К вопросу о поверхностной активности сточных и поверхностных вод

истории курортного дела. За ним последовали знаменитые сталинские пятилетки, в корне изменившие лицо нашей страны и постановку здравоохранения.

Вероломное нападение фашистских орд на нашу страну, все их попытки поколебать ее санитарное состояние оказались тщетными.

Советское здравоохранение с честью выдержало, все испытания войны, и перед ним открылись богатейшие перспективы развития.

А. П. ВИШНЯКОВ

К вопросу о поверхностной активности сточных и поверхностных вод

Из Ленинградского научно-исследовательского санитарно-гигиеннческого института

0?дел поверхностно-активных химических веществ, который в последние годы привлекает особое внимание исследователей, объединяет органические гетерополярные соединения, обладающие свойством сорбироваться на поверхностях раздела двух фаз (жидкой и твердой, жидкой и газообразной, твердой и газообразной).

Попадая в воду и растворяясь в ней, поверхностно-активные вещества концентрируются у поверхности канализационных труб, бетонных, деревянных, металлических стенок каналов, оседая на них или как-то взаимодействуя с ними. Поверхностно-активные соединения взаимодействуют с взвесью частиц в воде, коагулируя или, наоборот, пептизируя частицы. Они известным образом влияют на микроорганизмы, населяющие сточные и проточные воды.

Поверхностным явлениям посвящено много работ и исследований как в Советском Союзе, так и за границей. Особенно следует отметить работы акад. П. А. Ребиндера и его сотрудников, решивших ряд важных теоретических вопросов. В работах школы Ребиндера ценные свойства поверхностно-активных веществ применены в разрешении ряда практических вопросов в области прикладных наук и техники.

Успешное изучение природы и свойств поверхностно-активных веществ дало возможность понять механизм моющего действия мыла и других моющих средств, установить оптимальные условия их применения и наметить быстрый и правильный контроль их качества. Изучение поверхностных явлений дало возможность широко и осмысленно применить поверхностно-активные вещества как адсорбенты, образователи пен и эмульсий при флотации и поверхностных покрытиях. Поверхно-стно-активные вещества и поверхностные явления интересуют цитолога при изучении формирования клетки и ее мембран, физиолога при изучении поведения и превращения живого вещества, бактериолога при изучении поведения и развития бактерий, хирурга при изучении и лечении ран, а также терапевта.

Вопрос о поверхностно-активных веществах в различных водах до сего времени не изучен.

Остановимся кратко на характеристике поверхностно-активных веществ и описании их свойств. На отдельных примерах мы покажем важность учета и изучения поверхностной активности вод открытых водоемов и сточных вод.

Наряду с поверхностно-неактивными веществами, т. е. такими, ко-» торые при растворении распределяются равномерно по всему объему

раствора, имеется ряд химических соединений, обладающих свойством накапливаться у поверхности раздела. Это явление подробно изучено, например, в отношении мыла.

Мыло, растворенное в воде, не показывает одинаковую концентрацию во всем объеме раствора: у поверхности (на границе с воздухом и твердыми телами эта концентрация больше, чем во всем объеме раствора. Частицы мыла стремятся расположиться в поверхностном слое,

образуя тончайшую мономолекулярную пленку в поверхностях раздела. Если в раствор мыла в воде внести какое-либо постороннее тело (частицы металла, дерева, ткани и т. д.), то мицеллы мыла начнут накапливаться около поверхности этого предмета. Внесенный в раствор мыла предмет будет покрыт уплотненным слоем частиц мыла.

Свойство концентрироваться у поверхностей раздела присуще разным химическим веществам далеко не в одинаковой мере. Вещества, которые обладают особенной способностью к концентрации, носят название поверхностно-активных.

Химически поверхностно-активные соединения представляют собой органические соединения обычно цепного строения, имеющие на одном конце карбонильную группу, а на другом одну из следующих групп: ОН, СООН, СОН, CN, COONa, COOK, COONH, и др.

Наличие этих групп делает растянутую молекулу вещества полярной и является причиной стремления молекулы одним своим концом погрузиться в воду, а другим (карбонильным, менее растворимым в воде) выскочить из воды, стремиться к поверхности, понижая поверхностное натяжение раствора и создавая мономолекулярный адсорбционный слой на поверхностях раздела (раствор — воздух, раствор — твердое тело).

Но встречаются ли, а если встречаются, то как часто, подобные соединения, поверхностно-активные вещества в сточных водах и водах открытых водоемов?

В данной работе мы не ставим задачи дать полный перечень всех поверхностно-активных веществ, которые можно встретить в промышленных и бытовых сточных водах, а хотим лишь на отдельных примерах показать, как часто санитарный работник, работающий в области очистки сточных вод и охраны водоемов, может встретиться с поверхностно-активными веществами.

Выше, говоря о свойствах поверхностно-активных веществ, мы привели в качестве примера таких соединений мыло — полуколлоид, классический представитель поверхностно-активного вещества.

Нафтеновое мыло Канифольное -

----Подсолнечное ••

Саломасное »

Рис. 1. Изменение поверхностного натяжения воды в результате прибавки мыла

___Мыло №г

Рис. 2. Поверхностная вязкость раствора мыла в воде

бточные воды банно-прачечных, мыловаренных, текстильных и некоторых других предприятий содержат растворенное мыло.

