Утверждаю

Главный государственный

санитарный врач

Российской Федерации,

Первый заместитель

Министра здравоохранения

Российской Федерации

Г.Г.ОНИЩЕНКО

18 июля 2001 года

 

Дата введения -

с момента утверждения

 

2.1.4.
ПИТЬЕВАЯ ВОДА И ВОДОСНАБЖЕНИЕ

НАСЕЛЕННЫХ
МЕСТ

 

САНИТАРНО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКИЙ
НАДЗОР

ЗА
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТОВ

В
ПРАКТИКЕ ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ
УКАЗАНИЯ

МУ
2.1.4.1060-01

 

1. Разработаны авторским коллективом в составе: д.м.н., профессор
М.В. Богданов, д.м.н., профессор А.А. Королев (Московская медицинская академия
им. И.М. Сеченова); д.м.н., профессор З.И. Жолдакова (НИИ экологии человека и
гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН); А.И. Роговец (Департамент ГСЭН
Минздрава России); Н.И. Садова (МГП "Мосводоканал").

2. Использованы материалы и предложения: к.м.н., с.н.с. Б.Р.
Витвицкой (Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова); к.м.н., в.н.с.
В.Г. Смирнова (Институт токсикологии Минздрава России); д.х.н., профессора А.Т.
Лебедева (МГУ); к.х.н. Л.Ф. Кирьяновой, Е.Н. Тульской (НИИ экологии человека и
гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН).

3. Утверждены и введены в действие Главным государственным
санитарным врачом Российской Федерации - Первым заместителем Министра
здравоохранения Российской Федерации Г.Г. Онищенко 18 июля 2001 г.

4. Введены впервые.

 

1. Область применения

 

1.1. Настоящие Методические указания устанавливают гигиенические
требования к организации и осуществлению контроля использования синтетических
полиэлектролитов в практике питьевого водоснабжения.

1.2. Методические указания предназначены для предприятий, организаций
и иных хозяйственных субъектов (независимо от подчиненности и форм
собственности), деятельность которых связана с применением синтетических
полиэлектролитов в практике очистки питьевой воды, органов и учреждений
санитарно-эпидемиологической службы, осуществляющих государственный
санитарно-эпидемиологический и ведомственный надзор за качеством подготовки
питьевой воды.

 

2. Нормативные ссылки

 

2.1. Закон Российской Федерации "О
санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" N 52-ФЗ от 30.03.99.

2.2. Закон Российской Федерации "Об охране окружающей
среды" N 96-ФЗ от 19.12.91.

2.3. Водный кодекс Российской Федерации N 167-ФЗ от 16.11.95.

2.4. Закон Российской Федерации "О лицензировании отдельных
видов деятельности" N 158-ФЗ от 25.09.98.

2.5. "Положение о государственной
санитарно-эпидемиологической службе Российской Федерации". Постановление
Правительства Российской Федерации N 554 от 24.07.00.

2.6. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды
централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. СанПиН
2.1.4.559-96. М., 1996.

2.7. "Порядок разработки, экспертизы, утверждения, издания и
распространения нормативных и методических документов системы государственного
санитарно-эпидемиологического нормирования": Сборник. Р 1.1.001-1.1.005-96.

 

3. Общие положения

 

3.1. Синтетические полиэлектролиты широко применяются в
технологиях очистки питьевой воды. Методы физико-химической очистки, основанные
на использовании синтетических полиэлектролитов, не имеют альтернативы с
технологических и гигиенических позиций благодаря высокой эффективности,
относительной простоте, универсальности и надежности.

3.2. К синтетическим полиэлектролитам относятся
высокомолекулярные полимерные соединения, растворимые и диссоциирующие в воде
на ионы. При диссоциации молекулы полиэлектролита образуется один сложный
высокомолекулярный поливалентный ион и большое количество простых ионов с
низкой валентностью. По знаку заряда высокомолекулярного иона различают
анионные, катионные и амфотерные (анионно-катионные) полиэлектролиты.

3.3. По назначению синтетические полиэлектролиты разделяются на
коагулянты и флокулянты. Коагулянты - это полиэлектролиты, приводящие к
агрегации взвешенных частиц за счет нейтрализации заряда и химического
связывания. В результате применения коагулянтов происходит дестабилизация
коллоидной суспензии и образование микрохлопьев. К флокулянтам относятся
полиэлектролиты, способствующие образованию агрегатов за счет объединения
нескольких частиц через макромолекулы адсорбированного или химически связанного
полимера. Большая молекулярная масса флокулянтов способствует образованию
мостиков между микрохлопьями и формированию макрохлопьев.

