автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.08, диссертация на тему:Оценка функциональных свойств бытовых водоочистных устройств

На правах рукописи

Р Г Б ОД

КАЛАЧНВ СН1ТЕЙ ЛЬВОВИЧ 2 3 ДОГ

ОЦЕНКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ свойств нмтовмх ВОДООЧИСТНЫХ УСТРОЙСТВ.

Специальность 05.19.08 товароведение промышленных товаров и сырья легкой промышленности

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертация на соискание ученой степени кандидат технических наук

Москва

1999

Диссертация выполнена на кафедре товароведения непродовольственных товаров Московского университета потребительской кооперации.

НАУЧНЫЕ РУКОВОДИТЕЛИ: доктор технических наук, профессор Петрище Ф.А., доктор технических наук, Маслюков А.П. КОНСУЛЬТАНТ: заслуженный деятель науки России, доктор химических наук, профессор Валова В.Д. ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор технических наук, профессор Белов Б.И. доктор химических наук, профессор Туторский И.А. ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ -МосводоканалНИИПроект

Защита состоится 24 июня 1999 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 148.01.02 Московского университета потребительской кооперации по адресу 141014, г. Мытищи Московской области, ул. В. Волошиной, 12, корпус 1, зал заседаний ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского, университета потребительской кооперации.

Автореферат разослан 22 мая 1999 г. Ученый секретарь диссертационного

сонета, кандидат технических наук, •—/ Г.П.Капица

допет

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Потребление питьевой воды, являеки физиологической потребностью человека, которая имеет приоритет в удовлетворении перед другими потребностями

От качественного состава питьевой воды зависит здоровье человека. Потребление питьевой води с высоким уровнем химического и микробиологического загрязнения является причиной развития 80 % заболеваний человека.

Природная вода, в силу своих физико-химических особенностей, содержит разнообразные примеси. Поэтому вода из водоемов водозабора насыщена загрязняющими веществами, которые имеют природное и антропогенное происхождение. Водоочисшые сооружения из-за несовершенства 1е\ноло1ий водоочистки не способны полностью их удалить Водопроводные коммуникации, подающие иоду населению, часто являются причиной ее загрязнении. Все это приводит к тому, что действующая в стране система водоснабжения населения находится в плохом состоянии. Поэтому, каждый второй житель России потребляет питьевую воду, не соответствующую по ряду показателей нормативным требованиям.

Для приведения системы питьевого водоснабжения в эффективное рабочее сосюянис требуется техническое переоснащение систем водоподгчмовкн и водоподачи потребителю. Реализация этих мероприятий требует длительного времени и огромных капиталовложений.

Альтернативным путем обеспечения населения питьевой водой требуемою качества является продажа бутилированной питьевой воды. По для большей части населения страны использование бутилированной воды экономически неприемлемо. Наиболее целесообразным является доочистка воды в местах ее непосредственного получения с применением бытовых водоочистных устройств (БВУ). Этот способ получил широкое распространение в развитых

странах. По оценке специальстов за последние два года мировой объем продаж БВУ составил 7 млрд. $. На рынке РФ за последние 10 лет появился большой ассортимент как отечественных, так и зарубежных БВУ. Однако, учитывая высокое качество очистки водопроводной воды от токсичных примесей на станциях водоочистки за рубежом, назначением большинства импортируемых в Россию водоочистителей является улучшение органолептических показателей водопроводной воды.

В нашей стране до недавнего времени БВУ широкого применения не имели. Водопроводная вода большинства регионов России содержит значительное количество различных токсических веществ. БВУ, предназначенные для применения в России, должны обладать универсальностью и обеспечивать не только улучшение органолептических показателей, но и устранение из воды токсических примесей.

Качественный состав питьевой воды определяет степень ее полезности для человека. Как показала практика, БВУ в разной степени обладают способностью изменять качественный состав воды, что объясняется особенностями их функциональных свойств. Информацию об этих свойствах потребитель получает из паспортов, руководств по эксплуатации БВУ или рекламных материалов, в которых потребительские свойства часто представлены недостоверно. За рубежом проблема объективной оценки функциональных характеристик БВУ решается посредством их испытаний в соответствии с международными стандартами NSF 53-1994. Drinking Water Treatment Units - Helth Effects. - NSF International Standart и ANSI/NSF 421988. Drinking Water Treatment Units - Aestetic Effects. - American National Standart/NSF International Standart. В России пока нет единого нормативного документа регламентирующего требования и методы испытаний БВУ.

Таким образом, актуальность паботы обусловливается практической значимостью результатов исследований функциональных свойств БВУ,

пользующихся наибольшим спросом на потребительском рынке, с учетом специфики водопроводной воды Российской Федерации. Цель работы: изучение функциональных свойств БВУ, пользующихся наибольшим спросом на потребительском рынке РФ, изменения их показателей в процессе эксплуатации и оценка пригодности БВУ к эксплуатации в условиях РФ.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- изучить ассортимент БВУ реализуемых в России ивыявить модели БВУ, пользующиеся наибольшим спросом населения;

- определить основные подходы к исследованию функциональных свойств БВУ, на основании чего разработать наиболее простую и информативную

методику их исследования;

- пользуясь разработанной методикой, оценить значения основных функциональных показателей различных моделей БВУ и их изменения в процессе эксплуатации;

- провести сравнительную оценку функциональных свойств и химической безопасности сорбционных БВУ, на основании чего выявить модели, наиболее рациональные для использования в РФ.

Научная новизна работы:

- разработана экспресс-методика исследования функциональных свойств сорбционных БВУ с учетом специфики качества водопроводной воды большинства регионов России, использование которой позволило в сопоставимых условиях определить показатели, характеризующие функциональные свойства сорбционных БВУ, пользующихся наибольшим спросом на потребительском рынке РФ;

- установлено наличие выброса загрязнителей БВУ при их эксплуатации после окончания фактического ресурса;

- впервые использовано биотестирование на гидробионтах для определения токсичности воды, полученной с помощью БВУ.

Практическая значимость работы состоит в получении сопоставимых результатов, характеризующих функциональные свойства БВУ, эксплуатируемых на территории России, доведения их до сведения потребителей, а также во внедрении методики оценки функциональных свойств сорбционных БВУ. Апробация и внедрение:

- основные положения диссертационной работы обсуждались на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Московского университета потребительской кооперации (19971998 г г.), заседаниях кафедры товароведения непродовольственных товаров Московского университета потребительской кооперации (1996-1999 г.г.), Международной научно-практической конференции «Концепция развития товароведения и качество подготовки товароведов на современном этапе» (Москва, 1999 г.);

- разработанная нами экспресс-методика оценки функциональных свойств сорбционных БВУ получила применение в контроле качества готовой продукции ОТК ЗАО «МЕТТЭМ-Технологии»;

- подготовлены лабораторные занятия по дисциплинам «Методы и техническое обеспечение контроля качества продукции»; «Экспертиза потребительских товаров»; «Формирование и оценка конкурентоспособности непродовольственных товаров».

