Использование в водоснабжении

В последние десятилетия полимерные материалы получили широкое применение в санитарной технике, в частности в качестве заменителей металла при производстве труб. Преимущество пластмассовых труб состоит в их низкой себестоимости, а главное в том, что они не подвергаются коррозии и разрушению при замерзании в них воды.

Опасность применения пластмасс в водоснабжении связана с их способностью выделять в воду вредные химические вещества.

Они изменяют физико-химические свойства воды, нарушают баланс питательных веществ в ней, что может способствовать размножению или длительному выживанию микроорганизмов, небезразличных для человека и животных. Иногда химические вещества выделяются из пластмасс в таких низких концентрациях и обладают такими свойствами, что не представляют опасности, а появившиеся в воде примеси не могут быть определены аналитически. На миграцию вредных веществ из пластмассы указывает лишь изменение органолептических свойств воды. Однако такую воду тоже нельзя использовать для питья. Питьевая вода должна быть лишена специфического вкуса, запаха, окраски, мути, даже если вещества, их вызывающие, сами по себе безвредны.

Гигиенические исследования полимерных материалов, используемых в водоснабжении, проводятся в соответствии с «Методическими указаниями по гигиеническому контролю за изделиями из синтетических материалов, предлагаемых для использования в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения» № 1200—74.

Пластмассы, рекомендуемые к применению в водоснабжении, могут получить положительную гигиеническую оценку лишь в том случае, если они не будут выделять в воду вещества, ухудшающие органолептические и физико-химические показатели качества воды (в соответствии с требованиями ГОСТа 2874-73 «Вода питьевая»), мономеры и добавки из пластмассы в количествах выше порога патогенного действия в расчете на водопользование в течение всей жизни, вещества, оказывающие раздражающее действие на кожу и слизистые, а также соединения, стимулирующие развитие водной микрофлоры.

Кроме того, при взаимодействии пластмассы с хлорированной водой не должны появляться хлорфенольные запахи, должна быть обеспечена возможность эффективного обеззараживания пластмасс суперхлорированной водой.

Рассмотрим некоторые полимеры, применяемые в водоснабжении. .

Полиэтилен. Образуется в результате полимеризации этилена..В зависимости от условий полимеризации получают различные виды этого полимера: полиэтилен высокого (низкой плотности), низкого (высокой плотности) и среднего давления.

Большинство исследователей считают, что влияние полиэтилена на физико-химические показатели воды мало ощутимо. Трубы из полиэтилена низкой плотности, стабилизированного газовой канальной сажей, не изменяют вкуса и запаха соприкасающейся воды при 20 и 37° С в течение 10 сут. Образцы полиэтилена низкой плотности, нестабилизированного (марки Г12020Т), в течение первых 6 ч контакта с водой не придают ей выраженного привкуса. Через 1 сут посторонний привкус у воды (средняя оценка 1—2 балла) и специфический запах ее отмечали 50% испытуемых (В. О Шефтель, 1971).

Вода, контактирующая с покрытием на основе хлорированного полиэтилена СП-ХПЭ-12, как при длительном контакте, так и при ежедневной смене ее при температуре 20, 40 и 100° С приобретает специфический запах и привкус, более интенсивные, чем это допускает ГОСТ «Вода питьевая» (С. Н. Черкинский и др., 1973).

В вытяжках из стабилизированного, полиэтилена высокой плотности выявлены следы аминосоединений. При длительном (220 сут) исследовании со сменой воды через каждые 4 сут в конце опыта в вытяжках обнаруживались лишь следы стабилизатора (Б. Ю. Калинин, Л. П. Зимницкая, 1966). Хранения полиэтиленовой пленки в течение 8 мес при комнатной температуре почти не влияло на показатели окисляемости, концентрацию хлоридов и стабилизатора в вытяжках.

В перенасыщенных (1 :10) водных вытяжках из нестабилизированного полиэтилена высокой плотности при 20 и 60° С определялось незначительное количество алюминия (0;002—0,008 мг/л), следы титана и хлоридов (0,3—0,7 мг/л).

В перенасыщенных вытяжках (1:5) из нестабилизированного полиэтилена среднего давления (зольность 0,6—0,9%) находили хром в количестве 0,005—0,007 мг/л (десятисуточная экспозиция при 60° С) и алюминий в количестве 0,002—0,008 мг/л (при 20 и 60°С), рН вытяжек практически не изменялась (Б. Ю. Калинин, Л. П. Зимницкая, 1966). В то же время, по зарубежным данным, хром, который содержится в полиэтилене в виде следов, не мигрирует из полимера ни в 95° спирт, ни в 50% уксусную кислоту.

Два образца водопроводных труб из полиэтилена высокой плотности исследовались с целью определения возможности их применения для холодного и горячего водоснабжения. Первый образец был представлен металлическими трубами, футерованными изнутри полиэтиленом. Второй образец полиэтиленовых труб подвергали радиационной модификации (доза облучения 25 и 50 мрад). Трубы, футерованные полиэтиленом, при 60— 80° С придавали воде сильно ощутимый несвойственный ей вкус и запах. Уже через 1 сут контакта их интенсивность достигала 2 баллов, а в дальнейшем еще более возрастала. Миграции титана и непредельных соединений в воду не отмечалось, окисляемость водных вытяжек возрастала незначительно.

В последующих экспериментах было установлено, что двухчасовая термообработка труб при температуре около 100° С предотвращает неблагоприятное влияние полиэтилена на органолептические свойства воды. Аналогичные исследования, проведенные с образцами радиационно-модифицированных полиэтиленовых труб, показали, что они практически не изменяют вкус и запах соприкасающейся с ними воды.

