Дистиллированная вода — это вода , которая была выкипела в пар и сконденсирована обратно в жидкость в отдельной емкости . Примеси в исходной воде, которые не кипят ниже или около точки кипения воды, остаются в исходной емкости. Таким образом, дистиллированная вода — это тип очищенной воды .
Питьевая вода дистиллировалась из морской воды по крайней мере с 200 г. н. э., когда этот процесс был четко описан Александром Афродисийским . [1] Его история предшествовала этому, поскольку отрывок из « Метеорологики» Аристотеля упоминает дистилляцию воды. [2] Капитан Израэль Уильямс с корабля «Дружба» (1797) придумал способ дистилляции воды, который он описал в своем журнале. [3]
В химических и биологических лабораториях, а также в промышленности, в некоторых приборах вместо дистиллированной воды может использоваться деионизированная вода или вода обратного осмоса в качестве более дешевой альтернативы. Если требуется исключительно высокоочищенная вода, используется дважды дистиллированная вода .
В общем, неочищенная вода может вызывать или мешать химическим реакциям, а также оставлять минеральные отложения после выкипания. Одним из методов удаления примесей из воды и других жидкостей является дистилляция .
Например, ионы, обычно встречающиеся в водопроводной воде, могут значительно сократить срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в автомобилях и грузовиках. Эти ионы неприемлемы в автомобильных системах охлаждения, поскольку они разъедают внутренние компоненты двигателя и истощают типичные антикоррозионные добавки антифриза . [4]
Любые нелетучие или минеральные компоненты в воде остаются, когда вода испаряется или выкипает. Вода, выходящая в виде пара, например, из котла системы отопления или парового двигателя, оставляет после себя любые растворенные материалы, что приводит к образованию минеральных отложений, известных как накипь .
Увлажнители с малым объемом, такие как хьюмидоры для сигар, могут использовать дистиллированную воду, чтобы избежать образования минеральных отложений. [5]
Определенные биологические приложения требуют контролируемых примесей, особенно в экспериментах. Например, дистиллированная вода, добавляемая в аквариум, удалит известные и неизвестные нелетучие загрязнители. Живым существам требуются определенные минералы; добавление дистиллированной воды в экосистему, такую как аквариум, снизит концентрацию этих минералов. Рыбы и другие живые существа, которые эволюционировали, чтобы выживать в озерах и океанах, должны процветать в минеральных диапазонах, обнаруженных в их изначальной среде обитания. [6]
Контролируемые примеси, а также надежность оборудования имеют решающее значение в медицинских приложениях, где, например, дистиллированная вода используется в аппаратах постоянного положительного давления в дыхательных путях (CPAP) для увлажнения воздуха для дыхания. Дистиллированная вода не оставит загрязняющих веществ, когда увлажнитель в аппарате CPAP испаряет воду. [7] [8]
Пивовары также могут смешивать дистиллированную воду с жесткой водой, чтобы имитировать мягкую воду Пльзеня . [9]
Другим применением было увеличение плотности воздуха для помощи ранним реактивным двигателям самолетов во время взлета в «жарких и высоких» атмосферных условиях, как это использовалось на раннем Boeing 707. [ 10]
Дистиллированную воду можно использовать в паровых утюгах для глажки одежды, чтобы минимизировать образование накипи в районах с жесткой водой, сокращая срок службы паровых утюгов. Некоторые паровые утюги имеют встроенные фильтры для удаления минералов из воды, что позволяет использовать обычную водопроводную воду.
До Второй мировой войны перегонка морской воды для получения пресной воды была трудоемкой и требовала больших затрат топлива. Поговорка гласила: «Чтобы получить один галлон пресной воды, нужен один галлон топлива». [ требуется цитата ] Незадолго до войны доктор Р. В. Кляйншмидт разработал компрессионный дистиллятор, который стал известен как дистиллятор Кляйншмидта, для извлечения пресной воды из морской или загрязненной воды. Сжимая пар, полученный при кипении воды, можно было извлечь 175 галлонов США (660 л; 146 имп галлонов) пресной воды из морской воды на каждый галлон (3,8 л; 0,83 имп галлона) использованного топлива. Во время Второй мировой войны это оборудование стало стандартным на кораблях союзников и на прицепах для армий. Этот метод широко использовался на кораблях и переносных установках для дистилляции воды [11] во второй половине века. На современных судах для кипячения морской воды используются испарители мгновенного действия , которые нагревают воду до температуры от 70 до 80 °C (от 158 до 176 °F) и испаряют ее в вакууме; затем ее собирают в виде конденсата перед хранением.