Но введении работы обоснована актуальность исследования, сформулированы цели и задачи работы, обоснованы научная новизна и практическая ценность диссертации, изложены основные положения, выносимые на защиту.

Ь

В первой главе сделан' анализ проблемы питьевого водоснабжения населения России. Показано, что система водоснабжения технически и технологически устарела. Определены химические загрязнители свойственные водопроводной воде РФ: ионы токсичных металлов, летучие органические и гапогенорганические (тригалометаны) соединения, фенолы.

Охарактеризованы методы очистки воды используемые в БВУ: механическое безреагентное разделение (микро-, ультра-, гиперфильтрация), сорбция на углеродных активированных материалах, ионный обмен на ионнтах, электрохимическое окисление-восстановление. Сделан обзор и дано описание конструкций БВУ, в которых реализованы перечисленные методы очистки воды и их комбинации.

Вторая глава характеризует объекты и методы исследования. В ней изложены потребительские свойства БВУ. Определены объекты исследования, сущность выбора которых сводилась к следующему. Из ассортимента 1Н!У, предлагаемых потребителям розничными торговыми предприятиями России, были выбраны в качестве объектов исследования БВУ, пользующиеся наибольшим спросом покупателей. Это сорбционные БВУ «Аквафор 300В» (Американо-Российское СП «Аквафор»), «Барьер 4 Люкс» (ЗАО «МЕТТЭМ-Технологии», Россия), «Instapure - 2СЕ» со сменным картриджем «R 2СВ» («Teledyne water pik», США), «Brita Aqua Fine Standart» («GmB«Brita»», Германия), «Kenwood Cristal Fridge» со сменным картриджем «Hardxvater cartridge» («Kenwood», Англия).

Анализ нормативных документов (НД), прилагаемых к вышеуказанным БВУ, показал, что определить пригодность БВУ к эксплуатации в условиях РФ Ii сравнить нх потребительские свойства невозможно, так как приводимые в НД показатели потребительских свойств получены с помощью различных несопоставимых и, часто, необъективных методик исследования.

Это предопределило необходимость исследования эффективности функционирования БВУ и разработки для этого методики оценки функциональных свойств БВУ (с учетом специфики водопроводной воды России) в течение ресурса фильтрующих элементов (картриджей).

Разработанная нами методика заключается в следующем. Через БВУ пропускали водные растворы хлороформа - вещества моделирующего присутствие в воде летучих гапогенорганических соединений (ЛГС), в том числе тригапометанов, летучих органических соединений (ЛОС), а также водные растворы с ионами меди, имитирующими ионы токсичных металлов. Хлороформ и медь предписываются международным стандартом NSF 531994 "Drinking Water Treatment Units-Helth Effects.-NSF International Standart" в качестве модельных токсикантов при определении эффективности очистки воды БВУ. Их концентрации в модельных растворах (табл.1) соответствовали максимально возможным встречающимся в водопроводной воде и рекомендованы для испытаний БВУ нормативными документами.

Таблица 1.

Модельные загрязнители Моделируемые типы загрязнителей Концентрации загрязнителей в модельных растворах ПДК (норматив) затрязни-телей по СанПиН 2.1.4.559-96 Метод определения

Хлороформ Летучие органические соединения, тригалометаны 0,45 ± 0,09 мг/л 0,2 мг/л Газовая хроматография**

Ионы Меди Ионы токсичных металлов 2,0 ±0,1 мг/л 1 мг/л Спектрофо тометрия*

Ионы алюминия Ионы токсичных металлов 1,0 ±0,1 мг/л 0,5 мг/л Спектрофо тометрия

Ионы никеля Ионы токсичных металлов 0,2 ± 0,05 мг/л 0,1 мг/л Спектрофо тометрия

Для хлороформа и ионов меди характерны значения Г1ДК в водопроводной воде, превосходящие в 102-104 раз ПДК моделируемых ими

токсикантов, поэтому эти вещества более быстро, по сравнению с другими модельными токсикантами, насыщают сорбенты, что позволяет объективно оценить ресурсные возможности БВУ. Определение концентраций модельных токсикантов проводили в исходном модельном и очищенном растворе, затем рассчитывали эффективность очистки воды БВУ.

ЛГС и, в частности тригалометаны, наиболее распространенные токсичные соединения, присутствующие в водопроводной воде РФ, образуются при обеззараживании воды СЬ или его производными при водоподготовке. Наиболее типичными свойствами ЛГС обладает трихлорметан (хлороформ) --СНС1з, что проявляется в его ограниченной растворимости в воде, достаточно высокой полярности, небольшом размере молекулы. Это делает его типичным представителем не только ЛГС, но и летучих органических соединений (ЛОС), включающих соединения типа бензола, этилбензола, толуола, производных ксилола и др.

Повышенные концентрации токсичных металлов отмечаются в 11-25 % проб водопроводной воды разных регионов России. Их происхождение имеет в большинстве случаев антропогенный характер. Типичным представителем токсичных двухвалентных металлов (PbJ*;Hg2+;Cd2+;Zn2+;Mn2+,Ni2+) является медь. Эти металлы склонны к комплексообразованию и их поведение по отношению к какюнигам в этом отношении схоже Поэтому можно ожидать, в случае эффективной сорбции ионов меди фильтрующе-сорбирующеи загрузкой, БВУ будет обеспечивать и эффективную сорбцию других токсичных металлов.

Для подтверждения мою предположения мы провели исследование эффективности очистки воды БВУ «Барьер 4 Люкс» и «Brita Aqua Fine Standart» от ионов меди и никеля, относящегося к вышеуказанной группе комплексообразующнх токсичных металлов. Ионы никеля (П) попадают в

воду при сбросах сточных вод гальванических производств и практически не удаляется при водоподгатовке.

Кроме ионов меди и никеля, в качестве модельного токсиканта были применены ионы алюминия, представляющие группу 3-х и более валентных металлов. Алюминий попадает в воду в процессе водоподготовки, часто встречается в повышенных концентрациях и является сильно токсичным металлом. Для алюминия характерна способность присутствовать в водных растворах в мицеллярной форме, в виде гидроксо - А10НЬ и дигидроксо -А1(ОМ)2+ ионов, а также ввиде комплексного аниона [А1(ОН),|]'. Это позволяет моделировать все возможные формы других токсичных переходных металлов.

Результаты математико-статистической обработки показали наличие корреляционной связи эффективности очистки воды БВУ от ионов меди и никеля, от ионов меди и алюминия (табл.2). Это подтвердило наши предположения о правомочности применения меди как модельного токсиканта, характеризующего эффективность очистки воды БВУ от разных групп токсичных металлов.

Таблица 2.

Коэффициенты корреляции эффективности очистки воды БВУ от токсичных

металлов.

