Специалисты, чья работа, так или иначе, связана с бассейнами, могут смело утверждать, что чистая вода – это их хлеб. В предыдущих материалах мы говорили о важности водородного показателя рН. В продолжение поговорим о вопросах ее дезинфекции.

Когда мы говорим об основном из этапов водоподготовки в бассейнах – дезинфекции, то не стоит подразумевать её буквально. Средства и методы, используемые при этом, призваны выполнять комплексные функции, а не только вести борьбу с болезнетворными микроорганизмами. К числу таких функций относятся и стабилизация буферных свойств воды, и частичная коагуляция взвешенных частиц, и окисление множества органических веществ, заносящихся в воду пловцами, и уничтожение безвредных, но малоприятных обитателей бассейнов: водорослей, пыльцы и спор растений, а также простейших. При этом каждый из методов и препаратов дезинфекционной обработки обладает своим уникальным набором как «полезных сопутствующих свойств», так и – не будем кривить душой – вредных тоже.

Современные технологии водоподготовки имеют в своём арсенале множество способов реагентной и безреагентной обработки воды в целях дезинфекции. Разумеется, как несовершенен окружающий нас мир, так же точно не может отличаться совершенством любой из таких способов. У всех них имеются свои достоинства и, как и положено для баланса и гармонии, свои недостатки. В вопросе, что лучше, а что хуже, и какое «из двух зол» выбирать, все зависит от поставленных целей. И уж как только речь заходит о дезинфекции воды в бассейне, сразу возникают ассоциации со словом «хлор». И это справедливо, т.к. сегодня хлорирование – по-прежнему самый недорогой и доступный способ обеззараживания воды в бассейне. Вот об этом способе обработки воды и поговорим подробнее.

Хлор (греч. сhloros – «зеленовато-желтый», «бледно-зеленый») – это желто-зеленый газ с резким удушливым запахом, очень ядовит, почти в 2,5 раза тяжелее воздуха. Умеренно растворим в воде: 3 объема хлора в 1 объеме воды. При этом происходит частичное химическое взаимодействие его с водой, однако большая часть растворенного хлора присутствует в виде молекул. Ядовитость газа, названного за свой цвет, объясняется его большой химической активностью. Он легко вступает в соединение почти со всеми химическими элементами, в т.ч. со многими металлами (натрием, калием, медью, оловом и др.). При химическом взаимодействии хлора с другими элементами выделяется большое количество тепла и света. Отнимая водород от воды, входящей в состав каждой клетки растительных и животных организмов, хлор тем самым разрушает их структуру, что влечет гибель всего живого – от едва различимых под микроскопом бактерий до крупных животных. Активность хлора «убивает» и его самого: в природе в свободном состоянии он не встречается. Если же где-либо и образуется при редких условиях (например, при извержениях подводных морских вулканов), то в очень небольших количествах, и тотчас же исчезает в результате взаимодействия с окружающими веществами.

В 1772 г. английский химик Пристли, изучив свойства раствора «соляного спирта» в воде, назвал его соляной кислотой. В 1774 г. шведский химик Шееле нашел, что соляная кислота при нагревании с двуокисью марганца (минерал пиролюзит), дает желто-зеленый газ – хлор. Однако только в 1810 г. Дэви установил, что хлор – это химический элемент и назвал его chlorine. В 1813 г. Гей-Люссак предложил для этого элемента название «хлор». Впервые хлор был использован в медицине. Раствор хлора в воде («хлорная вода») рекомендовался как дезинфицирующее вещество врачам и студентам-медикам при их работе с заразными больными. В 30-х годах прошлого столетия хлорную воду уже широко использовали для ингаляций при туберкулезе легких, дифтерии и некоторых других болезнях. С развитием техники, область применения хлора все более и более расширялась. Он стал применяться при изготовлении многочисленных химических соединений в анилиново-красочной и фармацевтической промышленностях, металлургии, в производстве соляной кислоты, хлорной извести, гипохлоритов и т. д.

