю) – теплообменный аппарат для конденсации (превращения в жидкость) паров вещества путем охлаждения">конденсатор и Сборник – емкость для сбора, перемещения и хранения исходного сырья, полупродуктов (промежуточной продукции) и готовой продукции">сборник . Сущность метода Дистилляция – процесс очистки жидкости от растворенных в ней нелетучих примесей или разделения смесей жидкостей на фракции путем испарения и последующей конденсации образующих паров">перегонки заключается в том, что исходную воду заливают в испаритель и нагревают до кипения. Происходит фазовое превращение жидкости в пар, при этом водяные пары направляются в Конденсатор (лат. condenso – уплотняю, сгущаю) – теплообменный аппарат для конденсации (превращения в жидкость) паров вещества путем охлаждения">конденсатор , где конденсируются и в виде дистиллята поступают в приемник. Такой метод требует затрат большого количества энергии, поэтому в настоящее время на некоторых заводах получают воду очищенную методами разделения через мембрану.
Получение очищенной воды на фармацевтических предприятиях осуществляется с помощью дистилляционных аппаратов, высокопроизводительных колонных установок и различных конструкций термокомпрессионных дистилляторов.