Наименование БВУ Коэффициенты корреляции (г) эффективности очистки воды от ионов:

меди и никеля меди и алюминия

«Барьер 4 Люкс» 0,0 0,97

«Brita Aqua Fine Standart» 0,85 0,7

Исследование сорбции ионов меди и алюминия БВУ "Аквафор 300В", "Барьер 4Люкс" (рис.2), "Brita Aqua Fine Standart" (рис.4) показало, что ионообменная емкость картриджей по ионам токсичных металлов выше номинальной емкости катионитной загрузки, особенно по ионам алюминия (в некоторых случаях более чем в 2 раза). Одна из причин - сорбция не

ю

только за счет ионного обмена, но и вследствии молекулярной сорбции катионов гидроксидом алюминия который образуется в процессе очистки. Этим же можно объяснить снижение производительности БВУ.

Установив возможность использования хлороформа и меди как модельных веществ, дальнейшие исследования БВУ мы проводили с модельными растворами, содержащими эти загрязнители.

Фактический ресурс картриджа БВУ рассчитывали по падению эффективности очистки воды. При получении эффективности очистки воды менее 50 % по любому вводимому модельному загрязнителю фактический ресурс являлся завершенным, поскольку при такой эффективности в полученной после БВУ воде концентрация загрязнителя выше ПДК. В третьей главе обсуждаются результаты экспериментального исследования функциональных свойств БВУ, которые позволили выявить изменения их показателей в течение ресурса картриджа БВУ и негативные явления, определяющие опасность применения устройств.

Установлены фактические ресурсы, в течение которых картриджи ¡¡13 У эффективно удаляют из водопроводной воды летучие органические соединения, тригалометаны и ионы токсичных металлов (Си^РЬ^Н^Сё^п^Мп^М^А!3*) (табл.3). У БВУ «Барьер 4 Люкс» фактический и заявленный ресурсы равны, «Вша» - фактический больше в 2 раза. Фактический ресурс картриджа БВУ «Аквафор-ЗООВ» по тригалометанам, летучим органическим соединениям составил 30 % от заявленного, по ионам меди и др. токсичным металлам 7,5 %. Это связано с недостаточной массой загрузки углеродного активированного волокна «Аквалси» (40+0,1 г), катионообменного волокна (0,9+0,1 г) и с вытекающим отсюда недостатком общей динамической ионообменной емкости (табл рис. 1,2)

Таблица 3.

Функциональные показатели БВУ и ресурс сменных картриджей. _

Наименование БВУ Ресурс картриджа и поддерживаемая эффективность очистки воды, дм3/ % Производительность, дм'/час

Фактический ресурс Заявленный изготовителем ресурс

По ЛОС и тригалометанам (по хлороформу) По ионам токсичных металлов (по меди) Абсолютный общий по совокупности ресурсов по ЛОС, тригалометанам и ионам токсичных металлов % фактического абсолютного ресурса от заявленного Ресурс и эффективность очистки воды по ЛОС, тригалометанам и ионам токсичных металлов заявленные изготовителями, дм3 % / %. Среднее значение показателя на протяжении ресурса картриджа

«Барьер4Люкс» 500 88-95 500 73-96 500 100 .500 95/85 10,6

«Вгка Ациа Рте 51апс1а11» 200 83-90 200 80-97 200 200 100 98/95 8,7

«АквафорЗООВ» 300 75-96 75 74 75 7,5 1000 99,5 / 98 18*

«Кеп\Уоо<Ь> с «Нагс1\\'а1ег cartridge» 100-150 86,795,6 150 не указана / 91 8,6

«11Ыариге 2 СЕ» с «агсв» 125 50-65,7 - ■ - 760 81 / не указана 171»

Примечания *- Производительность, рекомендованная изготовителем и поддерживавшаяся при испытаниях.

БВУ «Kenwood Cristal Fridge» с картриджем «Hardwater Cartridge» имеет высокую эффективность очистки воды и ресурс 150 дм3 по удалению ионов токсичных металлов, но неэффективно для удаления ЛОС и тригалометанов (табл.3, рис. 3,4), что вызвано недостаточным количеством загрузки активированного угля массой 9+0,1 г, следовательно, малой общей ионообменной емкостью, а также объемом 18±5 см3, занимаемым активированным углем, составляющим только 22% от общего объема смешанной загрузки картриджа, что не обеспечивает необходимую для эффективной очистки площадь поверхности контакта адсорбента с адсорбатом.

БВУ «Instapure 2 СЕ» с картриджем «R 2СВ» обладает достаточной эффективностью только для удаления ЛОС, тригалометанов на протяжении

125 дм1 ресурса (табл.3, рис. I). Для удаления токсичных металлов БВУ не предназначено изготовителем, очистка от них неэффективна Недостаточная эффективность очистки воды и связанный с этим короткий фактический ресурс по ЛОС и тригалометанам обусловлены высокой рекомендуемой изготовителем производительностью БВУ - 171 дм'/ч, сводящей к минимуму время контакта сорбента с адсорбатом. Изготовителем не учитывалась замедленная кинетика процесса сорбции на активированных углях. Поэтому при достаточном количестве активированного угля массой 55+0,1 г и занимаемом им объеме 130±5 см\ БВУ малоэффективно.

Исследования эффективности очистки воды БВУ включали в себя изучение влияния БВУ на органолептические показатели качества очищаемой водопроводной воды, в частности, на вкус и запах, что отражает способность БВУ удалять из воды растворимые органические соединения и ионные примеси, обусловливающие ее вкус и запах. В ходе эксперимента установлено, что все БВУ улучшают вкус и запах очищаемой воды на 1-2 балла, при запахе и вкусе исходной воды оцененным в 2-3 балла.

п

100

¡f! 80

s

d

S во

Л

ь

0

1 40

e « 20

N _ 1 1 _ , \

\ 1. ,. 2

3 - ' / 1

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Количество воды, дм:

Рис.1. Эффективность очистки воды от хлороформа БВУ

"Аквафор ЗООВ"-1,"Барьер 4 Люкс"-2, "Instapure 2 СЕ" с "R 2СВ" -3.

100

ВО

60

40

Ь

о

X т к

ÍZ

v ■в-

•в-

Г) 20

100

5Г • 2.1. 2.3. /

* íTT" Г**«- ¿ » 1

s 1

\ \ V и / лЧ I 1.2. \ — 22

"v.

200 300 400

Количество воды, д,чГ

500

600

Рис.2. Эффективность очистки воды БВУ

от ионов меди - 1.1 "Аквафор 300В". -2.1. "Барьер 4 Люкс" от ионов алюминия -1.2."Аквафор 300В". -2.2."Барьер 4 Люкс" от ионов никеля -2.3."Барьер 4 Люкс"

100

о - I I í—«■■■'■'—'—-—'—-—"——1—

О 20 ' 40 60 SO 100 120 140 160 180 200 220

Количество воды, дм? .