По мнению ряда исследователей, появление запаха у различных изделий из полиэтилена обусловлено окислительными процессами, происходящими в результате переработки полимеров при неоправданно высокой температуре. При изучении марок отечественного полиэтилена низкого давления с разными значениями индексов расплава (П4007, П4017, П4040, П4070) выявлено, что полиэтилен марки П4007, изготовленный при оптимальном температурном режиме, не придает воде постороннего запаха и привкуса (Д.

Д. Браун, 1968).

Несмотря на высокую химическую стойкость полиэтилена имеются указания на то, что хлорные растворы 20-25 мг/л действуют на него разрушительно. С целью определения поглощаемости хлора полиэтиленом нами проведены специальные исследования. Определялась скорость, уменьшения концентрации остаточного хлора в полиэтиленовых трубах (опыт) и стеклянных (контроль). Полиэтиленовые трубы были предварительно прохлорированы. При исходном количестве хлора 0,65 мг/л через 1 ч в опыте определялось хлора 0,58 мг/л, в контроле — 0,65 мг/л, через 2 ч, соответственно — 0,57 и 0,6 мг/л, через 3 ч — 0,53 и 0,57 мг/л, через 4 ч — 0,53 и 0,57 мг/л. При исходном количестве хлора 7,5 мг/л через 10 мин в опыте определялось 7,0 мг/л, в контроле — 7,0 мг/л, через 30 мин соответственно — 6,85 и 6,9 мг/л, через 1 ч — 6,8 и 6,9 мг/л, через 2 ч — 6,5 и 6,6 мг/л, через 1 сут — 6,1 и 6,4 мг/л. На основании полученных данных можно сделать заключение, что поглощение растворенного в воде хлора не характерно для полиэтиленовых водопроводных труб. Повышенные потери хлора могут наблюдаться лишь при подаче воды по недостаточно очищенным полиэтиленовым трубам (В. О. Шефтель, 1972).

Результаты экспериментов при более высоких концентрациях хлора в течение 20 ч при температуре 10° С показали, что он не оказывает неблагоприятного действия на пластмассу, поэтому допустимо применение его для дезинфекции пластмассовых труб. Отмечено, кроме того, что дезинфекция хлором труб, которые были заполнены водой, обсемененной В. Coli, дает удовлетворительные результаты (Tiedeman, 1954, 1956).

О возможности влияния полиэтилена на микрофлору соприкасающейся с ним воды высказано немало противоречивых мнений. Большинство исследователей отрицают влияние полиэтиленовых труб на микрофлору транспортируемой по ним воды. Увеличение числа бактерий в стоячей воде, находящейся в полиэтиленовых трубах, вызвано, по-видимому, размножением их за счет органических загрязнений, имеющихся в воде и на внутренней стороне труб, а не вследствие влияния полиэтилена.

Некоторые исследователи (Zimmerman, 1956) предполагают, что из образцов полиэтиленовых труб вымываются низкомолекулярные соединения, которые могут способствовать росту бактерий.

При наблюдении за действующими водопроводами, построенными в нашей стране с "применением полиэтиленовых труб (высокого давления), не выявлено влияния этого материала на химический состав воды и размножение содержащихся в водопроводной воде микроорганизмов (табл. 5). При изучении токсичности водных вытяжек из полиэтилена низкого и среднего давления отмечено, что этот материал обладает незначительной биологической активностью.

Затравка белых крыс водными вытяжками из полиэтилена высокого давления в течение 12 мес не вызывала существенных нарушений в функциональном состоянии организма подопытных животных. Внутрижелудочное введение взвеси измельченного

Таблица 5 Результаты обследования сельских водопроводов, построенных из полиэтиленовых труб

Водопровод	Срок эксплуатации водопровода, годы	Место отбора проб в сети	Органолептический показатель	Колититр	Микробноечисло
Водопровод	Срок эксплуатации водопровода, годы	Место отбора проб в сети	запах, баллы	прозрачность. см
1-й	8	Начало		30	Микробноечисло		56	2
		Середина	—	30	91	6
		Конец		30	125	5
2-й	1,5	Начало	2	30	333	4
		Середина	2	30	333	6
		Конец	2	30	333	9
3-*й	3	Начало		30	333	0
		Середина	—	30	333	2
		Конец		30	333	3
4-й	1,5	Начало		30
		Середина	—	30	333	6
	1,5		Конец	_	30	333	4
5-й	2	Начало	=	30	300	17
		Середина	—	30	300	17
		Конец	—	30	300	14
6-й	1	Начало	—	13	300	180
		Середина	=	17	150	30
		Конец	—	16	100	36
7-й	2	Начало	—	13	123	—
		Середина	—	23	117	—
		Конец	—	23	150	—
8-й	1	Начало	—	30	310	—
		Середина	—	30	—	—
		Конец		30	300

полиэтилена высокого давления в подсолнечном масле белым крысам из расчета 2,5 г/кг не вызывало признаков интоксикации (В.

О. Шефтель, 1966).

Установлено, что водные вытяжки" из покрытия на основе хлорированного полиэтилена оказывают общетоксическое действие (С. Н. Черкинский и др., 1973).

В незащищенных от света полиэтиленовых водопроводных трубах быстро разрастаются водоросли. Однако стоит закрыть доступ свету, чтобы процесс разрастания прекратился. Чтобы избежать обрастания труб водорослями, необходимо изготавливать трубы светонепроницаемыми. Хороший эффект дает нанесение обычного слоя краски на поверхности труб.

Поливинилхлорид. Получают полимеризацией винилхлорида под влиянием света, тепла и различных инициаторов. Для повышения термостабильности поливинилхлорида вводят стабилизаторы, которые предотвращают или замедляют разложение полимера.

