Норми допуску марганцю в питній воді. Шкода для побутової техніки і комунікаційних мереж. Рівень нікелю в природних водоймах
Марганець - елементпобочной підгрупи сьомої групи четвертого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, атомний номер 25. Позначається символом Mn.
Марганець належить до досить поширеним елементам, складаючи 0,03% від загального числа атомів земної кори. Серед важких металів (атомний вага більше 40) марганець займає по поширенню в земній корі третє місце слідом за залізом і титаном.
Марганець вельми цікавий в біохімічному відношенні. Точні аналізи показують, що він є в організмах всіх рослин і тварин. Зміст його зазвичай не перевищує тисячних часток відсотка, але іноді буває значно вище. Наприклад, в листі буряків міститься до 0,03%, в організмі рудих мурах - до 0,05%, а в деяких бактеріях навіть до кількох відсотків марганцю.
Марганець належить до числа небагатьох елементів, здатних існувати в восьми різних станах окислення. Однак в біологічних системах реалізуються тільки два з цих станів: Mn (II) і Mn (III).
Марганець присутній в природних водах в різних формах, які залежать від кислотності середовища. У підземних водах при відсутності кисню марганець зустрічається зазвичай у формі двовалентних солей. У поверхневих водах марганець знаходиться в формі органічних комплексних сполук, колоїдів і тонкодисперсних суспензій.
До основних джерел надходження сполук марганцю відносяться:
1. Питна вода є джерелом надходження марганцю, так як нормативи для очищеного стоку для скидання в затоку в 10 разів жорсткіше нормативів по питній воді (фактичний зміст марганцю в питній водопровідній воді до 0,05 мг / дм 3).
2. Грунтові води (вміст марганцю до 0,5 мг / дм 3): у випадках дренування в соматичних систему госппобутової каналізації.
3. Зовнішні субабоненти: підприємства, що мають незалежні джерела водопостачання (свердловини) (вміст марганцю до 0,1 мг / дм 3), хозфекальних води з танкерів (вміст марганцю до 0,6 мг / дм 3).
У підсумку отримуємо, що концентрація загального марганцю на вході очисних споруд господарсько-побутових стічних вод становить 0,3 - 0,4 мг / дм 3.
Вміст марганцю в поверхневих водних об'єктах постійно і має виражені періодичні коливання. Максимуми спостерігаються в зимово-весняний період (лютнево-березневий пік), літній період (серпневий пік) і осінньо-зимовий період. У ці періоди вміст марганцю в поверхневих водних об'єктах може в десятки разів перевищувати середні значення. Ймовірні причини лютнево-березневого піку: зниження концентрації розчиненого кисню і рН води (при ще існуючому льодовому покритті), зменшення ролі окислювальних процесів в товщі води. Збільшення концентрації вільного марганцю в серпні сприяють: відмирання фітопланктону, зокрема синьо-зелених водоростей, які виділяють марганець у вигляді вільних катіонів Мn (II) (близько 60%) і низькомолекулярних сполук (близько 30 - 35%), зменшення концентрації розчиненого кисню, який витрачається на окислення «органічної речовини» розкладаються гідробіонтів. Слід зазначити, що розкладання вищої водної рослинності з подальшим виділенням у воду Мn (II) протікає протягом 7-8 місяців. Ця обставина, мабуть, також може бути причетне до лютнево-березневого піку.
Високі концентрації розчиненого марганцю в осінньо-зимовий період обумовлені надходженням його з мулових вод. Цей період дуже близький в зимово-весняному. У відновлювальних умовах утримання розчинених форм марганцю в мулових водах становить 1-3 мг / дм 3.
Нейротоксичність марганцю не до кінця пояснена. Є дані, що говорять про взаємодію марганцю з залізом, цинком, алюмінієм і міддю. На підставі ряду робіт, порушення метаболізму заліза вважається можливим механізмом пошкодження нервової системи. При цьому можливо окисне пошкодження.