Рис.3. Эффективность очистки воды от хлороформа БВУ

"Brita Aqua Fine Staridart" с картриджем "Brita" -1,

"Kenwood Cristal Fridge" с картриджем "Hardwater Cartridge" -2.

О 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220

Количество воды, дм ' Рис.4. Эффективность эчистки воды БВУ

or номов меди "Brita Aqua Fine Standart"-1.1, "Kenwood Cristal Fridge" с "Hardwater cartridge" -2.1;

от ионов алюминия "Brita Aqua Fine Standart" -1.2, от ионов никеля "Brita Aqua Fine Standart" -1.3.

Проведено определение изменения БВУ pH воды (табл.4).

Таблица 4.

Изменение pH водопроводной воды БВУ в начале ресурса картриджей.

№ Объект получения пробы воды pH воды ± 0,05 ApH

1. "Аквафор 300В" 6,85 +0,15

2. "Барьер 4Люкс" 6,90 +0,20

3. "Brita Aqua Fine Standart" 6,25 -0,45

4. "Instapure 2CE" с "R2 CB" 6,95 +0,25

5. "Kenwood Cristal Fridge" с "Hardwater cartridre" 5,75 -0,95

6. Водопроводная вода 6,70

Анализ результатов изменения БВУ pH воды (табл.4) показал, что «Аквафор 300В», «Барьер 4 Люкс», «Brita Aqua Fine Standart», «Instapure 2CE» с картриджем «R2 CB» изменяют pH воды в пределах не ухудшающих ее качество. БВУ «Kenwood Cristal Fridge» с «Hardwater Cartridge» изменяет pH воды на 0,95 снижая ее качество ниже нормативного по СанПиН 2.1.4.559-96 (не менее 6,0). Это объясняется физико-химическими особенностями используемого в загрузке картриджа высокоактивного катионита в Н-форме, в результате обмена которого с растворенными в воде катионами на Н+-ионы происходит увеличение кислотности воды: 2[Кат]Н+Си2+->[Кат]зСи+2Н+ [1]

Кроме перечисленных показателей экспериментальные исследования включали определение производительности БВУ. В процессе отработки заявленного ресурса картриджей БВУ их производительность снижалась. 30-ти - 50%-ное снижение производительности происходило после выработки 60-70% заявленного ресурса. Отметим отличное от вышеизложенного поведение безнапорного БВУ «Барьер 4 Люкс» и напорного «Аквафор 300В». При пропускании через них рабочих модельных растворов алюминия производительность БВУ снижалась в 5-10 раз после пропускания 250 и 300 дм3 раствора, соответственно.

Установленный факт снижения производительности БВУ можно объяснить образованием воздушных пробок в верхней части картриджа, являющееся следствием высокого содержания в воде, заливаемой в БВУ, воздуха (в 1 дм3 воды содержит примерно 22,4 см3 воздуха). Контактируя с твердой поверхностью растворенный воздух частично переходит в свободную форму в виде микропузырьков. В процессе флотации происходит коалесценция пузырьков и образуются воздушные пробки.

Внутренний объем картриджа «Барьер 4 Люкс» равен 200 см3, «Brita» -135 см3, «Kenwood Hardwater Cartridge» - 130 см3. Коэффициент заполнения поперечного сечения картриджа составляет 0,9+0,95 и свободный объем картриджа составляет 10-20 см3. Учитывая, что в 1 дм5 воды содержится 22 см3 воздуха и если даже лишь 10 % его флотирует, уже после пропускания 10 дм3 воды свободный объем картриджа будет заполнен воздухом. Выход воздуха ограничивается размером отверстий в верхней части картриджа и отсутствием достаточного давления для преодоления вязкости воды.

Кроме этого, пропускающая способность снижается из-за повышения гидродинамического сопротивления фильтруклце-сорбирующего слоя, вследствие накопления в нем коллоидов металлов.

Вышеизложенное - основные причины "снижения производительности БВУ, приносящей неудобства в процессе эксплуатации,

Химическая безопасность БВУ не менее важна, чем эффективность функционирования. Эти устройства входят в перечень товаров длительного пользования, представляющих опасность для жизни н здоровья потребителей после определенного периода эксплуатации. У сорбционных БВУ опасность заключается в возможности выброса задержанных загрязнителей в воду. Принимая во внимание, что точное определение конца фактического ресурса исследованных БВУ для потребителя не представляется возможным, была исследована возможность вторичного загрязнения воды и определен выброс

токсикантов в воду после отработки картриджем БВУ заявленного ресурса. Результаты исследования проведенного на различных БВУ подтверждают это предположение. Так после пропускания через БВУ «Аквафор 300В» по окончанию фактического ресурса его картриджа 5 дм3 водопроводной воды фильтрующе-сорбируюшие материалы выделяли ионы меди, увеличивая их концентрацию в воде в 120 раз с превышением ПДК на 20 %. После пропускания 10 дм3 водопроводной воды выброс еще имел место, но концентрация меди в воде не превышала ПДК. Выбросы ионов меди в воду, вйроятно, связаны с тем, что концентрация ионов меди в слое фильтрующе-сорбирующей загрузки выше ее концентрации в водопроводной воде, что, согласно диффузионной теории, является причиной миграции ионов меди в очищаемую воду.

При пропускании через БВУ «Барьер 4 Люкс» по окончанию ресурса картриджа 10 дм3 водопроводной воды .концентрация ионов алюминия в ней повысилась в 7,5 раз и превысила на 84 % ПДК. БВУ «Brita Aqua Fine Standart» и «Аквафор 300В» выброс алюминия в воду не производили.

Расчеты количества алюминия, сорбированного БВУ, показали, что катионообменные волокна в «Аквафор 300В» сорбировали примерно в 2-4,5 раза больше, чем максимальная ионообменная емкость загрузки. В случае «Барьер 4 Люкс» фактическая сорбция превышала теоретическую, на 5-15 %. Превышение фактической сорбции над теоретическим значением сорбционной емкости может быть объяснено сорбцией алюминия в результате ионного обмена и молекулярной абсорбции. Указанные процессы обратимы, но во втором случае связи менее прочны и алюминий в молекулярной форме диффундирует в воду. Кроме того, при насыщении сорбента ионы алюминия не сорбируются и, вероятно, происходящая частичная пегггизация образовавшихся коллоидов приводит к их последующему выбросу.

Помимо выброса загрязнителей в воду, из фильтрующе-сорбирующих и конструкционных материалов БВУ возможна диффузия веществ, потенциально опасных для здоровья человека. Одним из таких веществ может быть серебро, которым аппретируется для предотвращения развития микрофлоры активированный уголь в картриджах «Барьер 4 Люкс», «Brita», «Kenwood Hard water Cartridge». Исследования проб воды показали, что ПДК ионов серебра превышена на 20 % только в воде очищенной БВУ «Kenwood Cristal Fridge» с «Hardwater Cartridge».