Поливинилхлорид представляет собой твердый материал, непрозрачный, различной окраски — от светло-желтой до темно-коричневой. Он обладает малой плотностью, хорошими диэлектрическими свойствами, высокой химической устойчивостью, не горит, не имеет запаха. В водоснабжении применяются различные виды поливинилхлорида (винипласта). Влияние труб из этого материала на качество воды зависит главным образом от его химического состава.

Водопроводные ПВХ-трубы, изготовленные на смоле игелит, придают воде горьковатый привкус. Опубликована работа, в которой указывается, что он сильно ощущается в первые 2,5 мес после прокладки труб, особенно при застое воды в сети. Привкус исчез только через 17 мес эксплуатации водопровода.

Изменение качества воды проявляется и в возникновении ароматического запаха, снижении прозрачности воды. Так, при температуре воды 20° С прозрачность на 3-й сутки контакта с ПВХ-трубой (игелит) снижается до 28 см, на 5-е — до 18 см, на 10-е сутки — до 12 см. Кроме того, в воду выделяется небольшое количество хлоридов. Увеличивается окисляемость воды. При взбалтывании в колбе вода, соприкасавшаяся с игелитовой трубой, вспенивается. Однако, как правило, ПВХ-трубы не придают воде токсических свойств и обычно не влияют на ее вкусовые качества.

Принципиальное значение имеет вопрос о допустимости использования соединений свинца в качестве стабилизаторов пои изготовлении ПВХ-труб. Было отмечено (М. Н. Рублева, 1956), что количество выщелачивающегося из водопроводных ПВХ- труб свинца может превышать допустимую ГОСТом величину. В девятидневных настоях с винидуром (поливинилхлорид польский) на воде, насыщенной углекислотой, обнаружены следы свинца. Однако ряд зарубежных авторов настаивает на том, что наличие свинца в винипластовых трубах не исключает возможности их использования в водопроводном строительстве.

Считают, что количество вымываемого водой свинца пропорционально его содержанию в материале, из которого изготовлены трубы, и что свинец выщелачивается только из поверхностного слоя труб.

Суммарное количество свинца, которое может перейти в воду за все время эксплуатации труб, по расчетам некоторых авторов, не представляет опасности для здоровья. С 500 см пластмассы в течение дня вымывается 1—4 мг свинца. Основная масса свинца вымывается водой в течение первых 2—3 сут пребывания ее в трубах, после чего процесс вымывания замедляется. Считают, что если через трубопровод, изготовленный из поливинилхлорида, стабилизированного соединениями свинца в количестве меньше 1% (в пересчете на свинец), пропустить сильную струю воды, то количество свинца, вымываемого водой в дальнейшем, ничтожно мало и не может оказать влияния на организм человека (Nicklas, Meyer, 1961).

Применение свинцовых стабилизаторов регламентировано за рубежом следующим образом. Двуосновные соли стеарат сульфит и фосфит свинца могут быть использованы в количествах, не превышающих 2% от массы материала в пересчете на свинец. Содержание свинца в воде, протекающей по пластмассовым трубам, должно быть не выше 0,03—0,1 мг/л. По нашим данным, ДУ миграции евинца в воду должны быть не выше 0,05 мг/л.

В настоящее время ведутся активные поиски нетоксичных стабилизаторов, однако соединения свинца все еще являются наиболее распространенными. Из четырех образцов труб отечественного производства, изготовленных на разных заводах в нашей стране на основе смолы ПФ-4, выщелачивание свинца в воду в первое время происходило в количествах, в 2—10 раз превышающих уровень, допустимый для питьевой воды (табл. 6).

Таблица Содержание свинца в воде, контактировавшей с ПВХ-трубами при ежесуточной смене воды, мг/л

	Первая серия опытов	Вторая серия опытов
Труба	через 3	через 7	через 15	через 3	через 7	через 15
	сут	сут	сут	сут	сут	сут
1-Я	1,05	0,3	0,19	0,48	0,45	0,2
2-я	0,23	0,28	0,1	0,33 .	0,38	0,18
3-я	0,24	0,21	0,15	0,32	0,18	0,18
4-я	0,23	0,3	0,17	0,24	0,15	0,14

Интенсивное движение воды и значительное повышение, ее температуры способствуют выщелачиванию свинцовых стабилизаторов. Содержание в воде углекислоты также существенно влияет на вымывание солей свинца из ПВХ-труб. Небольшие концентрации СО2 способствуют устойчивости свинца, так как образуют практически нерастворимую соль РbСОз. При более высоких концентрациях С02 образуется кислый углекислый свинец РЬ(НСОз)г, легко переходящий в раствор.

Таким образом, можно сделать вывод, что выщелачивание свинца в воду из водопроводных ПВХ-труб, стабилизированных свинцовыми соединениями, происходит достаточно интенсивно. Концентрация свинца в воде, транспортируемой по таким трубам, в первое время эксплуатации может превышать допустимую ГОСТом величину.

ПВХ-материалы с присадкой цинка ухудшают органолептические свойства воды и выделяют некоторое количество цинка. Поливинилхлорид с присадкой меламина рекомендован к использованию в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения (С. Н. Черкинский и др., 1959).

После 16-месячного скармливания подопытным животным масляных взвесей измельченного поливинилхлорида, содержащего соединения свинца и цинка, свинец был обнаружен в различных внутренних органах, цинк — только в печени и почках. Установлено, что поливинилхлорид может растворяться в кишечном и желудочном соке.

Наиболее распространенными пластификаторами поливинилхлорида являются дибутилфталат, диоктилфталат и др. При исследовании санитарно-технических изделий из поливинилхлорида, пластифицированного дибутилфталатом, выявлено, что эти материалы независимо от количества пластификатора не влияют на органолептические свойства воды.