Как мы знаем, в первую мировую войну хлор нашел неожиданное применение как оружие массового уничтожения. Вскоре после хлора был применен другой удушающий газ – фосген – соединение хлора с окисью углерода, а с 1917 г. массовое применение нашел иприт, также содержащий хлор. Всего известно более 50 боевых отравляющих веществ, 95% которых – производные хлора. Только не надо пугаться: для обработки воды в бассейнах используются вовсе не ядовитые свойства хлора, а свойства окислительные. Мало того, при растворении газообразного хлора в воде дезинфицирующий эффект проявляется совсем даже не благодаря ему. Дело в том, что при взаимодействии хлора с водой происходит реакция:

Н₂О + Cl₂ = НClO + НСl

Хлорноватистая кислота НClO, которая образуется наряду с соляной кислотой, полностью разлагается с выделением чрезвычайно реакционно-способного атомарного кислорода:

НClO = НСl + О

Ему, в конечном счёте, и следует приписать все заслуги в борьбе со всевозможной органикой.
Да и применение для этих целей хлор-газа  уходит в небытие по причине многих недостатков: сложность точного дозирования, опасность при транспортировке и хранении баллонов, раздражающее действие хлора на слизистые и кожу человека. Хотя и сейчас такой способ обработки применяется достаточно широко (особенно это касается старых общественных бассейнов), но в своей многолетней практике я не помню ни одного заказчика, который пожелал бы использовать этот один из самых дешевых способов водоподготовки.

Следующий часто применяемый хлорсодержащий препарат – гипохлорит натрия – является солью той же хлорноватистой кислоты. Это жидкость с содержанием активного хлора до 15-17%, которая выпускается промышленностью в огромнейших количествах.

Промышленный гипохлорит содержит в огромных количествах железо и щелочь, что просто противопоказано для бассейна. Иногда через пару суток заметны характерные рыжие разводы вокруг донных форсунок, которые, кстати, очистить достаточно сложно, а расход рН регуляторов возрастает в несколько раз. К тому же сам по себе гипохлорит натрия нестабилен, и в промышленном варианте потери активного хлора в его составе могут достигать 1% в сутки. Чтобы избежать этого, следует применять лишь качественные препараты, выпускаемые специально для применения в бассейнах. Они имеют в своём составе гораздо меньше железа, щёлочи, а главное – стабилизаторы, позволяющие избежать потерь активного хлора, и использовать его даже спустя год. Вырабатывать гипохлорит натрия можно и непосредственно на месте использования. Мировым лидером по производству высококачественных электролизных установок для получения гипохлорита является немецкая фирма Dinotec. Главное их преимущество заключается в использовании мембранно-ячеистого электролиза, что обеспечивает проникновение через мембрану лишь «нужных» ионов и исключает засаливание или защелачивание готового продукта. Нужно добавить к этому, что в полученном продукте кроме гипохлорита натрия присутствует диоксид хлора. Благодаря этому дезинфицирующий эффект возрастает в несколько раз. Кроме того, установки Dinotec имеют огромный КПД: из 1,7 кг поваренной соли вы можете получить 1 кг активного хлора, что соответствует его содержанию примерно в 7 кг промышленного гипохлорита. Таким образом, то количество хлора, которое содержится в стандартной канистре 30-35 кг гипохлорита натрия, требует 8-9 кг соли. В общественных бассейнах, где необходимо использование контрольно-измерительного и дозирующего оборудования, этот препарат пока занимает лидирующие позиции.

А вот в бассейнах домашних (частных) самыми популярными за последнее десятилетие стали хлорпрепараты органического происхождения. Во всём мире они в настоящее время считаются самыми популярными средствами – в первую очередь, благодаря простоте использования, минимальным побочным эффектам и высокому содержанию активного хлора – от 55 до 90%. Это препараты на основе трихлоризоциануровой кислоты и её солей. Выпускаются они в виде таблеток или гранулята. Содержат добавки, влияющие на растворимость (т.н. «быстрый» и «медленный» хлор), и т.н. стабилизаторы хлора. При взаимодействии с водой они высвобождают активный хлор, который при определенных обстоятельствах провоцирует появление в воде все той же хлорноватистой кислоты. Дальше механизм действия тот же. Наибольшее преимущество этой группы препаратов – стабильность. Изоциануровая кислота, остающаяся в воде после выделения активного хлора, удерживает его ионы, не давая им разлагаться под воздействием света, тепла и ионов тяжелых металлов. Самый их существенный недостаток тоже связан с изоциануровой кислотой. Дело в том, что она не разлагается, в силу чего её концентрация постепенно растёт, а при достижении 40 мг/л и более существенно поднимается «плодовитость» бактерий и водорослей. Низкие же концентрации не дают хлору долго задерживаться на боевом посту. Хлоризоцианураты практически не влияют на жесткость воды, что тоже немаловажно. Выпускаются такие препараты, в силу своей популярности, многими производителями. Но выбирать их тоже надо осмотрительно и по разным критериям: содержание активного хлора, наличие нерастворимых примесей, скорость растворения, степень стабилизации и т. д. Неорганические препараты на основе активного хлора тоже могут производиться в форме таблеток либо гранулята. Основное действующее вещество – гипохлорит кальция. Главное его преимущество – более высокое содержание активного хлора в быстродействующих препаратах (до 75% против 55-60%), быстрое насыщение хлором воды, отсутствие эффекта «подкармливания» органики продуктами разложения. Недостатки: более высокая цена, повышение жесткости воды из-за насыщения её кальцием, более низкая стабильность, чем у хлоризоциануратов.

