Общая характеристика фтора

    4.Фторирование и обесфторирование воды. 

 Под фторированием  воды понимается процесс ее  искусственного обогащения соединениями, содержащими фтор. Фторирование  назначается в соответствии с  гигиеническими регламентациями  при недостатке фтора в воде, используемой для питьевых цепей (менее 0.5 мг/л).

 Для фторирования  питьевой воды чаще всего используются  такие фторсодержащие соединения, как: кремнефтористый натрий (Na2SiF6), кремнефтористая кислота (H2SiF6), фтористый  натрий (NaF), кремнефтористый аммоний ((NH4)2SiF6), фтористый кальций (CaF2), плавиковая (фтористоводородная) кислота (HF), кремнефтористый калий (K2SiF6), кремнефтористый алюминий (Al2(SiF6)), фтористый алюминий (AlF) и некоторые другие. Однако наиболее распространенным реагентом для фторирования воды является кремнефтористый натрий.

Огромное значение для организма человека имеет  присутствие в питьевой воде микроэлементов, особенно фторидов и йода. Неслучайно в нормативный документ САН ПиН 2.1.4.116-02 "Питьевая вода. Гигиенические  требования к качеству воды, расфасованной в ёмкости" включено обязательное содержание этих элементов при розливе воды по первой и высшей категории качества.

Практический  интерес к фторированию питьевой воды обусловлен, в первую очередь, физиологической ролью этого элемента. Кроме известного антикариесного воздействия фтора отмечается его свойство являться биокатализатором процессов минерализации, что используется в лечебных целях при остеопорозе, рахите и других заболеваниях, а также способность фтора стимулировать иммунореактивность и кроветворение в организме человека. На основе натурных наблюдений показано, что природные воды с повышенным содержанием фтора в сочетании с кальцием положительно влияют на устойчивость организма к радиационному поражению. Фтор даже способен снижать концентрацию стронция в костной ткани примерно на 40% и этот процесс не сопровождается обеднением скелета людей кальцием.

Научными исследованиями НИИ экологии человека и гигиены  окружающей среды им.А.Н.Сысина РАМН и Стоматологической Ассоциацией России было показано, что проблема фторирования имеет определяющее значение в деле формирования здоровых зубов у детей и в деле общей профилактики кариеса. Проблема кариеса актуальна также и для взрослого населения, так как его последствия не ограничиваются разрушением жевательного аппарата. Осложненные формы кариеса ведут часто к воспалительным процессам челюстно-лицевой области, аллергизации организма, заболеваниям ЛОР органов, пищеварительной, выделительной и другим системам. 

По данным ВОЗ, широкое распространение заболевания кариесом в значительной степени связано с дефицитом фтора в питьевой воде. Так, в профилактике заболевания кариесом, использование улучшенных жевательных резинок оценивается всего в 2 – 3 %, а употребление современных фторсодержащих зубных паст – в 25 – 30 %. Наиболее высокий профилактический эффект ( от 40 до 70 % ) обеспечивает поступление в организм фторидов с водой. Таким образом, без достаточного обеспечения организма фторидами за счет питьевой воды, эффективное решение проблемы кариеса практически невозможно.

К сожалению, диапазон и уровень физиологически необходимых  концентраций фторидов в воде чрезвычайно  узок, низок и составляет 0,6-1,5 мг/л. При более низких концентрациях  практически отсутствует положительное  воздействие этого элемента на организм человека, а увеличение концентраций до значений более 2-3 мг/л приводит к серьезным нарушениям костной ткани, угнетению функциональной активности центральной нервной системы.При недостаточности фтора происходит поражение зубов кариесом, а при избытке возникает флюороз – поражение эмали зубов (появление меловидных и пигментных пятен, хрупкость и повышенная стираемость). Поэтому при недостаточном содержании фтора (менее 0,5 мг/л) в воде и в почве проводится фторирование воды, молока и других пищевых продуктов, что значительно снижает заболеваемость населения кариесом вне зависимости от возраста и социально-экономического статуса, а при высокой концентрации (более 2,0 мг/л) – удаление избытков фтора из питьевой воды (обезфторирование).

Фторирование  воды осуществляется после фильтрования , перед поступлением воды в водопроводную  сеть, часто совместно с хлорированием. Для фторирования воды применяется 35%кремнефтористоводородной кислоты , 90-95% фтористого натрия, 99% кремнефтористого натрия и др. При фторирование воды необходимо соблюдать положение: постоянство поступающей на обработку воды ; точность дозирования фтора и глубокое перемешивание его сводой; изменение и контроль концентрации фтора после обработки воды.

