Багира

Воскресенье, 06 25th

Последнее обновлениеВс, 25 Июнь 2017 3am

Чистая вода издавна расценивалась многими народами как настоящее сокровище. Но создать полноценный фильтр для неё удалось лишь в XX веке.

Вывести на чистую воду…

Журнал: Загадки истории №25, июнь 2017 года
Рубрика: Люди и вещи
Автор: Алексей Мартов

Первый фильтр в Европе придумал Гиппократ

Фото: фильтровальная станцияВ древности люди выбирали место для жизни, руководствуясь двумя факторами: хорошим климатом и наличием источника воды. Причём последний был важнее. Например, египтяне обожествляли Нил, ибо он давал жизнь всему живому. Но его воды нельзя было назвать чистыми даже в те времена. Огромный поток нёс миллионы тонн песка, взвеси и мусора. Для растений эта вода была пригодна, для людей — нет.

В помощь «сокам организма»

Египетские жрецы создали первую систему для очистки воды. В огромной бочке чередовались слои песка, толчёной пемзы, губки, шерсти, хлопка и ткани. Похожий «слоёный пирог» применяется в системах очистки и сейчас. Пройдя сквозь него, живительная влага не избавлялась от бактерий, но становилась чище. Для фараона и его окружения воду ароматизировали травами и ягодами.
В Древнем Китае мудрецы очищали воду иным способом. Они заметили, что если в жидкость добавить вещество, способное связывать мелкие частички, то эту взвесь легко удалить. Связывающее вещество позднее было названо коагулянтом (от латинского глагола coagulo — «вызывать свёртывание»). Коагулянтами китайцы пропитывали волокна камыша. Затем взбалтывали тростинками воду, удаляли выпавший осадок, и вода становилась чистой.
Европа, в свою очередь, первым водяным фильтром обязана «отцу медицины» Гиппократу. Ему принадлежит теория «четырёх телесных жидкостей», которую он создал на основании выводов Эмпедокла. Последний полагал, что Вселенная состоит из четырёх элементов — огня, воздуха, земли и воды. Этим составляющим соответствуют четыре качества: тёплое и влажное (воздух), холодное и сухое (земля), тёплое и сухое (огонь), холодное и влажное (вода).
Гиппократ заменил элементы на «соки организма»: чёрную желчь, жёлтую желчь, кровь и слизь (флегму, лимфу). Дисбаланс «соков», как думал Гиппократ, является причиной разных заболеваний. Для исцеления врач предлагал уравновесить «соки» с помощью воды. Естественно, чистой. Поэтому ничего иного, как создать фильтр, Гиппократу не оставалось.
Во времена жизни Гиппократа (460-370 годы до нашей эры) в городах Эллады существовал водопровод. Но воду в нём назвать чистой можно было с большой натяжкой. Хотя она даже фильтровалась с помощью дамбы из песка и щебня. «Отец медицины» создал устройство, очищавшее воду на порядок лучше. Его изобретение называется «рукав Гиппократа». Кипячёную воду пропускали сквозь мешки (ступени) из плотной ткани. Так она избавлялась от механических примесей. Устройство для тех времён вполне передовое.