Так как сведения о других компонентах, возможно выделяемых БВУ в воду, отсутствуют, была проведена интегральная оценка токсичности воды методом биотестирования. Токсический эффект определяли по изменению люмиферазной активности светящихся бактерий in vivo (табл.5).

Таблица 5.

Токсичность воды, установленная биотестированием с использованием _ бактерий in vivo и прибора «Биотоке»._

Объект получения пробы Индекс токсичности, % *

Экспозиция 30 мин.

«Аквафор 300В» 13,2 Не токсична

«Барьер 4 Люкс» 11,22 Не токсична

«Brita» -13,7 Токсична

«Instapure 2СЕ» с «R2CB» 8,16 Не токсична

«Kenwood» с «Hardwater cartridge» 25,5 Токсична

Водопровод 27,04 Токсична

Примечание: * Индекс токсичности -отношение разности интенсивности свечения контроля н опыта к интенсивности свечения в контроле.

Полученные индексы токсичности проб воды (табл.5) показали

токсичность водопроводной воды. При пропускании ее через БВУ «Brita

Aqua Fine Standart» и «Kenwood» с «Hardwater cartridge» токсичность воды

снижается недостаточно. БВУ «Аквафср 300 В», «Барьер 4 Люкс», «Instapure

2 СЕ» с «R 2 СВ» позволяют удалить токсический эффект воды. Таким

образом, исследованные БВУ не увеличивают токсичность воды.

Проведена оценка качества БВУ, пригодных для доочисткн

водопроводной воды большинства регионов России: «Ахвафор 300В»,

и

«Барьер 4 Люкс» и «Brita». БВУ «Kenwood» с картриджем «Hardwater Cartridge» и «Instapure 2 СЕ» с картриджем «R2CB» не показали требуемой универсальности и нерациональны в применении, так как, не удаляют с необходимой эффективностью ЛОС, ЛГС (тригалометаны) и ионы токсичных металлов - которые являются наиболее распространенными, опасными примесями водопроводной воды.

Рассчитанный с учетом фактического ресурса интегральный показатель качества БВУ, значение которого представляет цену доочишеиной БВУ воды, составляет для «Аквафор 300В» - 1 руб/дм3, «Барьер 4 Люкс» - 0,25 руб/дм3, «Brita Aqua Fine Standart» -1 руб/дм3. Это свидетельствует об экономичности эксплуатации БВУ «Барьер 4 Люкс» превосходящей в 4 раза по экономичности «Аквафор 300В» и «Brita Aqua Fine Standart».

Помимо интегральной оценки проведена комплексная оценка качества БВУ методом средневзвешенных величин и оценен уровень качества (табл.6).

Таблица 6.

Значение единичных показателей качества БВУ.__

Наименование единичных показателей Коэффициенты весомости, mi «Аквафор 300В» V

Качества бытовых водоочистных устройств Базовые показатели 2 2 Ч о. и А а- ш «Brita Aqua Fit

Эффективность очистки воды от: - ЛГС (тригалометанов), ЛОС, % 2,43 98,9 96 90,2 78/

Эффективность очистки воды от: 1.9 97,8 75 85 90

-ионов меди и др. токсичных металлов, %

Средняя производительность, дм'/ч 10,6 18* 10,6 8,7

Фактический ресурс картриджа, дм 2,14 500 75 500 200

Эффект улучшения запаха воды, балл 1,02 2,76 2,32 2,68 2,7 i

Эффект улучшения вкуса воды, балл ' 1,21 2,36 2,04 2,36 2,32

Примечание: * - производительность рекомендованная изготовителем, поддерживавшаяся при испытаниях.

Эксперты определили степень значимости исследованных показателен

(табл.6). По их мнению, наиболее значимыми для БВУ эксплуатируемых на

24

территории РФ явились эффективность очистки воды от летучих органических соединений и тригалометанов, ионов токсичных металлов и фактический ресурс картриджа. Наименее значимыми показателями эксперты сочли эффект улучшения вкуса и запаха полученной воды.

Комплексный показатель качества БВУ составил для «Аквафор 300В» 8,25 ед.кач. (на 17,5 % ниже базового), «Барьер 4 Люкс» 9,5 ед.кач. (на 5 % ниже базового), «Brita Aqua Fine Standart» 8,22 ед.кач. (на 17,8 % ниже базового)..

Сопоставление комплексного показателя качества БВУ с ценой полученной с помощью них воды показали, что БВУ «Барьер 4 Люкс» обладает более высоким уровнем качества по сравнению с «Аквафор 300В» и «Brita Aqua Fine Standart» и экономичностью, превосходящей их в 4 раза. БВУ «Аквафор 300В» и «Brita Aqua Fine Standart» имеют различающийся на

0.4.% уровень качества при одинаковых затратах потребителя на питьевую воду.

ВЫВОДЫ

1. Изучение покупательского спроса на БВУ, реализуемые населению предприятиями розничной торговли Росссии, выявило, что наибольшим спросом у покупателей пользуются БВУ: «Аквафор 300В», «Барьер 4 Люкс», «Instapure - 2СЕ» с картриджем «R 2СВ», «Brita Aqua Fine Standart», «Kenwood Crista! Fridge» с картриджем «Hardwater cartridge».

2. Анализ нормативных документов этих БВУ позволил установить, что указываемые в этих документах функциональные показатели и данные о ресурсе не позволяют потребителю сравнить их между собой и оценить эффективность использования БВУ в конкретных условиях, с учетом особенностей региона.

3 Разработана экспресс-методика оценки функциональных свойств сорбционных БВУ с учетом специфики качества водопроводной воды большинства регионов России, заключающаяся в ресурсных испытаниях

it

БВУ на эффективность очистки воды от модельных загрязнителей, имитирующих присутствие в воде летучих органических и галогенорганических соединений, а также ионов токсичных металлов.

4. Исследования БВУ по разработанной методике позволило установить: в картриджах со смешанным слоем загрузки

(катионит+активиро ванный уголь) сорбция токсичных компонентов происходит в результате ионного обмена и молекулярной сорбции;

ноны меди (П) можно использовать как тест-ионы для определения сорбции других токсичных ионов.

5. Использование экспресс-методики для оценки эффективности функционирования БВУ «Аквафор 300В», «Барьер 4 Люкс», «Instapure -2СЕ» с картриджем «R 2СВ», «Brita Aqua Fine Standart», «Kenwood Cristal Fridge» с картриджем «Hardwater cartridge» позволило установить, что:

- БВУ имеют расхождения между заявленным и фактическим ресурсом: у "Аквафор - 300 В" фактический ресурс меньше заявленного (1000 дм3) на 92,5 %, у "Brita Aqua Fine Standart" фактический ресурс больше заявленного (100 дм3) на 100 %. У БВУ "Барьер - 4 Люкс" фактический и заявленный ресурс (500 дм3) совпадают;

при эксплуатации БВУ после завершения фактического ресурса происходит выброс загрязнителей в воду, то есть их десорбция; наибольшая опасность выброса загрязнителей в воду характерна для БВУ с катнонообменными волокнами «Аквафор - 300 В» и «Барьер 4 Люкс»;

- фактический ресурс БВУ составляет для «Аквафор 300В» - 75 дм3, «Барьер 4 Люкс» - 500 дм3, «Brita Aqua Fine Standart» - 200 дм3.

