"Московская правда", Москва, 3 апреля 2025 06:00
К 2012 году Мосводоканал принципиально изменил схему обеззараживания воды - вместо хлора стал применять жидкий раствор гипохлорита натрия (NaOCl). Поскольку вещество это для нужд города требуется в очень больших количествах, был построен целый завод.
- Изначально ставилась задача возвести на юго-востоке Москвы предприятие, которое было бы способно полностью удовлетворить потребность всей системы водоснабжения города в высококачественном химическом реагенте, соответствующем лучшим международным стандартам, - говорит Антон Григорьев, генеральный директор АО "ВТЕ ЮГО-ВОСТОК". - И эта задача успешно решена. Завод был построен по инвестиционному контракту с соблюдением экологических стандартов, автоматизирован и оснащен самым современным оборудованием. Решение о строительстве завода было принято в 2007 году. Конкурс выиграла немецкая фирма WTE Wassertechnik Gmb, которая уже в 2008-м приступила к строительству. После модернизации 2015 года завод стал производить еще и соляную кислоту - побочный продукт, образующийся при электролизе соляного раствора. Кроме того, завод производит еще каустическую соду и противогололедные реагенты. И все это на одном и том же материале: для производства гипохлорита натрия требуется поваренная соль, она же является главным ингредиентом реагентов.
А к 2012 году была завершена реконструкция станций водоподготовки, ведь хлор и гипохлорит требуют совершенно разного оборудования и разной логистики.
В чем заключается эта разница и какие процессы превращают обыкновенную поваренную соль в гипохлорит натрия, рассказал заместитель генерального директора по производству Александр Шодмонов:
- Хлор - это постоянные проблемы с транспортировкой и хранением. Жидкий хлор - высокотоксичное вещество. В Москву его доставляли в цистернах по железной дороге. Оборудование для хранения хлора сложное: его необходимо хранить либо в специальных "танках", либо в стальных баллонах под высоким давлением. Особые требования предъявляются и к складам хлора: они должны располагаться в низине и так, чтобы преобладающие ветры дули в сторону от населенного пункта.
Понятно, что в окрестностях мегаполиса, окруженного большим количеством городов-спутников, соблюсти эти требования практически невозможно.
В отличие от хлора, гипохлорит натрия - жидкость. Хлор в нем находится в связанном состоянии. Да, тоже могут быть утечки. Но их последствия можно буквально смыть самой обыкновенной водой.
ИЗ ВСЕХ СПОСОБОВ ГОДИТСЯ ТОЛЬКО ОДИН
Сила Сибири - так в шутку сотрудники завода называют бассейны с солью. Соль сюда привозят аж из Иркутской области в больших мешках. Затем сгружают в бассейны и подают туда воду. Разумеется, горячую - около 70 градусов по Цельсию. Получается очень насыщенный солевой раствор, который идет на дальнейшую обработку. Для начала его нужно очистить. Потому что в обычной соли, кроме NaCl, есть еще примеси магния, кальция и железа. Для этого используется так называемая катионитная смола. Глазами химика процесс выглядит так: Na+ + Ca2+ → R2 - Ca2+ + 2Na+ Na+ + Mg2+ → R2 - Mg2+ + 2Na+ Сквозь специальные окошки в колоннах хорошо видно, как вырабатывается ресурс у смолы. Чем больше она отберет катионов, тем сильнее сжимается и тем меньший объем занимает. Но ничего страшного. Потом ее промоют, смоляные шарики расправятся, набухнут и будут готовы снова принимать в себя ионы кальция и магния.
- Способов получения гипохлорита натрия несколько. На заводе применяется метод получения с помощью электролиза. Причем катодное и анодное пространство разделяется ионообменной мембраной. Если коротко, то с мембраной безопасно, эффективно и дорого, - поясняет Александр Шодмонов. - Есть электролизеры без мембраны. В этом случае образуется газ - хлор, водород и кислород, вместе это дает гремучую смесь. Такой способ дешев, но крайне опасен и неэффективен. С помощью мембранного электролизера мы можем получать не только гипохлорит натрия, но и соляную кислоту.
ЛЕГКО ЛИ ПЕРЕЙТИ С ХЛОРА НА ГИПОХЛОРИТ НАТРИЯ?
Переход обеззараживания воды с хлора на гипохлорит, по словам Александра Шодмонова, потребовал кардинальной перестройки всей инфраструктуры. Одно дело - опасный газ, другое - безопасная жидкость. В первом случае - баллоны из легированной стали и титана под высоким давлением с крепкой арматурой. Во втором - можно обойтись пластиковыми емкостями и пластиковыми же трубами.
- Перевозить гипохлорит на большие расстояния не получится, - объясняет Александр Шодмонов. - Особенно летом, в жару. Его проще и дешевле делать на месте. Наш завод может полностью покрыть запросы такого мегаполиса, как Москва. Но везти нашу продукцию, допустим, в Новгород или Архангельск смысла особого нет.
- Кроме Москвы, гипохлорит натрия применяют еще в Санкт-Петербурге и практически во всех городах Поволжья, - рассказывает начальник отдела реализации и развития Алексей Ступин. - В основном на него переходят города, которые используют поверхностные водные источники. В них много органики, которую хорошо убирать гипохлоритом.
