Очистка воды замораживанием

Существует мнение, что если сначала заморозить, а потом разморозить воду, она станет чистой. Мы уже писали о том, как и почему замерзает вода. Теперь поговорим о том, что происходит с веществами растворенными в ней, и можно ли считать талую воду чистой.

Можно ли очистить воду замораживанием?

Если положить емкость с водой в морозильную камеру, то через какое-то время образуется внешняя оболочка из льда, которая по мере замерзания будет становиться толще, уменьшая при этом внутренний объем воды.

Большинство известных методов базируются на том, что во время замерзания растворенные вещества концентрируются в этой центральной части жидкости, то есть, если прекратить охлаждение емкости и вылить внутренний объем жидкости, то полученная замерзшая вода будет чистой. Действительно, внутри концентрируется условный рассол - вещества растворенные в воде. Это обусловлено тем, что образовавшаяся гексагональная кристаллическая структура льда “выталкивает” ионы других соединений. Этот метод называют методом Лабзы по имени его автора.

Визуально чистоту льда можно определить по его прозрачности. Если лед не содержит мутных вкраплений или частиц похожих на снег, то вы имеете шанс получить практически дистиллированную воду. Что касается мутного льда или снега, то полученная в результате размораживания вода будет менее чистой, так как эти признаки говорят об образовании ячеек с рассолом в структуре льда.

Большую роль в качестве льда играет скорость заморозки. Чем медленнее происходит этот процесс, тем чище будет лед. Скорость зависит от температуры, то есть лучше замораживать воду при -2, чем при -20 ℃. Например, морской лед хоть и имеет меньшую соленость, чем вода, но в нем все же находятся ячейки с соляным раствором.

Удаление тяжелой воды замораживанием

Тяжелая вода подразумевает под собой вещество, в котором один или два атома водорода замещены его изотопом — дейтерием (D). Основную массу составляет полутяжелая вода (DHO), содержание истинно тяжелой воды (D₂O) - еще меньше. В среднем в природных водоемах в 10000 молекул содержится 9973 молекул H₂O, три молекулы HDO. Если говорить о процентном соотношении, то содержание H₂O 99,985%, остальное представляют соединения состоящие из изотопов как водорода, так кислорода

Существующие исследования говорят о том, что снег и лед содержат меньше тяжелой воды, чем поверхностные водоемы. Исследования воды, которая течет в горных реках, образуясь при таянии ледников, показывают, что количество дейтерия в ней значительно ниже, чем в любой другой природной воде.

Температура замерзания для :

• D₂O - 3,4 ℃;
• DHO - 2.04 ℃.

Это значит, что тяжелая вода должна замерзать быстрее, чем обычная, которая имеет температуру замерзания 0 °C. На практике количество молекул тяжелой воды в одном грамме настолько мало, что удалить ее полностью не получится, но снизить содержание вполне.

Но при этом плотность тяжелой и обычной воды отличаются - то есть вполне возможно, что замораживание приведет к концентрированию тяжелой воды. Стоит обратить внимание, что в промышленном производстве легкой воды применяется метод дистилляции, поскольку он является более эффективным.

Есть бытовой метод Меловичко, в котором предлагается поместить воду в емкости в морозильную камеру, и дважды удалить первый образовавшийся лед, при третьем замораживании нужно вылить из центра жидкость содержащую много солей, а потом воду из замороженного льда использовать для питья. Если вода была предварительно очищена, например обратным осмосом, то внутреннюю часть можно не выливать. Подобные процедуры рекомендуется производить в два-три цикла.

Нужно ли удалять тяжелую воду?

Вся тяжелая вода на планете образовалась много миллионов лет тому назад и до сих пор присутствует в составе вод, то есть ее пьем не только мы, ее пили и наши древние предки. Клинических исследований, которые бы имели достаточную доказательную базу, чтобы утверждать, что “легкая” вода имеет лечебные свойства - нет.

Что касается токсического воздействия, бытует мнение о радиоактивности, дейтерий не является таковым. Из-за более высокой плотности, тяжелая вода может нарушать метаболические процессы. Но чтобы это произошло, вам придется довольно длительное время применять именно концентрированную тяжелую воду. Тритий находится в воде в столь низких концентрациях, что его радиоактивность в образцах природніх вод просто не определяется.

Талая вода из снега и льда

Как мы писали выше, процесс замораживания нужно довольно тщательно контролировать для получения чистой воды. Уличный снег и лед (особенно в больших городах) будет содержать большое число примесей, которые будут более токсичны для здоровья, чем вода из-под крана.

Кстати на украинской Арктической станции Вернадский для того, чтобы получить воду для питья и бытовых нужд до 1935 года топили лед и снег, но отказались от этого метода в пользу обессоливания морской воды обратным осмосом. Это связано, в первую очередь, с экономической целесообразностью.

Выводы

Фактически снизить содержание минеральных и органический примесей замораживанием можно, как и процент тяжелой воды. Стоит также заметить, что многие микроорганизмы умирают при замораживании. Поэтому если вам необходимо в полевых условиях получить питьевую воду, то этот процесс может быть даже эффективнее кипячения. Хотя рациональнее ее сначала прокипятить, а потом заморозить.