6. БВУ «Instapure 2 СЕ» с «R 2CB» и «Kenwood Cristal Fridge» с «Hardwater Cartridge» нецелесообразны- для использования на территории РФ, так как эти устройства не удаляют находящиеся в воде летучие органические соединения, либо токсичные металлы.

7 Проведенная оценка БВУ, пригодных для эксплуатации в РФ, путем расчета интегрального показателя с учетом фактического ресурса картриджем БВУ и затрат на приобретение и эксплуатацию устройств, показала, что Г>ВУ «Барьер 4 Люкс» наиболее рационально в применении, так как цена I дм1 доочншеннон им водопроводной воды составляет для потребителя 25 коп., что в 4 раза меньше, чем цена-воды доочищенной БВУ "Аквафор - 300 В" и «Brita Aqua Fine Standart».

8. Оценка уровня качества изученных БВУ методом средневзвешенных величин показала, что все БВУ имеют уровень качества ниже базового, в частности, «Барьер 4 Люкс» на 5%, «Аквафор 300В» на 17,5 %, «Brita Aqua Fine Standart» на 17,8 %.

9. Для повышения безопасности эксплуатации БВУ «Аквафор 300В», «Барьер 4 Люкс» требуется их дальнейшее усовершенствование; в частности, замена химически небезопасных катионообменных волокон другими кашоннгами, i ранулированными модификациями.

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в работах: I Калачев СЛ., Валова В.Д., Петршце Ф А. Группировка БУОВ по методам очистки воды -Сб. науч. ст. проф. - преп. состава и аспирантов университета по итогам работы за 1996 г. Проблемы развития потребительской кооперации в условиях проводимых экономических реформ -М.:МУПК,-1997.-Ч.П -с.101. 2. Калачев СЛ., Петршце Ф.А. Характеристика бытовых устройств очистки воды. - Сб. науч. ст. проф. - преп. состава и аспирантов университета по итогам работы за 1996 г. Проблемы развития потребительской кооперации в условиях проводимых экономических реформ.-М.:МУПК,-1997.-Ч.ГГ -с.103 3 Калачев СЛ., Петршце ФА., Валова ВД Функциональные свойства сменных фильтрующих элементов бытовых устройств очистки воды. -Сб. науч. трудов проф. - преп. состава н аспирантов университета по итогам

2.1

работы за 1997 г, Потребительская кооперация: от тактики выживания к

4. Калачев С Л., Валова В.Д., Петрище Ф.А. Об особенностях методики экспериментального исследования функциональных возможностей бытовых водоочистителей. -Сб. науч. трудов проф. - преп. состава и аспирантов университета по итогам работы за 1997 г. Потребительская кооперация: от тактики выживания к стратегии роста. -М.: МУПК, -1998. -Ч.У. -с. 140-141.

5. Калачев С.Л., Валова В.Д., Мазалецкая Л.И. Эффективность очистки воды бытовыми водоочистными устройствами//Водоснабжение и санитарная техника. - 1998. -№4, -с.24-26..

6. Калачев С.Л., Валова В.Д., Петрище Ф.А. Безопасность потребления бытовых водоочистных устройств. -Матер, междунар. научно-практической конференции «Концепция развития товароведения и качество подготовки товароведов на современном этапе». -М.: МУПК, -1999. -с.123.

7. Калачев С.Л., Штамм Е.В., Козлова Н.Б. Оценка химической безопасности бытовых водоочистных устройств биотестированием по показателю токсичности. -Матер, междунар. научно-практической конференции «Концепция развития товароведения и качество подготовки товароведов на современном этапе». -М.: МУПК, -1999. -с.124.

8. Калачев СЛ., Петрище Ф.А., Валова В.Д. О проблеме химической безопасности водоочистных устройств, при завершении фактического ресурса. -Матер, междунар. науч.-лрактич. конференции «Концепция развития товароведения и качество подготовки товароведов на современном

стратегии роста. -М.: МУПК, -1998. -Ч.У. -с.138-139.

этапе». -М.: МУПК, -1999. -с.125 - 126.

уб7"

Подписано к печати 20. 0 5". Заха.» Лй 2 1 ОЛъм 1,5" ,11. Л. Тираж 1 ОО »*«•

Типографии ЦУМКа Цснтросокиа



V /-'.V

ЦЕНТРОСОЮЗ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПОТРЕБИТЕЛЬСКОЙ КООПЕРАЦИИ

На правах рукописи

КАЛ АЧЕВ СЕРГЕИ ЛЬВОВИЧ ,,

V

ОЦЕНКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ БЫТОВЫХ ВОДООЧИСТНЫХ

УСТРОЙСТВ

Специальность 05.19.08 «Товароведение промышленных товаров и сырья легкой промышленности»

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор

Петрище Ф.А.

1

доктор технических наук, академик РАВН, Маслюков А.П., Консультант:

заслуженный деятель науки России, доктор химических наук, профессор ВаловаВ.Д.

Москва - 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений 4

Введение 5-10

ГЛАВА 1. ПОТРЕБНОСТЬ И ПОТРЕБЛЕНИЕ БВУ 11-49

1.1. Проблема питьевого водоснабжения населения 11-20

1.2. Методы очистки воды и характеристика фильтрующе-сорбирующих компонентов и процессов 20-40 1.2.1. Сорбционный метод очистки воды 21 -30 1.2.2.Электрохимический метод очистки воды 30-32 1.2.3. Безреагентное механическое разделение 32-40

1.3. Характеристика БВУ различных конструкций и комбинаций

методов очистки водопроводной воды 40-49 ГЛАВА 2. ВЫБОР ОБЪЕКТОВ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ

ИССЛЕДОВАНИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ И

ХИМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ БВУ 50-77

2.1. Объекты исследования 50-53

2.2. Функциональные свойства, химическая безопасность БВУ и методы их исследования 53-77

2.2.1. Функциональные свойства и химическая безопасность БВУ 53-55

2.2.2. Методы исследования 55-77 ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ И ХИМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ БВУ 77-116 3.1. Эффективность функционирования БВУ 77-98

3.1.1. Эффективность очистки воды БВУ и ресурс 77-89

3.1.2. Эффект улучшения БВУ органолептических свойств воды

(вкуса и запаха) 90-94

3.1.3. Влияние БВУ на рН очищаемой воды 94-95

3.1.4. Изменение производительности БВУ в процессе эксплуатации 95-98

3.2. Результаты исследования химической безопасности БВУ 98-106

3.2.1. Возможность выброса БВУ ранее задержанных загрязнителей 99-103

3.2.2. Результаты исследования выброса БВУ ионов серебра в очищаемую воду 103-105

3.2.3. Результаты исследования влияния БВУ на токсичность воды методом биотестирования 105-106

3.3. Функциональные возможности и оценка качества бытовых водоочистных устройств 106-116 Выводы 117-118 Литература 119-132 Приложения

!