Из ПВХ-пленок и труб, изготовленных из пластифицированного поливинилхлорида, выделяются в воду фталаты. Выделение пластификатора из пленки за 1 сут при 20° С достигает 1,0 мг/л. Миграция из труб протекает в несколько раз медленнее: 0,2— 0,25 при тех же условиях.

Поглощение растворенного в воде хлора не характерно для большинства образцов водопроводных ПВХ-труб. Так, Ahrens, Siegert (1957) в воде из водохранилища, обработанной хлором с добавкой аммиака и пропущенной через ПВХ-трубы, обнаружили незначительное снижение содержания остаточного хлора по сравнению с водой из стеклянных бутылей. При этом исходная доза хлора (0,25 мг/л) за 79 ч снизилась до 0,08 и 0,12 мг/л. Исследования показали, что хлорные растворы большой концентрации можно использовать для дезинфекции воды в пластмассовых системах. В течение первых 30 мин вещества, загрязняющие внутреннюю поверхность ПВХ-труб, поглощают часть остаточного хлора. Далее содержание его уменьшается в соответствии с правилами гидролиза. При этом органолептические свойства воды не изменяются и хлорфенольный запах не появляется.

Полученные в настоящее время данные свидетельствуют о том, что большинство марок водопроводных ПВХ-труб не влияют на микрофлору воды.

Хорошее стабилизирующее действие на поливинилхлорид оказывают оловоорганические соединения, применяемые в малых количествах (0,5—1,5%). Малотоксичными являются ди- и триоктилсоединения олова. Дибутилсоединения олова применять не рекомендуется, так как они содержат следы очень ядовитых трибутилсоединений. Нами установлена высокая эмбриотоксическая и тератогенная активность некоторых оловоорганических стабилизаторов (например диизооктилтиогликолятдибутилолова).

По данным зарубежных исследователей, применяемые для стабилизации поливинилхлорида кальциевые, стронциевые, магниевые и цинковые мыла нетоксичны, а свинцовые, кадмиевые и бариевые — токсичны.

Двенадцатимесячная затравка подопытных животных водными вытяжками из ПВХ-труб, изготовленных на смоле ПФ-4 и стабилизированных свинцом, не оказала вредного действия на общую реактивность организма и состояние адаптационных механизмов. Патоморфологическое исследование внутренних органов контрольных и подопытных животных не выявило никаких различий. Однако в печени и почках крыс были обнаружены отложения свинца (В. О. Шефтель, 1966).

Токсические свойства самого поливинилхлорида при пероральном введении до настоящего времени никем не подтверждены.

Полипропилен. Получают полимеризацией пропилена в присутствии различных катализаторов. Для предупреждения быстрого старения в состав вводят стабилизаторы (сажа и др.). Полипропилен отличается высокой температурой плавления, достигающей 170° С, в то время как температура высокоплавкого полиэтилена — 130° С, высокой химической стойкостью и устойчивостью к старению. Газопроницаемость полипропилена почти в 2 раза меньше, чем полиэтилена.

Полипропилен может выделять в воду растворимые низкомолекулярные соединения, в том числе органические и окисляющиеся вещества, непредельные соединения, формальдегид и метиловый спирт.

Установлено, что из стабилизированного сополимера этилена с пропиленом (СЭП) низкомолекулярные соединения мигрируют в воду лишь при температуре выше 60° С. В первые заливы выделяется большое количество веществ, при последующих заливах миграция их быстро уменьшается.

Водопроводные трубы из полипропилена ПП-3 (ПП-4), стабилизированного сажей и термостабилизатором 2246, придают воде запах и привкус, интенсивность которых ослабевает по мере настаивания, но сохраняется до 13-го залива. Миграция низкомолекулярных органических соединений усиливается при увеличении температуры воды до 60° С. В вытяжках находили непредельные соединения и изопропиловый спирт до 0,5 мг/л (20°С). Метиловый спирт, формальдегид и ионы хлора обнаруживали только при температуре 60° С в концентрациях соответственно 0,21; 0,013 и 0,6 мг/л. Вытяжки из этих образцов полипропилена не обладали токсическими свойствами (при хронической затравке мышей и крыс), но имели устойчивый специфический запах.

Исследование вытяжек (1:1) из полипропилена «пропатена» на дехлорированной водопроводной воде показало, что он не придает воде постороннего запаха и привкуса, но выделяет в нее некоторое количество органических веществ. После 10-дневного контакта полипропилена с водой окисляемость водных вытяжек возрастает на 0,16—0,24 мг02/л. Низкомолекулярные соединения непредельного характера в вытяжках не обнаруживаются. Возможность токсического действия 7—10-дневных водных вытяжек из пропатена не подтвердилась в шестимесячном хроническом эксперименте (при пероральном введении) на белых крысах.

Однократное и пятикратное введение белым мышам нестабилизированного порошкообразного полипропилена (8 г/кг) не оказало токсического действия на организм. Пятнадцатимесячная затравка белых мышей водными вытяжками из нестабилизированного полипропилена (температура настаивания 20 и 60°С) вызвала очень незначительные изменения веса и условнорефлекторной деятельности. Незначительно изменялись также весовые коэффициенты печени животных.

Полиизобутилен. Получают полимеризацией этилена и изобутилена при температуре 104° С. В качестве катализатора применяют фтористый бор. Полиизобутилен обладает высокой химической стойкостью, высокими диэлектрическими свойствами, озоностойкостью. Он сохраняет эластичность при температуре от —50 до 100° С, по отношению к воде устойчив, вплоть до температуры кипения.