Можливо, довгострокове накопичення марганцю впливає на здатність до відтворення. У дослідженнях на тваринах, вагітність під тривалим впливом великих доз марганцю частіше завершувалася вродженими каліцтвами у потомства.
Марганець може порушувати роботу печінки, однак експерименти показують, що поріг токсичності дуже високий. З іншого боку, більш 95% марганцю виводиться з організму з жовчю, і будь-яке пошкодження печінки може уповільнити детоксикацію, підвищуючи концентрацію марганцю в плазмі крові.
Зазначені обставини свідчать на користь посилення нормативів вмісту солей цього важкого металу в стічних водах.
Марганець прийнято відносити до групи важких металів, ця речовина поширене не настільки сильно, як залізо, але зустрічається досить часто, і за своїми властивостями нагадує саме залізо. В результаті підвищеного вмісту марганцю у воді на внутрішніх поверхнях водопровідних труб і водогрійного обладнання починають накопичуватися відкладення цього металу, які, в свою чергу, можуть викликати закупорку і погіршення процесів теплообміну, тому слід задуматися про якісну. Крім того, така вода залишає незмивні сліди на сантехнічних пристроях. Варто також відзначити, що це далеко не весь шкоду, яку може принести рідина з підвищеною концентрацією марганцю, так марганець в питній водіє однією з основних причин її неприємного смаку, до того ж вживання такої рідини для втамування спраги і приготування їжі негативно позначається на стані людського організму. Як показали останні дослідження, вживання води, надмірно збагаченої марганцем, призводить до зниження інтелектуальних здібностей у дітей. Постійне вживання питної води, в якій концентрація марганцю перевищує 0,1 мг / л, може спровокувати виникнення серйозних захворювань кісткової системи.
Рішення BWT для знезалізнення води:
Варто зазначити, що на сьогоднішній день проблема підвищеного вмісту марганцю в питній та водопровідній воді стоїть практично також гостро, як і проблема води з підвищеною концентрацією заліза. З цієї причини в багатьох сучасних державах, в тому числі і в Російській Федерації, - це одна з основних задач водоочищення. Не дивлячись на це, багато людей встановлюють в своїх будинках і квартирах додаткові фільтруючі системи з метою отримання оптимального складу рідини, яка так необхідна всім живим організмам для нормального існування.
Якщо у водопровідній або в питній воді перевищена допустима концентрація марганцю, то рідина набуває жовтуватий відтінок і має неприємний терпкий присмак. Пити таку воду не тільки неприємно через поганий смаку, але і небезпечно для здоров'я. Так, підвищений вміст марганцю в питній водізагрожує захворюваннями печінки, в якій, в основному, і концентрується цей метал. Крім того, марганець, спожитий разом з водою, має здатність проникати в тонкий кишечник, кістки, нирки, залози внутрішньої секреції і навіть вражати головний мозок. Важливо знати, що в результаті постійного вживання питної води, в якій перевищено вміст даного хімічного елемента, може початися хронічне отруєння цим небезпечним для здоров'я металом. Отруєння має або неврологічну, або легеневу форму. У разі неврологічної форми отруєння у пацієнта можуть спостерігатися такі симптоми:
- Повна байдужість до подій навколо подій;
- сонливість;
- Втрата апетиту;
- запаморочення;
- Сильні головні болі.
Якщо ж отруєння було вкрай сильним, не виключена втрата координації рухів, судоми, біль у спині, різка зміна настрою. Люди, які отруїлися марганцем, можуть раптово розплакатися або ж навпаки розреготатися. До всього вищепереліченого додається підвищений тонус лицьових м'язів, який є причиною зміни виразу обличчя хворого. Так що марганець в питній водівкрай небезпечний для здоров'я людського організму.