Завод по производству гипохлорита полностью автоматизирован. Штат предприятия на сегодняшний день составляет 108 человек. Средний возраст работающих - 36 лет, из них с высшим образованием - 74 человека, со средним профессиональным - 16, с начальным профессиональным - 18.
Завод производит синтетическую техническую соляную кислоту (HCl), которая практически не содержит примесей, что значительно расширяет диапазон ее возможного применения. Каустическая сода (NaOH)производится методом мембранного электролиза на электролизерах. Полученный продукт отличается от других видов, изготовленных с применением устаревшей диафрагменной или ртутной технологии. В нем гарантированно отсутствуют асбест, ртуть, а также опасные примеси тяжелых металлов. Концентрация NaOH в товарном продукте составляет 32%.
Важным направлением деятельности АО "ВТЕ ЮГО-ВОСТОК" является производство жидкого противогололедного реагента ХКМ БС. В зимнее время в Москве им обрабатывают автомобильные дороги. Он изготавливается на основе хлористого кальция и натрия.
Выпускаемые объемы позволяют полностью удовлетворять потребности города. Эффективность его применения подтверждена многочисленными исследованиями.Завод выпускает в год 36 000 тонн соляной кислоты (HCl), 20 000 тонн гипохлорита натрия (NaOCl), 40 000 тонн едкого натра (NaOH).
КАК ОТКРЫЛИ ГИПОХЛОРИТ?
Шведский химик Карл Вильгельм Шееле открыл хлор в 1774 году. В природе этот сильный окислитель встречается только в соединениях. Он реагирует со всеми веществами и элементами, которые встречает на своем пути. А растений, которые бы его фотосинтезировали, как кислород, эволюция почему-то не придумала. И хорошо, что не придумала, а то была бы у нас хлорная атмосфера и зеленое небо над головой.
Очень быстро обнаружилось, что водный раствор этого газа обладает отбеливающими свойствами. В 1778 году французский химик Клод Луи Бертолле пропустил хлор сквозь водный раствор поташа. Получилась жидкость под названием Eau de Javel - жавелевая вода, водный раствор солей калия хлорноватистой и соляной кислот. Она быстро стала популярным средством для отбеливания, однако ненадолго. В 1820 году французский фармацевт Антуан Лабаррак придумал заменить поташ на более дешевую каустическую соду. Дело в том, что поташ добывали из золы, на золу пережигали леса, а леса возобновляются не так быстро, как хотелось бы. Получилась лабарракова вода - уже знакомый нам гипохлорит натрия. Лабарракова вода вытеснила жавелевую воду и стала популярным и весьма распространенным средством для отбеливания и дезинфекции.
СТРАСТИ ПО ОБЕ СТОРОНЫ МЕМБРАНЫ
Под воздействием тока положительный натрий, соблазненный притягательной отрицательностью гидроксила, покидает хлор и мигрирует сквозь мембрану. Покинутый хлор зеленеет от злости и комбинируется в стандартные молекулы Cl2 - окисляется. А натрий, слившись в экстазе с гидроксилом, образует едкий натрий NaOH. Но это ненадолго.
Раствор соли, существенно уменьшив свою концентрацию и растеряв больше половины молекул, снова нагревается до 70 градусов, и его возвращают в бассейны. Там он опять восстановит свою концентрированность и снова отправится терять железо, магний и кальций.
А хлор обходным путем по трубам подается в реактор, где встречается с едким натрием. И тут происходит вторая часть драмы. Активный хлор вцепляется своими электронами и в натрий, и в кислород, и в водород. При этом он разрывает гидроксильную группу надвое. В итоге образуется гипохлорита ион (ОН-).
ХЛОР, ГИПОХЛОРИТ НАТРИЯ И НЕ ТОЛЬКО
В деле обеззараживания воды хлор применяется очень-очень долго. Впервые его использовали для этих целей в Лондоне в 1870 году. Причина была страшная - эпидемия холеры. В России хлорировать воду стали с 1908 года, и по той же самой причине: тоже эпидемия и тоже холеры. Интересно, что почти одновременно начались попытки применять для этих целей и гипохлорит. Например, в 1893 году в Гамбурге появились системы очистки воды на гипохлорите. А в 1908-м завод по производству гипохлорита появился в Джерси-Сити. Тем не менее почему-то большинство городов нашей планеты предпочитают использовать для обеззараживания воды чистый хлор. Есть еще одно соединение хлора, которое используют для обеззараживания воды, - хлорамин (NH2Cl). По сути, это аммиак, у которого отобрали одну молекулу водорода и заменили ее хлором. Его используют для обеззараживания воды, например, в США. Хлорамин по сравнению с гипохлоритом натрия действует медленно, то есть требует более длительных сроков контакта с водой. Кроме того, нужно очень точно выдерживать дозировку. Добавишь меньше - вода останется зараженной. Добавишь больше - в воде появятся нитраты. Кроме того, хлорамин полностью разлагается в горячей воде.