Полиизобутилен как насыщенный углеводород не способен к реакциям присоединения, как полимер практически не стареет. От полиэтилена отличается различным расположением отдельных групп в молекулярных нитях, превосходит его по эластичности, морозостойкости и растворимости. Это объясняется пластифицирующим действием метильных замещающих групп, в присутствии которых увеличиваются расстояния между соседними макромолекулами и, следовательно, уменьшается взаимодействие между ними. При обычной температуре полиизобутилен почти не окисляется. Сильное разрушение его наблюдается при нагревании до температуры 120—130° С в присутствии кислорода воздуха. Полиизобутилен характеризуется малой газопроницаемостью. Предел прочности его при растяжении составляет 70 кг/см, прочность его возрастает с введением стабилизатора (сажа).

Низкая плотность и высокая эластичность полиизобутилена ограничивают его применение. Пластины полиизобутилена используются для внутренней облицовки емкостей для воды, а также железобетонных или других труб большого диаметра. Такие трубы не обрастают водорослями и не влияют на хлорпоглощаемость транспортируемой по ним воды (В. О. Шефтель, 1969).

Полиизобутилен не оказывает существенного влияния на органолептические, физико-химические и микробиологические свойства воды. Водные вытяжки из полиизобутилена, которыми поили белых крыс в течение 12 мес, не оказали на их организм токсического воздействия. При патоморфологическом исследовании внутренних органов контрольных и подопытных животных различий не обнаружено (В. О. Шефтель, 1969).

Полистирол. Получают полимеризацией стирола в блоке, суспензии, растворе. Изделия из полистирола сохраняют свои свойства при низких и высоких температурах (до 75° С). Полистирол устойчив к действию воды, кислот, щелочей, спиртов.

Ударопрочный полистирол по физико-химическим свойствам превосходит обычный полистирол. Из него изготавливают трубы и другие санитарно-технические изделия (фасонные части водопроводной сети, фильтры для артскважин и т. п.). Полистирольные трубы применяются для водоснабжения в сельских местностях, ирригационных целей и дождевальных установок. Однако установлено, что полистирол может оказывать отрицательное влияние на качество воды. Это обусловлено выделением из пластмассы мономера — стирола. Раздражающее действие на слизистые ротовой полости и глотки водных растворов стирола проявляется в ощущении сухости, першения, связывания, жжения, пощипывания. При содержании стирола 0,57 мг/л вода непригодна для питья по вкусу.

Существенное влияние на миграцию стирола из полимера оказывает температура воды и время ее контакта с пластмассой. Максимальное количество мономера вымывается из полистирола УП-1ЛА при температуре 60° С и трехсуточной экспозиции — до 0,55 мг/л. При температуре воды 20° С и времени контакта не более 1 сут миграция мономера не превышает ПДК для воды открытых водоемов. Колебание рН от 6,3 до 9,2 не оказывает влияния на интенсивность миграции стирола.

Полистирол УП-1ЛА влияния на микрофлору воды не оказывает. Образцы полистирола СНП-2, УП-1Э, ПС-СУг выделяют в воду органические вещества, в том числе и стирол. Максимальное количество стирола, перешедшее в дистиллированную воду из СНП-2 при температуре 20° С, составляло 0,22 мг/л, при 60° С— 1,34 мг/л. Из этого образца в воду поступал также дибутилфталат. Из полистирола УП-1Э при температуре 20° С выделялось 2,32 мг/л стирола, 60°С—8,95 мг/л. Из полистирола ПС-СУ2 при температуре 20° С мигрировало 0,74 мг/л стирола и 16,0 мг/л диоктилфталата, 60° С — 3,71 мг/л стирола и 7,2 мг/л диоктилфталата (Л. П. Петрова, Л. В. Сухарева, 1966). Максимальное количество стирола в водных вытяжках из суспензионного полистирола марки ПСС определялось через 1 сут контакта.

У мышей, затравленных вытяжками (60° С) из полистирола ПС-СУг, отмечались кратковременные изменения в условнорефлекторной деятельности и отчетливо выраженная лейкопения. Морфологические изменения во внутренних органах не обнаруживались.

Стеклопластики. Получают на основе ненасыщенных полиэфирных смол и других связующих, стекловолокна, стеклоткани, стекломатериалов и др.

Стеклопластики обладают незначительной водопоглощающей способностью (от 0,1 до 2%), что гарантирует их высокую устойчивость к изменению метеорологических условий, и устойчивостью к загниванию. Они не подвергаются электрохимической коррозии и стойки к воздействию агрессивных сред. Стеклопластики применяют для изготовления труб, ванн, раковин и других санитарно-технических изделий.

Опасность вредного воздействия стеклопластиков на качество воды заключается в основном в миграции в воду вредных веществ, используемых в синтезе этих материалов. Из стекло-пластиковых труб, изготовленных на полиэфирмалеинате ПН-1 (инициатор — система гидроперекись изопропилензола — 4%, нафтенат кобальта — 8%) методом холодного отвердения, в воду выделяется кобальт и стирол. При этом ухудшается вкус и запах воды, увеличивается ее окисляемость. Уменьшает миграцию указанных веществ в воду термообработка труб после окончания полимеризации — 12 ч при температуре 100—110° С, 10 ч при температуре 130—140° С (В. О. Шефтель, 1968).

Влияние на качество воды стеклопластиковых труб, полученных на основе полиэфиракрилата МГФ-9 (контактным методом при температуре 100°С), также проявляется в миграции в воду стирола. Органолептические свойства воды в этих трубах изменяются в меньшей мере, особенно в трубах, подвергшихся дополнительной обработке в течение 14 ч при температуре 100° С или 9 ч при температуре 140° С.