Список сокращений БВУ - бытовое водоочистное устройство. ВОЗ - Всемирная Организация Здравоохранения. ГОСТ - государственный стандарт. ЕРА - Агенство по охране окружающей среды. ЛГС - летучие галогенорганические соединения. ДОС - летучие органические соединения. ПАВ - поверхностно-активные вещества. ПДК - предельно допустимая концентрация. РФ - Российская Федерация. Рф.э - ресурс фильтрующего элемента.

СанПиН - санитарно-эпидемиологические нормы и правила. СОЕ - сорбционная емкость.

GMP - благоприятная, практически достижимая концентрация. MAC - максимально допустимая концентрация. Эф. оч. - эффективность очистки.

Введение.

Потребление питьевой воды, является физиологической потребностью человека, которая, в соответствии с теорией Маслоу, имеет приоритет в удовлетворении перед другими потребностями [1].

От качественного состава питьевой воды зависит здоровье человека. Потребление питьевой воды с высоким уровнем химического и микробиологического загрязнения является причиной развития 80 % заболеваний человека [2].

Природная вода, в силу своих физико-химических особенностей, содержит разнообразные примеси [3]. Поэтому вода, из водоемов водозабора насыщена загрязняющими веществами, которые имеют природное и антропогенное происхождение. Водоочистные сооружения из-за несовершенства технологий водоочистки не способны полностью их удалить. Водопроводные коммуникации, подающие воду населению, часто являются причиной ее загрязнений. Все это приводит к тому, что действующая в стране система водоснабжения населения находится в плохом состоянии [4]. Поэтому каждый второй житель России потребляет питьевую воду, не соответствующую по ряду показателей нормативным требованиям [5, 6].

Для приведения системы питьевого водоснабжения в эффективное рабочее

состояние требуется комплексный подход, заключающийся в законодательном

I

и нормативном регулировании деятельности в области нормирования и контроля качества воды, техническом переоснащении систем водоподготовки и водоподачи потребителю, экономическом стимулировании проводимых работ. Реализация этих мероприятий требует длительного времени и огромных капиталовложений.

Альтернативным путем обеспечения населения питьевой водой является продажа бутилированной питьевой воды. В России уже налажено производство и распространение этого вида продукции. Но для большей части населения страны это экономически неприемлемо. Цена 1 литра бутилированной воды

составляет в среднем около 5-7 рублей, по данным ВОЗ человеку необходимо 2-3 литра питьевой воды в день. Таким образом, семья из трех человек, используя бутилированную воду для питьевых целей и приготовления пищи, вынуждена затрачивать в месяц 1350 - 1890 рублей, что является значительной частью семейного месячного дохода.

Существует еще один альтернативный путь получения питьевой воды -использование бытовых устройств доочистки питьевой воды в местах ее непосредственного потребления: в домах, квартирах, лечебно профилактических, детских дошкольных и школьных учебных заведениях, предприятиях пищевой промышленности и общественного питания.

В настоящее время бытовые водоочистные устройства (БВУ) для доочистки

водопроводной воды получили широкое распространение в большинстве

„ И

развитых стран мира. По оценке специалистов, за последние два года мировой

объем продаж БВУ составил 7 млрд. $ [7]. Однако, учитывая высокое качество

очистки водопроводной воды от токсичных примесей на станциях водоочистки

за рубежом, назначением большинства импортируемых в Россию

водоочистителей является улучшение органолептических показателей

водопроводной воды.

В нашей стране до недавнего времени БВУ широкого применения не имели [8]. На территории бывшего СССР распространение получил единственный бытовой водоочиститель "Родник" [9]. Фактически, он только обеспечивал улучшение органолептических свойств водопроводной воды и низкоэффективную очистку от некоторых органических примесей. Однако, учитывая специфику водопроводной воды большинства регионов России, содержащей значительное количество различных токсических веществ [3, 5,10, 11], БВУ, предназначенные для применения в России, должны обладать универсальностью и обеспечивать не только улучшение органолептических показателей, но и устранение из воды токсических примесей.

В последние 10 лет в нашей стране розничными торговыми предприятиями реализуется большое количество БВУ, производимых как в России, так и за рубежом. Их назначением является доочистка водопроводной воды от различных типов примесей. Эффективность их эксплуатации, в первую очередь, определяется качеством получаемой с их помощью, воды. Питьевая вода обладает высочайшей потребительной ценностью, находящейся в зависимости от ее качества. Качественный состав питьевой воды определяет степень ее полезности для человека [12]. Как показала практика, БВУ в разной степени обладают способностью изменять качественный состав воды, повышая или понижая, тем самым, ее потребительную ценность (стоимость). Их способность изменять качественный состав воды определяется функциональными свойствами. Информацию об этих свойствах потребитель получает из паспортов, руководств по эксплуатации БВУ или рекламных материалов, в которых указаны основные показатели функциональных свойств и ресурс БВУ. Но, необходимо отметить, что значения этих показателей, изготовители получают в различных условиях испытаний, так как в России нет единого нормативного документа, определяющего требования к методам их испытаний и контролю качества [13, 14]. Таким образом, информация, предоставляемая изготовителями, не позволяет сравнивать функциональные

свойства различных БВУ в процессе их эксплуатации. Это делает

i

невозможным, объективную оценку БВУ и их правильный выбор при покупке [15, 16, 17]. Еще 111 лет назад Ф.Ф. Эрисман обратил внимание на необходимость оценки функционирования «разнообразных приспособлений, которые употребляются для фильтрации воды в небольших размерах - в домашнем обиходе» [18]. За рубежом проблема объективной оценки функциональных характеристик БВУ решается посредством их испытаний в соответствии с международными стандартами [14] NSF 53-1994. Drinking Water Treatment Units - Helth Effects. - NSF International Standart [19] и ANSI/NSF 421988. Drinking Water Treatment Units - Aesthetic Effects. - American National

Standart/NSF International Standart [20]. Однако эти стандарты не приняты в Российской Федерации и не гармонизованы с существующими нормативными документами по сертификации бытовых водоочистных устройств.

Таким образом, актуальность настоящей работы обусловливается практической значимостью результатов исследований функциональных свойств БВУ, пользующихся наибольшим спросом на потребительском рынке, с учетом специфики водопроводной воды Российской Федерации.