3.4. Полимерные коагулянты и флокулянты применяются для очистки
природных вод от взвешенных и коллоидно-дисперсных веществ. При этом
одновременно снижаются: цветность, запахи, привкусы и микробная загрязненность
воды.

3.5. Эффективность очистки воды синтетическими электролитами
зависит от ряда факторов: природы и количества добавляемого полимера, его
молекулярной массы и заряда, условий введения реагента, концентрации взвешенных
веществ и их физико-химических характеристик, pH, температуры,
электропроводности воды и др.

3.5.1. Природа полимера. Наиболее эффективны синтетические
полиэлектролиты с высокой степенью полимеризации и большой молекулярной массой.
Большей эффективностью обладают полиэлектролиты с вытянутой молекулой (линейные
полимеры).

3.5.2. Доза полимера. Коагулирующее или флокулирующее действие
реагента проявляется при определенном соотношении между его концентрацией и
содержанием взвешенных твердых частиц. Обычно область эффективной стабилизации
и флокуляции дисперсий соответствует содержанию полимера в количестве 0,4 - 2%
от веса твердой фазы (оптимальная доза). Большая доза высокомолекулярного полимера
препятствует агрегации, повышая устойчивость суспензий.

3.5.3. Молекулярная масса. Флокулирующая способность неионных
полимеров и одноименно заряженных полиэлектролитов, как правило, возрастает с
увеличением степени их полимеризации, что приводит к уменьшению оптимальной
дозы реагента. Для синтетических катионных коагулянтов, заряженных
противоположно взвешенным частицам, молекулярная масса играет меньшую роль и
эффективность их действия, в первую очередь, зависит от величины заряда.

3.5.4. Концентрация дисперсной фазы, размер и природа частиц. В
разбавленных растворах между концентрацией твердой фазы и количеством полимера,
вызывающим максимальную коагуляцию / флокуляцию, существует прямо
пропорциональная зависимость. Частицы, имеющие размер менее 50 мю m,
флокулируются наиболее эффективно. Для агрегации взвешенных веществ
органического происхождения требуются катионные реагенты, а для неорганических
взвесей - анионные.

3.5.5. pH и температура воды. Гидролиз и ионный заряд полимера
напрямую зависят от pH и температуры. Анионные реагенты более эффективны в
щелочной среде, а неионные и умеренно катионные полимеры - в кислой среде. При
низкой температуре воды процесс агрегации частиц с помощью синтетических
полиэлектролитов ухудшается.

3.6. Синтетические органические высокомолекулярные коагулянты
могут применяться совместно с неорганическими коагулянтами (соли алюминия и
железа) или, что характерно для современных технологий очистки воды, в качестве
самостоятельных, основных реагентов. По сравнению с неорганическими
коагулянтами полимерные коагулянты обладают следующими преимуществами:

- обеспечивают агрегацию частиц при значительно меньших дозах
реагента;

- эффективны в широком диапазоне pH очищаемой воды;

- увеличивают скорость разделения жидкой и твердой фаз;

- не изменяют pH очищенной воды;

- минимизируют объем легко обезвоживаемого осадка;

- не добавляют в очищаемую воду ионов металлов;

- более эффективны для устранения вирусов, цист простейших и
одноклеточных водорослей.

3.7. Синтетические органические высокомолекулярные флокулянты
применяются для увеличения эффекта очистки воды после ее коагуляции
неорганическими или органическими коагулянтами.

Флокулянты позволяют:

- увеличить скорость захвата взвешенных частиц;

- ускорить процесс образования макрохлопьев и увеличить их
плотность;

- уменьшить оптимальную дозу коагулянта;

- увеличить производительность, эффективность и срок службы
фильтров для очистки воды;

- минимизировать расходы и трудоемкость, связанные с удалением
осадков.