Изменяются органолептические свойства воды через 1 сут контакта с трубами на полиэфирмалеинатакрилатном компаунде (МГФ — от 9 до 20%, ПН-1—80%, инициатор — перекись бензоила 1,5%, термообработка при 100°С— 14 ч, при 140°С — 9 ч). При температуре воды 20° С через 3 ч в воду выделялось 0,12 мг/л стирола, через 1 сут — 0,5 мг/л. При температуре воды 37° С количество стирола через 1 сут достигало 0,64 мг/л.

Трубы, изготовленные методом крестовой намотки на основе смолы ПН-1 (инициатор — 3% гидроперекиси изопропилбензола, ускоритель — 3% нафтената кобальта), придают контактирующей с ними воде горьковатый привкус и ароматический запах. Отмечается выделение в воду кобальта и повышение окисляемости. При ежесуточной смене воды в трубах при температуре 20° С выделяется стирол: через 3 ч — 0,49 мг/л, через 1 сут — 0,14 мг/л, через 10 сут— 1,3 мг/л. При температуре воды 37° С миграция стирола через 3 ч составляла 0,47 мг/л, через 1 сут —1,75 мг/л, через 10 сут — 1,6 мг/л. Количество кобальта в воде через 1 сут достигало 3—4 мг/л.

Таким образом, в воде, контактирующей со стеклопластиками, увеличивается содержание кобальта, стирола и других органических веществ. Ухудшение вкуса и запаха воды, контактирующей со стеклопластиками, а также увеличение содержания в ней вредных веществ зависит от времени контакта стеклопластиков с водой и температуры воды. Дополнительная термообработка изделий из стеклопластиков, направленная на извлечение из них низкомолекулярных соединений, только уменьшает отрицательное влияние на качество воды, но не ликвидирует его.

Стеклопластиковые трубы могут поглощать растворенный в воде хлор. Многие образцы стеклопластика стимулируют развитие водной микрофлоры (В. О. Шефтель, 1972).

Полиамид. Получают поликонденсацией аминокарбоновых и дикарбоновых кислот, диаминов, а также полимеризацией лактамов. К полиамидам относятся нейлон, перлон, капрон. Они представляют собой твердые высокоплавкие смолы термопластического характера с микрокристаллической структурой. Химическая реакционная способность полиамидов мала. Вода при температурах до 100° С не действует на амидные связи даже при многолетнем контакте, но при температуре 150° С и выше под давлением может происходить полный гидролиз.

Окислители, свободный хлор вызывают быструю деструкцию полимера, что необходимо учитывать при транспортировке по полиамидным трубам хлорированной воды. Некоторые образцы полиамидных труб поглощают при этом часть свободного хлора. Имеются данные о том, что под действием солнечного света, ультрафиолетовых лучей и переменной влажности происходит постепенная деструкция макромолекул полиамида, выражающаяся в уменьшении молекулярного веса, потере механической прочности и эластичности. Разрушение макромолекул происходит по амидной связи — СО — NH.

Изделия из полиамидов в последние годы находят применение в санитарной технике. Это главным образом легкие и прочные трубы, получаемые методом экструзии. На водопроводных сооружениях применяют капроновые шнуры, фильтрующие ткани, сетки. Так как капрон стоек к воздействию кислот и щелочей, капроновые сетки можно использовать для оборудования фильтров скважин минеральных и термальных вод.

Влияние капроновых изделий на качество питьевой воды, прежде всего, может проявиться в выделении из полимера в воду капролактама. Количество вымываемого капролактама зависит от содержания его в образце и температуры воды. Обработка изделий горячей водой и последующее продолжительное промывание значительно уменьшают выход мономера в воду (В. В. Цапко и др., 1964).

Капролон обладает лучшими физико-механическими свойствами, чем капрон. Получают капролон полимеризацией капролактама в металлических формах в присутствии щелочных катализаторов с добавлением ацетилкапролактама или металлического натрия и углекислого газа.

Изучение влияния капролона на качество воды показало, что полимер при длительном (более суток) контакте с водой незначительно изменяет ее органолептические свойства (вкус, запах) и выделяет в воду в небольшом количестве органические вещества и капролактам (В. О. Шефтель, 1970).

Полиметилметакрилат (плексиглас). Образуется в результате многоступенчатой переработки дерева, угля и извести. Трубы и листы получают полимеризацией метилметакрилата или раствора полиметилметакрилата в метилметакрилате (сиропе) в блоке.

Полиметилметакрилат стоек к воздействию света, атмосферных воздействий, хорошо поддается горячей формовке и механической обработке, обладает высокой прозрачностью (светопропускаемость до 99%). Недостатком его является горючесть.

Трубы из полиметилметакрилата не ухудшают органолептические и физико-химические свойства воды. Мономер в вытяжках обычно не обнаруживается. Полиметилметакрилат не влияет на хлорпоглощаемость воды и не оказывает воздействия на ее микрофлору (В. О. Шефтель и др., 1973). Полимер не сообщает воде токсические свойства.

Существует мнение, что мономер метилметакрилат подвергается в организме ферментативному гидролизу с образованием метилового спирта и метиловой кислоты, что может обусловить токсичность мономера.

Фторопласты. Полимеры производных этилена и его гомологов, в которых атомы водорода замещены фтором. К ним относятся политетрафторэтилен, политрифторхлорэтилен. Они характеризуются высокой термостойкостью и химической стойкостью. По стойкости К агрессивным средам фторопласты превосходят золото и платину. Вода не смачивает фторопласт и не оказывает влияния на него даже при очень длительном воздействии. В связи с этим на основе политрифторхлорэтилена получают противокоррозионные покрытия.