Цель работы: изучение функциональных свойств БВУ, пользующихся наибольшим спросом на потребительском рынке РФ, изменения их показателей в процессе эксплуатации и оценка пригодности БВУ к эксплуатации в условиях РФ.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- изучить ассортимент БВУ реализуемых в России и выявить модели БВУ, пользующиеся наибольшим спросом населения;

- определить основные подходы к исследованию функциональных свойств БВУ, на основании чего разработать наиболее простую и информативную методику их исследования;

- пользуясь разработанной методикой оценить значения основных функциональных показателей различных моделей БВУ и их изменения в процессе эксплуатации;

i

- провести сравнительную оценку функциональных свойств и химической безопасности сорбционных БВУ, на основании чего выявить модели БВУ, наиболее рациональные для использования в РФ.

Научная новизна работы:

разработана экспресс-методика исследования функциональных свойств сорбционных БВУ с учетом специфики качества водопроводной воды большинства регионов России, использование которой позволило в сопоставимых условиях определить показатели, характеризующие

функциональные свойства сорбционных БВУ, пользующихся наибольшим спросом на потребительском рынке РФ;

установлено наличие выброса БВУ загрязнителей при их эксплуатации после окончания фактического ресурса;

впервые использовано биотестирование на гидробионтах для определения токсичности воды полученной с помощью БВУ. Автор выносит на защиту:

- экспресс-методику оценки функциональных свойств сорбционных БВУ;

- результаты исследований функциональных свойств сорбционных БВУ "Аквафор-300 В", "Барьер-4 Люкс", "Brita", "Instapure-2CE" со сменным фильтрующим элементом «R 2СВ», "Kenwood Crystal Fridge" со сменным фильтрующим элементом "Hardwater Cartridge";

- закономерности изменения эффективности очистки воды от ионов алюминия, меди, никеля, хлороформа на протяжении ресурса фильтрующего элемента БВУ и влияние БВУ на органолептические свойства водопроводной воды по показателям: вкус, запах и кислотность на протяжении ресурса фильтрующего элемента БВУ;

- результаты исследования химической безопасности БВУ по влиянию на токсичность полученной воды и выбросу ранее задержанных токсикантов.

Практическая значимость работы состоит в получении сопоставимых

!

результатов, характеризующих функциональные свойства БВУ, эксплуатируемых на территории России, доведения их до сведения потребителей, а также во внедрении методики оценки функциональных свойств сорбционных БВУ. Апробация и внедрение:

- основные положения диссертационной работы обсуждались на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Московского университета потребительской кооперации (1997-1998 г.г.), заседаниях кафедры товароведения непродовольственных товаров

Московского университета потребительской кооперации (1996-1999 г.г.), Международной научно-практической конференции «Концепция развития товароведения и качество подготовки товароведов на современном этапе» (Москва, 1999 г.);

- разработанная нами экспресс-методика оценки функциональных свойств сорбционных БВУ получила применение в контроле качества готовой продукции ОТК ЗАО «МЕТТЭМ-Технологии»;

- подготовлены лабораторные занятия по дисциплинам «Методы и техническое обеспечение контроля качества»; «Экспертиза потребительских товаров»; «Формирование и оценка конкурентоспособности непродовольственных товаров».

Работа выполнена на кафедре товароведения непродовольственных товаров Московского университета потребительской кооперации.

и

ГЛАВА 1. ПОТРЕБНОСТЬ И ПОТРЕБЛЕНИЕ БВУ. 1.1. Проблема питьевого водоснабжения населения.

Мировое сообщество в конце XX столетия приходит к выводу, что угроза его существованию таится в катастрофической экологической, ситуации. Одно из наиболее серьезных опасений вызывает влияние на здоровье населения потребление недоброкачественной питьевой воды. Высокие требования к качеству питьевой воды обусловлены ее особой ролью, как одного из основных элементов жизнеобеспечения человека [5].

В природе вода взаимодействует со многими металлами, неметаллами, солями, оксидами и совершенно чистой не встречается. Имея хорошую растворяющую и ионизирующую способностью по отношению к полярным и ионогенным веществам, вода, как правило, содержит растворенные примеси, а также взвешенные частицы и различные виды бактерий, вирусов и простейших [3, 21, 22]. Содержание в воде различных типов примесей создает проблемы с ее потреблением в бытовых и производственных целях. Еще древние греки указывали на то, что вода может способствовать распространению болезней. Гиппократ, правозвестник медицинской этики, советовал кипятить или фильтровать загрязненную воду, прежде чем пить ее [23].

Длительное использование питьевой воды с высоким уровнем загрязнения веществами природного и антропогенного характера является одной из причин развития заболеваний у человека. По данным Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) 80 % заболеваний возникают из-за низкого качества питьевой воды [2]. «Отставание» России от развитых стран по средней продолжительности жизни и повышенная смертность (особенно детская), в основном, связаны с потреблением недоброкачественной воды.

Обеспечение населения России качественной питьевой водой является для многих регионов страны одной из приоритетных проблем, решение которой

необходимо для улучшения условий деятельности и сохранения здоровья людей [4].

Действующая в стране система водоснабжения населения находится в чрезвычайно плохом состоянии. Более 40 % водопроводов с забором воды из поверхностных водных источников, обеспечивающих 68 % водопотребителей в городах и поселках городского типа и около 10 % в сельской местности, не имеют необходимого комплекса водоочистных сооружений; по многим водозаборам не соблюдаются режимы санитарной охраны [4]. Каждый второй житель вынужден использовать для питьевых целей воду, не соответствующую по ряду показателей нормативным требованиям.

Процесс получения и подачи населению питьевой воды с нормированными параметрами зависит от ряда факторов, основными из которых являются: состояние источников водоснабжения, состояние централизованных станций подготовки питьевой воды и водопроводных сетей, уровень лабораторного контроля за качеством воды на всех этапах ее подготовки и подачи населению

[5].

Основным источником питьевого водоснабжения Российской Федерации является речной сток, средние ресурсы которого составляют 422622 км3, при значительной неравномерности его распределения по территории страны.

Другим источником питьевого водоснабжения служат подземные воды,

1

потенциальные эксплуатационные ресурсы которых превышают 300 км3 в год.

Почти в половине городов России с населением свыше 100 тыс. человек централизованное водоснабжение либо полностью основано на поверхностных водах, либо оно составляет 90 % в балансе водопотребления [4].

Качество вод с «открытым зеркалом» в России в большинстве случаев не отвечает нормативным требованиям и оценивается как неудовлетворительное, почти для всех видов водопользования. Так как поверхностные воды практически не защищены от загрязнения, вода открытых водоемов обычно загрязнена органическими веществами природного происхождения и отходами,

попадающими с бытовыми и промышленными сточными водами. Кроме того, состав воды природных источников подвержен сезонным колебаниям, особенно во время паводков, поэтому население городов, потребляющих воду из открытых водоисточников, находится под