Та все це дозволяє без тіні сумніву заявляти про необхідність очищення питної та звичайної водопровідної води в разі, якщо концентрація марганцю перевищує допустимі норми, а точніше 0,1мг / л. Більш того в деяких країнах гранична концентрація марганцю не перевищує 0,05 мг / л - настільки небезпечним вважається ця речовина. В цілому всі існуючі на сьогоднішній день способи і очищення води від марганцю зводяться до наступним принципом. Спочатку відбувається окислення двовалентного марганцю (саме в цій формі він надходить в водопровідні комунікаційні системи з природних джерел) до трьох і чотирьохвалентного марганцю. Окислений чотиривалентний марганець в результаті реакції з певним речовиною утворює нерозчинний осад, який усувається за допомогою фільтрів механічного очищення. У ролі нерозчинного осаду можуть виступати інші оксиди, гідроксиди або ж солі кислот; вид осаду, в першу чергу, залежить від типу використовуваного реагенту і обраного методу.
Провести в приватний будинок водопровід зараз не складає особливих труднощів - було б час і фінансові можливості. Багато в якості джерела води використовують свердловини. Добре, якщо вам пощастило, і вода в свердловині відповідає санітарним та іншим нормам. А якщо немає, і в ній присутні шкідливі хімічні речовини? Той же марганець зустрічається в воді не настільки вже й рідко. І якщо його концентрація занадто висока, воду необхідно очищати. Сьогодні ми поговоримо про те, як це краще зробити.
З цієї статті ви дізнаєтеся:
Як впливає на організм людини підвищений марганець у воді
Чим небезпечний марганець у воді, і які норми його змісту
Як можна визначити марганець у воді
Якими методами здійснюється очищення води від марганцю
Які фільтри використовуються для очищення води від марганцю
Який вплив робить марганець у воді на організм людини
Використовувати в своїх цілях марганець люди навчилися дуже давно. Ще натураліст з Стародавнього Риму Пліній Старший писав про різновиди магнітного залізняку, за допомогою якого можна освітлювати скло. Можливо, Пліній пішов би в своїх дослідженнях і далі, але він загинув під час виверження Везувію. У XVI столітті знаменитий алхімік Альберт Великий назвав цей мінерал магнезією. І тільки в кінці вісімнадцятого століття шведський вчений Карл Шеллі визначив, що до магнітного залізняку магнезія ніякого відношення не має, а є з'єднанням невідомого ще металу. Першим металевий марганець в 1774 році отримав один Шеллі - хімік Юхан Готліб Ганн.
Марганець - вельми поширений елемент, який займає чотирнадцяте місце за поширеністю на планеті. Він є буквально скрізь: в землі, у воді, в рослинах і тваринах. Властивості марганцю такі, що його можна використовувати в найрізноманітніших сферах життя - від промисловості до медицини. Навіть в побуті застосування марганцю - не рідкість.
В організмі людини марганцю зовсім небагато, мікроскопічне кількість, але значення його важко переоцінити. Наприклад, без марганцю ми б не могли засвоювати вітамін В1, який відповідає за роботу нервової і травної систем організму. Навіть нормальна робота серця залежить від В1, а значить, і від марганцю. При недостатньому його кількості збільшується ризик розвитку діабету. Також цей мікроелемент допомагає нормальному розвитку кісткової системи.
Без певної дози марганцю в організмі нам не обійтися. І ця кількість давно вже підраховано вченими-медиками:
Норма на добу для дорослого - до 5 мг;
Для дитини до 15 років - 2 мг;
Для дитини до року - 1 мг.
Однак як сказав Гіппократ: «Все є ліки, і все є отрута - вся справа в дозі». Так само і з марганцем. Велика кількість цього мікроелемента в організмі не принесе людині нічого хорошого. Якщо вміст марганцю перевищено у вісім разів - порушуються функції мозку. Найбільш небезпечно систематичне отруєння марганцем.