Политетрафторэтилен не растворим ни в одном из известных растворителей, что объясняется очень слабой способностью фторированных соединений взаимодействовать с другими веществами. Его можно применять для изготовления труб и емкостей, фасонных деталей, кранов, клапанов и насосов. Политетрафторэтилен, выпускаемый в СССР под маркой фторлон-4, обладает высокой химической стойкостью и теплоустойчивостью. Он инертен по отношению к жирам, маслам, влаге, кислотам, не имеет запаха, нетоксичен.

Исследовано влияние винных вытяжек из фторопласта 42Л. Подопытными животными служили морские свинки. Вытяжку после нескольких месяцев контакта с фторопластом 42JI вводили животным на протяжение 1 мес. У животных, которым вводили вытяжки и порошок из фторопласта марки 42Л, не выявлено патологических изменений.

Фторопласт 4Д не оказывает воздействия на бактериальную флору контактирующей воды.

Пластобетон. Представляет собой затвердевающую при нормальных условиях систему, состоящую из органической части, способной к полимеризации в присутствии специальных добавок, и минеральных наполнителей с подобранным гранулометрическим и петрографическим составом (песок, щебень, шлак, керамзит и т. п.). В качестве связующего материала при изготовлении его применяется мономер ФА, отверждаемый при воздействии кислых агентов: бензосульфокислоты, кислых гудронов, контакта Петрова, серной, соляной и фосфорной кислот.

В качестве связующего могут также применяться сополимеры ФА с некоторыми конденсационными или полимеризационными смолами и эфирами целлюлозы. В зависимости от требований, предъявляемых к пластобетону, состав массы колеблется в следующих пределах: песок (или другой наполнитель) — от 80 до 90%, ФА —от 6 до 20%, отвердитель — от 2,5 до 3,5%, фурфурол от 0,2 до 1,5%.

Кратковременный (1,3 и 5 сут) и длительный (30 сут) контакт пластобетона с водой ухудшает качество ее. Вода приобретает сильный запах кислого брожения (3—5 баллов), кисло-вяжущий вкус, желтый цвет, становится мутной, со временем образуется хлопьевидный осадок железа. Резко снижается рН воды, отмечается высокая окисляемость — от 17,9 до 108,9 мгОг/л. Концентрация взвешенных веществ составляет 356,4 мг/л (30 сут). При кратковременном контакте железа содержалось 0,7—0,8 мг/л, а при длительном (30 сут) — 50 мг/л.

Промытый при подготовке к эксплуатации проточной водой в течение 85 сут пластобетон после 4 сут контакта с водой заметно ухудшает ее органолептические свойства, увеличивает окисляемость и содержание в воде железа. Это дает основание утверждать, что даже тщательно отмытый пластобетон при небольшом застое окажет отрицательное действие на питьевую воду.

Эпоксидные смолы. Получают при взаимодействии эпихлоргидрина с многоатомными фенолами в щелочной среде. Основным сырьем для производства эпоксидных смол являются эпихлоргидрин и дифенилолпропан. Применяются также двух- и трехатомные фенолы (гидрохинон, пирогаллол и др.).

Эпоксидные смолы — химически стойкие вещества. Они обладают наилучшими склеивающими свойствами по сравнению с другими природными и синтетическими материалами. Клеевой шов устойчив к действию воды, неполярных растворителей, кислот и щелочей. Клеевое соединение характеризуется высокой механической прочностью и устойчивостью к вибрационным нагрузкам. Это предопределило возможность их использования для склеивания водопроводных труб и других санитарно-технических изделий. Образцы водопроводных труб, склеенные эпоксидными клеями, не оказывают существенного влияния на органолептические свойства воды, ее химический и бактериологический состав (С. Н. Черкинский и др., 1969). Вытяжки из отвержденных образцов эпоксидных клеев ЭД-5 и ЭД-6 вредного действия на организм подопытных животных не оказывают.

Эпоксидные смолы малотоксичны, и токсичность их уменьшается по мере возрастания молекулярного веса. По-видимому, определяющим фактором токсичности эпоксидных составов являются отвердители, пластификаторы, наполнители и другие их компоненты.

Некоторые образцы эпоксидных смол оказывают незначительное стимулирующее влияние на развитие общей микрофлоры в воде и размножение бактерий группы кишечной палочки. Эпоксидные смолы широко применяются в качестве антикоррозийных покрытий металлических и железобетонных поверхностей. При изучении качества воды из тоннелей Обикиикского канала (Таджикская ССР), покрытого эпоксидным составом, не выявлено миграции вредных веществ в воду, а также влияния полимерного материала на микрофлору воды.

Эпоксидно-этинолевое покрытие СП-ЭЭ-10 оказывает неблагоприятное влияние на органолептические свойства и химический состав воды в условиях длительного контакта без предварительной промывки. После шестисуточной промывки при температуре 20° С качество воды в сосудах с эпоксидно-этинолевым покрытием приближается к контролю. Эпоксидная краска ЭП-755 при контакте с водой сообщает ей специфический запах в 4—5 баллов, сохраняющийся длительное время. В воду мигрируют бутанол, полиэтиленполиамин и эпихлоргидрин.

Вода после контакта с покрытием на основе эпоксидных смол и этилового лака приобретает сильный запах и неприятный вкус, которые могут быть предупреждены профилактической обработкой материала. В воду выделяются эпихлоргидрин и полиэтиленполиамин (до 0,2 мг/л), причем миграция этих веществ снижается после промывки покрытия перманганатом калия, раствором хлорной извести или термообработки.