Читатель, возможно, укажет на сравнительно небольшое содержание, малую концентрацию мыла в этих сточных водах. Отвечая на это возможное возражение, следует иметь в виду, что одной из основных особенностей поверхностно-активных веществ является их способность проявлять свое действие даже в очень малых концентрациях.

Для иллюстрации приведем два рисунка из работ автора по изучению поверхностно-активных свойств мыла.

На рис. 1 показано изменение поверхностного натяжения (з=дин/см) с изменением концентрации (С°/о) нафтенового, канифольного, подсолнечного и саломасного мыла. На рис. 2 приведены данные по изменению

поверхностной вязкости

четырех сортов саломасного (хозяйственного) мыла.

Из рис. 1 видно, что достаточно прибавить к воде мыло в количестве даже до 0,01% и меньше, как поверхностное натяжение воды на границе раствор — воздух резко уменьшается, указывая на образование поверхностного адсорбционного слоя. О резко выраженном поверхностно-активном свойстве мыла еще более убедительно говорят данные о поверхностной вязкости, приведенные на рис. 2.

Раствор мыла даже в концентрации до 0,0001% обладает ясно выраженными поверхностными свойствами и способен образовать на поверхностях раздела мономолекулярную упругую адсорбционную пленку, т. е. мыло является поверхностно-активным веществом.

Предприятия пищевой промышленности, молочные, мясоперерабатывающие, пивоваренные, дрожжевые и другие производства, имеющие дело с белком, выбрасывают в стоки протеин и продукты его распада. Правда, содержание этих веществ в сточных водах невелико. Но и здесь необходимо учитывать характерную особенность поверхностно-активных веществ проявлять поверхностные свойства уже в очень малых концентрациях.

Для иллюстрации этого положения приведу один рисунок из работ научного сотрудника Рис. 4. Изменение поверхностного натяжения С. Я. Вышкинд.

воды в результате прибавки желчи На нем (рис. 3) приведены

данные по поверхностной вязкости водных растворов пептона и гидролизата казеина. Прибавка к воде того или другого препарата в концентрации даже до 0,0001% уже достаточна для того, чтобы на поверхности раздела (раствор — воздух; раствор — твердое тело) образовался мономолекулярный адсорбционный слой с ясно выраженной упругостью.

Если к этому из работ автора по изучению поверхностно-активных свойств биологических препаратов' добавить данные о поверхностной активности желчи (рис. 4), станет ясно, что загрязнение сточных вод поверхностно-активными веществами касается в той или иной мере

Рис. 3. Поверхностная вязкость водных растворов продуктов распада белка

бди»/си

г

почти всех предприятий пищевой промышленности, перерабатывающих мясо, молоко, рыбу и растительное сырье и, конечно, сточных вод бытового характера, отводимых городской канализацией.

Говоря о возможных источниках попадания поверхностно-активных веществ в сточные воды и в водоемы, нужно иметь в виду и сточные воды предприятий химической промышленности.

Спирты, эфиры, органические кислоты и их соли обладают поверхностной активностью, выраженной у отдельных соединений в разной степени.

Если учесть, что эти соединения можно встретить почти в каждом предприятии химической промышленности, будет ясна и большая доля участия последних в загрязнении сточных вод и вод открытых водоемов поверхностно-активными веществами.

Все это показывает, как широки те пути, по которым поверхностно-активные вещества могут попадать в сточные воды и открытые водоемы.

К сожалению, эти вещества и их свойства до сего времени не привлекли должного внимания исследователей в области водоснабжения и канализации.

Между тем в связи с загрязнением вод поверхностно-активными веществами возникает ряд практически важных вопросов, связанных с засорением канализационных труб, коррозией труб, защитой от них металлических, керамиковых, бетонных и деревянных стенок каналов и с очисткой сточных вод и вод открытых водоемов от загрязнений и патогенной микрофлоры.

Эти вопросы в связи с наличием в водах поверхностно-активных соединений ждут своего разрешения.

Проф. И. Н. ЯРОСЛАВЦЕВ

Об естественной освещенности в Ташкенте

Широкое новое строительство требует рационального разрешения вопроса об освещении как внутренних помещений (фабрик, заводов, больниц, школ, жилых домов), так и площадей, улиц, стадионов и т. д., что

невозможно без знания данных о естественной освещенности открытых пространств в отдельных районах и областях.

Обстоятельный материал, разработанный на основе наблюдений о состоянии, наружной освещенности Н. Н. Калитиным, М. В. Быловым, Г. Е. Олинским, Г. П. Богдановичем (для Северо-Западного района), не может быть распространен на южные зоны СССР, где солнечные высоты зимой и летом иные, чем в северных районах, где зима бесснежна, а теплое полугодие зачастую проходит при безоблачном небе, где запыления и увлажнения атмосферы достигают больших размеров. Небольшой материал по естественной освещенности, собранный нами по Средней Азии, может представить поэтому известный интерес и практическую ценность.

Измерения производились ежедневно при высоте солнца Ао = 8°, 4; 16°, 8; 36°, 3; 46°, 6 до и после полудня и в истинный полдень. За два