Як з'являється марганець в природних водах
Безпечних джерел води для пиття в сьогоднішній час не так вже й багато. Як правило, будь-яку природну воду доводиться очищати, чим і займаються водоочисні станції. У деяких районах нашої країни грунт особливо багата солями марганцю, і при використанні на цих територіях води з підземних джерел виникає відповідна проблема. Надлишки марганцю з води необхідно прибирати, щоб зберегти здоров'я людей.
Марганець нечасто зустрічається в чистому вигляді, зате входить до складу великого числа мінералів. Деякі кислі і залізисті руди також містять марганець. Здавалося б, яке це має відношення до джерел води, як марганець в них потрапляє? Є два основних способи:
Природний. Марганець вимивається водою з містять його мінералів. Також в досить значних кількостях він може надходити в воду від розклалися водних тварин і рослинних організмів (особливо синьо-зелених).
Техногенний. Це скидаються у водойми відходи хімічних підприємств і металургійних комбінатів. Деякі сільськогосподарські добрива теж містять марганець, який потім потрапляє в воду.
Чи багато в підсумку марганцю міститься в воді? Тут багато що залежить від місцевості і від того, яка саме вода мається на увазі. Найменше його в морських водах - близько двох мікрограмів на кубічний дециметр. У річкових - від 1 до 160 мкг. Але абсолютний рекордсмен тут - води підземні. У них можуть міститися сотні і навіть тисячі мікрограмів на кубічний дециметр. Досить часто марганець міститься в воді разом з залізом, хоча концентрація його і менше.
Кількість марганцю у воді - величина непостійна, вона змінюється в залежності від сезону. Взимку і влітку вміст важких металів у водоймах більше - через застій води. А ось навесні і восени справа йде з точністю до навпаки. Є й інші чинники, від яких залежить рівень марганцю в питній воді. наприклад:
температура;
Кількість кисню;
pH (водневий показник);
Наскільки активно водні організми поглинають або, навпаки, виділяють марганець;
Чи пов'язані водосховища з місцевими озерами або річками;
Обсяг марганцю, який потрапив в стоки і т. П.
Згідно з нормами Всесвітньої організації охорони здоров'я, кількість марганцю у воді не повинно перевищувати 0,05 міліграма на літр. На жаль, не скрізь вони дотримуються. У США, наприклад, вміст марганцю місцями десятикратно перевищує допустимий рівень. У Росії встановлена норма для питної води - не більше 0,1 міліграма на літр. Втім, ця ж цифра актуальна і для води господарського призначення.
Чим загрожує перевищення марганцю у воді
Коли марганцю у воді занадто багато, це погано відбивається не тільки на здоров'я людини. Страждає і куди більш стійка до хімічних впливів побутова техніка і навіть водопровідна система.
Вплив марганцю на водопровідну систему і побутову техніку:
Через відкладень марганцю погіршується прохідність водопровідних труб, знижується тривалість їх служби.
Те ж стосується і системи опалення: наліт марганцю в трубах знижує тепловіддачу.
Труби можуть повністю закупоритися - «завдяки» марганцевих бактерій. Все відбувається так само, як і в разі дії железобактерий.
Велика кількість марганцю у воді погано впливає на електроприлади. Накип в чайнику або пральній машині часто утворюється як раз через це речовини.
Якщо на сантехніці або побутових приладах з'явилися чорні плями - це може бути свідченням того, що в воді занадто високий вміст марганцю.
Людське здоров'я куди більш крихко, ніж побутові прилади. Саме тому за водою, якою ви користуєтеся, потрібно уважно стежити. Якщо раптом у води з'явився злегка жовтуватий відтінок і вона стала неприємною на смак не тільки сама по собі, але навіть в чаї або каву - вірна ознака того, що концентрація марганцю в ній неприпустимо висока.
Чим саме небезпечні надлишки марганцю в організмі людини? Перш за все, негативним впливом на нервову систему. Для дітей це особливо небезпечно. Відповідно до проведених досліджень, висока концентрація марганцю в організмі дитини може вплинути на його інтелектуальний рівень.