В последнее время всё большую популярность приобретают хлорбромные препараты, содержащие одновременно и активный хлор и активный бром (в соотношении примерно 3:1). Эффективность обработки воды у не намного ниже, но, в то же время, есть свои преимущества: отсутствие запаха, более длительное накопление нежелательных количеств стабилизатора, более высокая устойчивость к повышенным температурам, солнцу и т.д.

Есть ещё один, весьма популярный способ получить гипохлорит-ионы в воде бассейна. Этот способ часто называют «французским», т.к. впервые его начали применять французы. Метод принадлежит к безреагентным (хотя такое утверждение было бы не совсем верным, т.к. реагент всё же присутствует). Речь идёт о проточном электролизе, когда в воду бассейна добавляется поваренная соль, а в систему циркуляции встроена электролизная установка. Электроды её выполнены из титана, покрытого оксидом рутения, либо платиновой чернью. Соль, растворённая в воде (концентрация соли в 5-8 раз ниже, чем в морской) под воздействием постоянного тока низкого напряжения преобразуется опять-таки в гипохлорит-ионы, то есть в те же ионы хлорноватистой кислоты. Но, в силу обратимости реакции, после прохождения воды через электролизную установку снова образуется соль. Правда, хлор (вернее, атомарный кислород) успевает сделать своё дело, и процесс дезинфекции происходит достаточно эффективно. При этом запах хлора почти отсутствует – так, как если бы его и не было. Недостатки: один, весьма существенный – глобальная коррозия и ржавление всего нержавеющего и второй, не менее важный – возможность передозировки хлора вследствие поляризации электродов при перепадах и скачках напряжения.

Кстати, «запах хлора» – словосочетание неправильное: хлор запаха не имеет, он лишь обладает удушающим действием. Пахнут на самом деле производные хлора. Большей частью это хлорамины. Ударное хлорирование позволяет их доокислить и избежать неприятных обонятельных ощущений. Еще лучше использовать параллельно с хлорной обработкой ультрафиолет или озон. Но об этом подробнее далее. А напоследок хотелось бы попробовать разобраться вот с этой терминологией: «связанный хлор», «остаточный хлор», «свободный хлор», «активный хлор», «общий хлор»…

При растворении хлора в воде в небольших концентрациях (на уровне мг/л), практически весь он реагирует с водой с образованием соляной (HCl) и хлорноватистой (HClO) кислот. Хлорноватистая кислота является слабой и потому дислоцирует не полностью. Степень диссоциации зависит от рН и температуры. «Хлорирующей» способностью обладает только недиссоциированная форма, поэтому при рН более 8 эффективность обеззараживания резко снижается. Каждая из форм хлора получила свое название и, к сожалению, не одно. Существует огромная путаница в наименованиях различных форм хлора в воде. Так, например, в методике йодометрического титрования по СанПиН происходит определение «активного» хлора, хотя по сути своей титрование всегда определяет не равновесную, а общую концентрацию, т.е. «свободный хлор». Таких примеров масса и фактически в каждой отрасли сложились свои, зачастую противоречащие друг другу термины. Вот лишь приблизительная и далеко не полная таблица наименований форм хлора (см. таблицу). В скобках приведены редко используемые и иногда не совсем верно интерпретируемые термины.