2) связанный с аминами
3) образующийся после точки перелома (+)
4) связанный с органическими веществами водной среды
Свободный остаточный хлор — это количество активного хлора, сохраняющееся в воде после удовлетворения её хлорпоглощаемости и прохождения точки перелома. На этом этапе восстановительные примеси уже окислены, аммиак и образовавшиеся хлорамины преимущественно разрушены, поэтому последующее увеличение дозы хлора приводит к накоплению свободных форм — хлорноватистой кислоты (HOCl) и гипохлорит-иона (OCl−). Именно поэтому верным является указание на образование свободного остаточного хлора после точки перелома.
Точка перелома характеризует минимальную концентрацию суммарного остаточного хлора на кривой хлорирования. До её достижения введённый реагент расходуется на окисление органических и неорганических восстановителей, а при наличии аммонийных соединений образует связанный хлор — преимущественно моно-, ди- и трихлорамины. При дальнейшем повышении дозы хлора эти соединения окисляются и разрушаются; после перелома остаточная концентрация вновь возрастает уже главным образом за счёт свободного хлора.
Свободный хлор обладает более выраженным и быстрым бактерицидным действием, чем связанный. Наиболее активной формой является недиссоциированная хлорноватистая кислота, доля которой увеличивается при снижении pH; она проникает через клеточные оболочки микроорганизмов и окисляет ферменты, мембранные структуры и другие жизненно важные компоненты. Наличие свободного остаточного хлора после необходимого времени контакта служит технологическим показателем достаточности хлорирования и обеспечивает определённую защиту воды от повторного микробного загрязнения в распределительной сети.
| Форма или этап | Химическая характеристика | Значение при обеззараживании |
|---|---|---|
| Хлорпоглощаемость воды | Расход хлора на окисление органических веществ, железа, марганца, нитритов и других восстановителей | Свободный остаток практически не накапливается |
| Начальный участок кривой | Образование продуктов окисления и взаимодействие хлора с аммонийными соединениями | Внесённая доза ещё не свидетельствует о достаточном обеззараживании |
| Связанный остаточный хлор | Преимущественно хлорамины, образованные при реакции хлора с аммиаком и аминами | Действует медленнее и слабее свободных форм, но может сохраняться дольше |
| Разрушение хлораминов | При увеличении отношения хлора к азоту хлорамины окисляются, а суммарный остаток снижается | Соответствует нисходящей части кривой хлорирования |
| Точка перелома | Минимум остаточного хлора после удовлетворения хлорпоглощаемости и разрушения большей части хлораминов | Граница перехода к накоплению свободного остаточного хлора |
| Свободный остаточный хлор | Сумма хлорноватистой кислоты HOCl и гипохлорит-иона OCl− | Формируется и устойчиво возрастает после точки перелома, обеспечивая быстрое обеззараживание |
| Общий остаточный хлор | Сумма свободного и связанного остаточного хлора | Не позволяет без раздельного анализа определить долю наиболее активной свободной формы |
Эффективность свободного хлора зависит не только от его концентрации, но и от pH, температуры, мутности воды и продолжительности контакта. При повышении pH равновесие смещается в сторону менее активного гипохлорит-иона, поэтому одинаковая измеренная концентрация может обеспечивать различный обеззараживающий эффект. Чрезмерное дозирование также нежелательно из-за ухудшения органолептических свойств воды и возможного образования хлорорганических побочных продуктов. Санитарный контроль должен включать раздельное определение свободного и связанного остаточного хлора с учётом качества исходной воды и условий её транспортирования.