Якщо концентрація металу в організмі занадто велика, може виникнути загальне отруєння. Головні симптомийого наступні:
У людини знижується апетит;
Болить і паморочиться голова;
Виникають судоми, біль у спині;
Трапляються зміни настрою;
У хворого загальний занепад сил і апатія.
Якщо постійно пити воду з високою концентрацією марганцю, то:
Може погіршитися стан скелета;
Можливе зниження м'язового тонусу, навіть розвинутися м'язова атрофія;
Не виключено поява алергії;
Можуть постраждати нирки, печінку, тонкий кишечник і навіть головний мозок;
Великий ризик розвитку ракових захворювань і хвороби Паркінсона.
Чим небезпечне підвищений вміст марганцю у воді для нервової системи людини
Марганець - це важкий метал, який має властивість поступово накопичуватися в організмі. При постійному вживанні води з зайвою концентрацією марганцю рано чи пізно постраждає нервова система людини. Тут можна виділити три стадії недуги:
При першій стадії порушення нервової системи мають функціональний характер. Людина швидше втомлюється, йому періодично або навіть постійно хочеться спати. Руки і ноги слабшають, з'являються симптоми вегетативної дистонії. Присутні підвищена пітливість і слиновиділення. М'язи обличчя, навпаки, можуть бути послаблені, що неминуче позначиться на міміці. Також знижується м'язовий тонус, в руках або ногах відчувається оніміння.
Психічна діяльність такого хворого теж змінюється, хоча і не завжди це помітно для стороннього спостерігача. Виражається це в наступних моментах:
Область інтересів такого хворого стає більш обмеженою;
Активність також знижується;
Здатність до асоціативного мислення притупляється;
Послаблюється пам'ять.
Показовим є те, що хворий не може адекватно оцінювати свій стан. А тому осередкові неврологічні симптоми інтоксикації у нього досить складно діагностувати навіть фахівцеві. В цьому випадку, якщо вчасно не виявити причину хвороби (а саме: високу концентрацію марганцю в організмі), то недуга можна запустити. Тоді пошкодження можуть стати незворотними.
На другій стадії хвороби симптоми токсичної енцефалопатії наростають. А саме:
Людина стає все більш апатичним;
Його все частіше хилить в сон;
Прогресує загальна слабкість, знижується працездатність;
Поглиблюється мнестико-інтелектуальний дефект;
З'являються ознаки екстрапірамідної недостатності: сповільненість рухів, ослаблення міміки обличчя, мимовільне скорочення м'язів і т. Д.
Крім цього, порушується діяльність ендокринних залоз, більш явними стають ознаки оніміння кінцівок. Другий етап хвороби дуже небезпечний. Справа в тому, що навіть якщо причина недуги знайдена і контакту з марганцем більше немає, процес на цьому не зупиняється. Більш того, протягом ще декількох років він буде тільки розвиватися. Призупинити хвороба в кінцевому підсумку вийде, але остаточного одужання добитися, швидше за все, не вдасться.
Остання стадія отруєння - марганцевий паркінсонізм - характеризується важкими розладами рухових функцій. У хворого:
Порушується вимова;
Мова стає монотонної, почерк - невиразним;
Особа маскообразное;
Дуже низька рухова активність;
Спастико-паретическая хода (людина занадто широко розставляє ноги при ходьбі, його хитає з боку в бік);
Парез стоп - коли під час ходьби стопа може «волочиться» по землі.
Крім цього, відбуваються мимовільні зайві рухи м'язів - в основному, в ногах. Іноді, навпаки, тонус м'язів значно знижується. Психіка хворого також змінюється. Люди, які зазнали отруєння марганцем, відчувають апатію або ж, навпаки, надмірно благодушно і навіть ейфорічни. Можливий безпричинний сміх або плач. Найчастіше людина не розуміє, що він хворий, або ж вважає, що його недуга несерйозний. Мнестіко-інтелектуальний дефект прогресує. Хворий погано визначає час, у нього погіршується пам'ять, виникають проблеми як в професійному, так і в соціальній діяльності.