Научный подход

В античном мире знали про свойство серебра обеззараживать воду. Но не злоупотребляли им. Дело в том, что римляне, имевшие водопровод из свинца, заподозрили, что вода из него пагубно действует на здоровье. Соединения свинца проникали в организм и убивали его. Так что проводить эксперименты с серебром они не торопились. Зато в этом преуспели люди Средневековья.
Именно добавлением в колодцы серебряных вещей объясняются свойства «святой воды». Ионы серебра вступают в реакцию с молекулами воды и убивают бактерии. Правда, постоянное употребление «серебряной» воды приводило к тому, что металл накапливался в организме и вызывал заболевание — аргирию. У больных цвет кожи с розового менялся на бледно-голубой, из-за чего возникло выражение «голубая кровь». Аргирия поражала представителей аристократии, так как простолюдины пили обычную воду.
Интересно, что люди уже в Средневековье понимали, что запасы пресной воды ограничены. В начале XVII века сэр Фрэнсис Бэкон занялся вопросом очистки морской воды от соли. Полагаясь на свойства песка, он рыл ямы у берега, надеясь, что вода после прохождения барьера будет пресной. Но этого не произошло. Работы Бэкона, хоть и не увенчались успехом, вызвали в научном мире интерес к вопросу очистки воды.
В 1785 году русский химик немецкого происхождения Товий Ловиц открыл явление адсорбции (поглощения примесей) древесным углём в растворах. В качестве практического применения открытия Ловиц предложил пропускать воду или спирт сквозь жженый берёзовый уголь. Результат превзошёл все ожидания. Уголь втягивал в себя нечистоты, очищая жидкость.
Изобретение Ловица хоть и одобрили, но в России применять не спешили. Зато Наполеон подписал распоряжение, согласно которому в 1800 году воду в Париже в промышленных количествах стали очищать древесно-угольным фильтром. А в 1821 году в Тулузе был введён в строй первый в мире водопровод с многоступенчатой системой очистки воды.
Изобретённый ещё в эпоху Возрождения микроскоп позволил понять, что даже в чистой воде присутствуют бактерии. В 1849 году в Лондоне произошла эпидемия холеры. Именно с помощью микроскопа врач Джон Сноу определил, что бактерии холеры находятся в воде из лондонского водопровода. Для предотвращения их распространения власти стали добавлять в воду хлор. Конечно, вода приобрела неприятный вкус, но зато смертность пошла на убыль. Хлорирование воды до сих пор является базовым мероприятием для обеззараживания.

Таможня для молекул

Русские аристократы уже в XVIII веке привозили из Европы модные игрушки — например, «водно-цедильную машину». Она представляла собой бочку, в которой поочередно были заложены губка, войлок и уголь. Сверху в неё заливали воду, а внизу она выливалась уже очищенной.
В 1826 году в Петербурге стали применять отечественные фильтры с использованием древесного угля и гатчинского песчаника. К слову, они были как стационарные, так и переносные. Основными производителями фильтров стали заводы Савельева и Дмитрия Аксеновского (последний на Всероссийской мануфактурной выставке в 1841 году получил «публичную похвалу»). Бытовые фильтры тех времён представляли собой конусы на треногах, ящики, вазы и горшки.
С 1839 года власти Петербурга стали использовать фильтровальные установки, в которых вода прогонялась под давлением через песок, песчаник, гравий и прессованный уголь. Напор создавался ручным насосом или подачей из водонапорной башни.
В 1842 году Николай I разрешил французу Дронзару открыть в Петербурге «Компанию для очищения воды», под которую тот получил кредит в 8 тысяч рублей серебром. Но спустя четыре года француз обанкротился.
Промышленная революция конца XIX века ухудшила качество воды. Но благодаря прогрессу учёные разработали новые принципы очистки воды. Например, аэрацию: вода распыляется из форсунок, а кислород из атмосферы окисляет содержащиеся в водной пыли железо и марганец, так что они выпадают в осадок. К передовым системам очистки воды можно отнести и озонирование. Молекулы озона успешно борются с всевозможными примесями, как органическими, так и неорганическими. А заодно освобождают жидкость от вирусов и бактерий.
Однако все эти технологии поначалу трудно было применить в быту. В 1970-х годах был придуман метод обратного осмоса, когда вода прогонялась через мембрану, отверстия в которой пропускали только молекулы воды. Так можно было не только очищать воду, но и делать из солёной воды пресную. Правда, с вредными веществами вода теряет и полезные. Такую воду перед употреблением надо минерализовать.
Другим популярным методом очистки воды стала ионообменная технология. При прохождении воды сквозь картридж из синтетической смолы вода вступает с ним в реакцию. В результате смола задерживает катионы вредных веществ (железа, марганца и т.д.), пропуская лишь «чистые» молекулы воды. На сегодняшний момент ионообменная очистка и обратный осмос являются самыми передовыми технологиями в бытовых фильтрах очистки воды.