Солнечные опреснители могут быть относительно просты в проектировании и изготовлении, используя очень дешевые материалы. [12]
Дистилляция воды с помощью коммерческого оборудования почти полностью удалит все растворенные минералы, такие как кальций, магний, натрий, фторид, калий, железо и цинк, оставляя TDS <1PPM, и снизит ее электропроводность до <2 мкСм/см. Типичная водопроводная вода имеет электропроводность в диапазоне 200–800 мкСм/см. pH дистиллированной воды всегда немного ниже 7 (нейтральный) из-за того, что дистиллированная вода поглощает небольшое количество углекислого газа из атмосферы, что образует следы угольной кислоты и снижает pH дистиллированной воды примерно до 5,8 pH (очень слабокислая). [13]
Бутилированную дистиллированную воду обычно можно найти в супермаркетах или аптеках, а также доступны домашние дистилляторы. Очистка воды, такая как дистилляция, особенно важна в регионах, где водные ресурсы или водопроводная вода не подходят для употребления внутрь без кипячения или химической обработки.
Муниципальные системы водоснабжения почти всегда содержат следовые компоненты на уровнях, которые регулируются, чтобы быть безопасными для потребления. [14] Некоторые другие компоненты, такие как следовые уровни алюминия, могут быть результатом процесса очистки. Фторид и другие ионы не удаляются с помощью обычных фильтров для воды. Однако дистилляция устраняет большинство примесей. [15]
Дистиллированная вода также используется в качестве питьевой воды в засушливых приморских районах, испытывающих нехватку пресной воды, путем опреснения морской воды. [16]
Дистилляция удаляет все минералы из воды. Это приводит к деминерализованной воде, которая не была доказана более здоровой, чем питьевая вода. Всемирная организация здравоохранения исследовала влияние деминерализованной воды на здоровье в 1982 году, и ее эксперименты на людях показали, что деминерализованная вода увеличивает диурез и выведение электролитов , при этом снижается концентрация калия в сыворотке. [ необходима ссылка ] Магний , кальций и другие питательные вещества в воде могут помочь защитить от дефицита питательных веществ. Рекомендации по магнию были установлены на уровне минимум 10 мг/л с оптимумом 20–30 мг/л; для кальция — минимум 20 мг/л и оптимум 40–80 мг/л, а общая жесткость воды (с добавлением магния и кальция) — 2–4 ммоль/л . При жесткости воды выше 5 ммоль/л наблюдается более высокая частота возникновения желчных камней , камней в почках , камней в мочевыводящих путях , артрозов и артропатий . [ необходима цитата ] Для фторида рекомендуемая концентрация для здоровья зубов составляет 0,5–1,0 мг/л, при этом максимальное рекомендуемое значение составляет 1,5 мг/л, чтобы избежать флюороза зубов . [17]
Фильтрация и дистилляция воды становятся все более распространенными в домашних хозяйствах. Муниципальное водоснабжение часто содержит добавленные минералы или следовые примеси в количествах, которые регулируются, чтобы быть безопасными для потребления. Многие из этих дополнительных примесей, таких как летучие органические соединения , фторид и, по оценкам, >75 000 других химических соединений [18] , не удаляются с помощью обычной фильтрации; однако дистилляция и обратный осмос устраняют почти все эти примеси.
Употребление дистиллированной воды в качестве замены питьевой воды как пропагандировалось, так и не поощрялось по соображениям здоровья. Дистиллированная вода не содержит минералов и ионов, таких как кальций, которые играют ключевую роль в биологических функциях, таких как гомеостаз нервной системы , и обычно содержатся в питьевой воде. Недостаток природных минералов в дистиллированной воде вызвал некоторые опасения. Журнал общей внутренней медицины опубликовал исследование минерального состава различных вод, доступных в США. Исследование показало, что «источники питьевой воды, доступные североамериканцам, могут содержать высокие уровни кальция , магния и натрия и могут обеспечивать клинически важную часть рекомендуемого пищевого потребления этих минералов». Оно призвало людей «проверять минеральное содержание своей питьевой воды, будь то водопроводная или бутилированная, и выбирать воду, наиболее подходящую для их нужд». Поскольку дистиллированная вода лишена минералов, для поддержания хорошего здоровья необходимо потребление минералов через диету. [19]
Потребление «жесткой» воды (воды с минералами) связано с полезными сердечно-сосудистыми эффектами. Как отмечено в Американском журнале эпидемиологии , потребление жесткой питьевой воды отрицательно коррелирует с атеросклеротическим заболеванием сердца . [20]
Нехватка пресной воды вызывает тревогу — Изобретение капитана Уильямса, чтобы сделать соленую воду пресной — Его "перегонный куб", описанный им