3.8. Синтетические полиэлектролиты являются малотоксичными
соединениями, но, как правило, содержат мономеры и примеси, нередко
представляющие огромный риск для здоровья населения. В то же время ПДК в воде
для подавляющего большинства полиэлектролитов установлены по общесанитарному
показателю вредности. Применительно к оценке качества питьевой воды они имеют
второстепенное значение, т.к. пороговые уровни по органолептическому и МНК по
токсикологическому признакам вредности на несколько порядков выше, чем
остаточные количества синтетических полиэлектролитов в очищенной воде. Кроме
того:

- большинство реагентов применяется в дозах, сопоставимых с
гигиеническими нормативами;

- при использовании в процессах осветления воды реагентов в
оптимальных дозах остаточные концентрации их заведомо ниже ПДК;

- в настоящее время отсутствуют доступные аналитические методы,
позволяющие достоверно определять содержание полимеров и мономеров на уровнях,
реально присутствующих в воде после применения синтетических полиэлектролитов в
оптимальных дозах;

- контроль качества питьевой воды, прошедшей очистку с
использованием синтетических полиэлектролитов, до настоящего времени проводится
в нашей стране по остаточным концентрациям полимеров, без учета содержания
мономеров и других опасных примесей.

3.9. Реальная минимизация риска для здоровья населения,
связанного с применением для очистки воды синтетических полиэлектролитов, может
быть достигнута при следующих условиях:

- контроль качества при производстве синтетических
полиэлектролитов (оценка и регламентирование сырьевых компонентов; стабилизация
условий синтеза; контроль примесей, побочных и промежуточных продуктов);

- расчет допустимого содержания мономеров и токсичных примесей в
полимерном продукте с учетом их ПДК и референтных доз;

- обоснование максимально допустимой дозы реагентов,
обеспечивающей безопасное их использование в технологиях очистки воды.

 

4. Классификация и общая характеристика

синтетических полиэлектролитов

 

4.1. В практике очистки питьевой воды используются реагенты,
подавляющее большинство которых относится к следующим четырем группам
соединений:

- полиамины (полиэпихлоргидриндиметиламины, полиЭПИ-ДМА);

- полидиаллилдиметиламмоний хлориды (полиДАДМАХи);

- полиакриламиды (ПАА);

- смеси (сополимеры).

4.2. Полиамины и полиДАДМАХи характеризуются очень высоким
катионным зарядом при относительно невысокой молекулярной массе, что определяет
их использование в качестве коагулянтов при очистке питьевой воды. Полиакриламиды
представлены в неионной, анионной и катионной форме, имеют молекулярную массу
от 1 до 20 млн. и применяются в качестве флокулянтов.

4.3. Полиамины (полиЭПИ-ДМА)

4.3.1. Полимеры на основе эпихлоргидриндиметиламина производятся
путем реакции конденсации первичных или вторичных аминов с эпихлоргидрином:

 

                            CH3                CH3

                            │     ┌           
│+┐

            CH2-CH-CH2Cl + HN -> ─┼ CH2-CH-CH2-N
┼─

            \  /            │     └     │      │ ┘n   -

             O             
│           │      │    Cl

                            CH3         OH     CH3

 

          Эпихлоргидрин  
Диметиламин     Полиамин

 

4.3.2. Эмпирическая формула (CaHbNcOdCle)n, где a, b, c, d и e -
переменные, определяемые используемыми реагентами и их молярным соотношением.
Регистрационные номера CAS 25988-97-0; 68583-79-1; 42751-79-1.

4.3.3. Реагент представляет собой водный раствор в форме вязкой
жидкости с содержанием активного вещества от 30 до 50%. Продукт смешивается с
водой при любых концентрациях (пропорциях).

4.3.4. Молекулярная масса от 10 тыс. до 1 млн. Катионный заряд
расположен на главной цепи. Вязкость 50%-ного раствора от 40 до 20000 сПз.

4.3.5. В товарном продукте обнаруживаются вещества, которые
используются при синтезе полимера или появляются в результате гидролиза.
Важнейшими из них являются эпихлоргидрин, глицидол, 1,3-дихлорпропанол,
2,3-дихлорпропанол и диметиламин.

4.4. Полидиаллилдиметиламмоний хлорид (полиДАДМАХ)

4.4.1. Реагент полиДАДМАХ синтезируется из аллилхлорида и
диметиламина:

 

                                   CH2=CH   CH=CH2

                                        │   │

                               CH3     CH2  CH2

                               │        \ +/  -

              2CH2=CH-CH2Cl + HN  
-->   N  Cl

                               │        /  \

                               CH3     CH3  CH3

 

                 Аллилхлорид 
Диметиламин  ДАДМАХ

 

Полимеризация происходит циклическим путем с образованием следующей
структуры:

 

                       ┌                 ┐

                     ──┼ CH2-CH---