Фтористые соединения в процессе фторирования воды подаются сухими питателями с точностью +-3% или гравиметрическими питателями с точностью дозирования +- 1%.

Одино из таких  соеденений- минеральный сорбент Фторатор-Ф предназначен для корректировки содержания фторид-ионов в водных средах, в том числе для фторирования питьевой воды. Обеспечивает возможность создания широкого диапазона концентраций фторид-ионов (от 0,1 до 1,5 мг/л) в воде в зависимости от способа приме­нения. Рекомендуется для использования в индивидуальных и коллектив­ных устройствах (фильтрах) очистки питьевой воды.

Техническая характеристика:

Фторатор-Ф —  сыпучий материал неорганической природы, имеет вид гранул различной формы  размером 0,5-5 мм. Имеет насыпной вес 1,3 кг/л. Материал нерастворим в воде и органиче­ских растворителях, негорюч, термически устойчив, токсикологически безопасен.

Фторатор-ф обеспечивает:

Стабильные гигиенически обоснованные концентрации фтора в  питьевой воде (0,8-1,5 мг/л) при фильтрации в динамических условиях.

Возможность создания (при необходимости) высоких (до 15 мг/л) концентраций фтора в технологических средах.

Большой ресурс (Использование 1 кг фторатора обеспечивает эмиссию до 60 г фтора и  кондициониро­вание до требуемой концентрации (1,5мг/л) 60 000 литров воды  при скорости фильтрации 600 час-1 ).

Постоянство концентрации выделяемого фторид-иона при темпера­турах  от 10 до 25 °С.

Фторатор-Ф не меняет кислотность воды в диапазоне  рН от 3 до 9. Выделение в воду органических веществ и ионов тяжелых металлов исключено.

Разрешен Минздравом Беларуси и России к использованию  в системах очистки и корректирования  состава питьевой воды. 

Химики из Кольского  научного центра РАН разработали  эффективную методику по очистке  сточных вод от ионов фтора  сорбентами на основе титана.Помимо глубокой очистки воды методика решает проблему утилизации насыщенных фтором отходов.

Фтор, который  в небольших количествах содержится в зубной пасте и укрепляет  зубы, может стать причиной серьезных  проблем со здоровьем. Это уже  произошло на Кольском полуострове и в других районах, где интенсивно работают горные предприятия, на которых перерабатывают фторсодержащую руду. Дешевой и эффективной технологии очистки воды от ионов фтора до сих пор не существовало. Ученые из Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. Тананаева Кольского научного центра РАН предложили использовать в качестве сорбентов различные соединения титана: гидроксиды или сульфаты титанила, которые прочно связывают ионы фтора. Эти соединения несложно получить при переработке минералов, содержащих титан. При добавлении в сточные воды он легко растворяется, а затем в результате гидролиза превращается в рыхлый осадок. Он-то и играет роль сорбента в очистке воды от ионов фтора. После такой обработки сорбенты с фтором в виде осадка можно просто отфильтровать. Этим способом удается достичь глубокой очистки воды, снизив содержание ионов фтора до 0,5-0,6 миллиграмм на литр, что уже не представляет угрозы для здоровья человека.

Раньше сорбенты, насыщенные фтором, накапливались, а фтор проникал в почву и загрязнял окружающую среду. По новой методике отработанные твердые сорбенты можно обработать серной кислотой с получением ценного фторида водорода и свежих порций водорастворимого сульфата титанила, который можно использовать повторно. Таким образом, методика, предложенная учеными, позволит очистить воду от фтора, получить ценный химический продукт и сэкономить сорбент.

                                                Литература: 
 

1.Смит У.Х. Поглощение загрязняющих веществ растениями // Загрязнение воздуха и жизнь растений. Л., 1988. С. 461-499.  

2.Томас М.Д. Влияние загрязнения атмосферного воздуха на растения // Загрязнение атмосферного воздуха. Женева. 1962. С. 251-306.  

3.Илькун Г.М. Загрязненность атмосферы и растения. Киев, 1978. 247с.  

4.Николаевский В.С. Биологические основы газоустойчивости растений. Новосибирск, 1979. 280 с.

5.Филимонова Л.Г. Геохимия фтора в зоне гипергенеза областей многолетней мерзлоты. М., 1977. 152 с.  

6.Габович Р.Д. Фтор и его гигиеническое значение. М., 1957. 251 с.  

7.Пашова В.Т. Фтор в почвах и растениях // Агрохимия. 1980. ╧10. С. 165-171.

8.Раков Э.Г., Химия и технологах неорганических фторидов, M., 1990;