Гигиеническое изучение стальных емкостей, внутренняя поверхность которых была покрыта эпоксидными материалами на основе эпихлоргидрина и дифенилолпропана (марок ЭД-5 и ЭД-6), пигментированных двуокисью титана и отвержденных полиэтиленполиамином, показало, что в налитые в них жидкости (имитирующие по составу вино) выделяется полиэтиленполиамин в количестве 0,4 мг/л (в пересчете на азот).

Фенопласты. Материалы на основе феноло-формальдегидных смол. Бакелиты и подобные им вещества получают конденсацией альдегидов (чаще формальдегида, реже фурфурола с фенолами, иногда с нафтолами). Бакелиты применяются в водоснабжении в качестве клеев и покрытий.

Установлено, что фильтры из бакелита увеличивают окисляемость воды и Еыделяют в нее фенол. После 20 ч контакта с гравийно-бакелитовыми фильтрами вода приобретала ароматический запах (2 балла) и затхлый неопределенный привкус (3 балла). Цвет и прозрачность воды не изменялись (В. О. Шефтель, 1970). Через 24 ч контакта с содой из различных гравийно-бакелитовых фильтров выделялось неодинаковое количество фенола.

Гравийно-бакелитовые фильтры не оказывают также существенного влияния на развитие водной микрофлоры (Кудрявцева,

1962).

Феноло-формальдегидные смолы получают при взаимодействии фенола с формальдегидом в присутствии кислот и щелочных катализаторов. Их применяют для изготовления труб на основе древесной крошки и склеивания фанерных труб.

Как показали исследования, изделия из фенопластов могут придавать соприкасающейся с ними воде специфический запах, интенсивность которого повышается с увеличением сроков эксплуатации и температуры воды. Отмечен переход в воду окисляющихся и непредельных соединений. Так, из фильтров-каркасов на основе пресс-порошка К-214-2 в воду выделяется фенол (С. Н. Черкинский, М. Н. Рублева, 1969). Из деталей водомеров, изготовленных на основе пресс-порошка К-17-23 и пресс-материала АГ-4В, мигрируют в воду в значительных количествах формальдегид и фенол. Водостойкие гравийно-бакелитовые фильтры, содержащие в своем составе фенол, формальдегид, поливинилбутираль и другие вещества, могут изменять органолептические свойства воды, выделять в воду фенол. По одним источникам, фенопласты на водную микрофлору существенного влияния не оказывают, по другим — они обладают бактерицидными свойствами. В воде, контактирующей с феноплас тами, быстро снижается содержание остаточного хлора с образованием хлорфенольных соединений, обладающих резким запахом.

Фанерные трубы, клеенные феноло-формальдегидной смолой, ухудшают органолептические и физико-химические свойства воды, на протяжении длительного времени выделяют в воду фенол и формальдегид.

Покрытие ФД-723 на основе феноло-формальдегидной смолы при длительном контакте и ежедневной смене воды при 20— 100° С придает ей посторонний запах и привкус, в воде появляется осадок бурого цвета. Кроме того, в воду поступают фенол и формальдегид. При хлорировании настоев возникает хлорфенольный запах (С. Н. Черкинский и др., 1973).

Проводилось исследование покрытия для питьевых емкостей — бакелитового лака БФ-2, в состав которого помимо феноло-формальдегидной смолы (50%) входили этиловый спирт и алюминиевая пудра При 15-дневной сушке покрытия из бакелитового лака БФ-2 у контактирующей с ним воды отмечался отчетливый фенольный запах—3—4 балла. Обработка покрытия емкости раствором хлорной извести приводила к появлению сильного хлорфенольного запаха.

В соприкасающейся воде обнаруживались фенол и формальдегид.

Кромё труб, изготовленных из пластмассовых материалов, большое распространение получили металлические трубы, футерованные пластиком. Они обладают физико-техническими свойствами пластмассы и металла. Долговечность футерованных труб в 10—20 раз больше, чем труб из нержавеющей стали, а стоимость их ниже металлических. Слой пластмассы придает металлической трубе коррозионную стойкость, часто большую, чем у нержавеющих труб.

Для футеровки внутренней поверхности труб применяют полиакрилат, поливинилхлорид, полистирол, полиизобутилен, феноло-, мочевино- и меламино-формальдегидные смолы и другие полимеры. Влияние футерованных труб на качество воды зависит главным образом от характера внутреннего покрытие.

Таким образом, данные, изложенные в этой главе, позволяют рекомендовать для широкого применения в водопроводном строительстве полиэтилен, поливинилхлорид, полипропилен, полиизобутилен, фторопласт, полиметилметакрилат и эпоксидные смолы.

Большинство марок пластобетона, стеклопластиков и материалов на основе феноло-формальдегидных смол не соответствует гигиеническим требованиям и не может быть рекомендовано для использования в водоснабжении.

<< | >>

↑

Источник: Станкевич К.И., Бей Т.В, Пестова А.Г. и др.. Гигиена применения полимеров. 1970

Еще по теме Использование в водоснабжении:

- Хирургия - Акушерство и гинекология - Валеология - Ветеринария - Вирусология - Внутренние болезни - Гастроэнтерология и гепатология - Гематология - Гигиена и санэпидконтроль - Иммунология и аллергология - Интенсивная терапия, анестезиология и реанимация, первая помощь - Инфекционные заболевания - История медицины - Кардиология - Кожные и венерические болезни - Медицинская паразитология - Наследственные, генные болезни - Неврология и нейрохирургия - Онкология - Организация системы здравоохранения - Оториноларингология - Патологическая анатомия - Патологическая физиология - Педиатрия - Фармакология - Фельдшерское и сестринское дело -

- Здоровье и народная медицина - Медицина - Психология - Medic.Studio