Наслідки, як бачите, дуже важкі. Саме тому так важливо вчасно визначити причину хвороби. І якщо нею є висока концентрація марганцю у воді, потрібно негайно вжити заходів. Слід пам'ятати: організм людини отримує марганець не тільки вживаючи їжу, приготовлену на «поганий» воді. В даному випадку навіть просто чистити зуби або вмиватися забрудненою водою вельми небезпечно.
Для очищення води від марганцю використовуйте
Як визначити марганець у воді
Не випадково марганець називають вічним супутником заліза. Якщо у воді, якою ви користуєтеся, є залізо - там обов'язково присутній і марганець. Але не навпаки. Навіть коли в воді немає заліза, там цілком може бути присутнім марганець. Про наслідки надлишку цього елемента в організмі людини ми вже говорили. Тому воду від марганцю потрібно обов'язково очищати.
Як помітити, що в воді висока концентрація марганцю, не роблячи при цьому спеціального хімічного аналізу? Є кілька ознак, на які варто звернути увагу:
Вода стає каламутною і темною, якщо в ній присутні сполуки марганцю;
Зверніть увагу на запах. Якщо він здасться вам незвичайним, це вже тривожний ознака;
Якщо воду відстояти, на дно посуду випаде чорний осад;
Коли в воді багато марганцю, то після довгого контакту з нею ваші руки і нігті обов'язково забарвляться в чорний колір.
І це далеко не всі ознаки. Якщо таку воду закип'ятити, то на посуді залишиться чорний наліт. У води з високим вмістом марганцю не тільки дивний запах, але і неприємний терпкий смак. Темні плями на сантехніці, відкладення в водопровідних трубах або навіть їх повна закупорка - теж «вина» цього елемента. Ви відчули, що в квартирі стало холодніше? Можливо, всередині системи опалення з'явився наліт марганцю, що ускладнює процес теплообміну.
Наявність хоча б одного з цих ознак - вже привід добре задуматися. В цьому випадку треба відразу обмежити споживання води з можливою наявністю в ній марганцю. І обов'язково зробити аналіз, звернувшись в санітарну станцію або приватну лабораторію. Результати вам нададуть приблизно через 3-7 днів.
Як проходить очищення води від марганцю
Для початку фахівці проводять аналіз води на концентрацію марганцю, і тільки після цього вибирають найбільш підходящий спосіб її очищення.
Марганець в земних породах найчастіше знаходиться в вигляді солі, яка добре розчиняється у воді. Отже, щоб очистити воду від марганцю, потрібно зробити так, щоб цей елемент перестав бути розчинним. Тут на допомогу приходить хімія. Двовалентний марганець перетворять в трьох- або чотиривалентний за допомогою окислення. Гідроксиди марганцю з валентністю 2 і 3 у воді майже не розчиняються.
Є кілька методів окислення марганцю:
За допомогою сильних окисників, які збільшують окислювально-відновний потенціал середовища. При цьому значенні рН води не регулюється.
Використовують слабкі окислювачі з одночасним підвищенням значення рН води.
Підвищують значення рН води, використовуючи разом з цим сильні окислювачі.
Двовалентний марганець перетворюється в чотиривалентний гідроксид марганцю і осідає на фільтрах. Крім того, він сам перетворюється на каталізатор, який прискорює процес окислення залишився у воді двовалентного марганцю за допомогою розчиненого кисню.
Методи видалення марганцю з води
аерація марганцю
Цей спосіб дуже доступний, а тому і найбільш поширений. Проводиться серйозна аерація марганцю, потім - фільтрація. Спочатку з води під вакуумом виділяють вільну вуглекислоту, що підвищує ступінь показника pH до 8,0-8,5 одиниць. Після цього настає черга роботи фільтра. Як нього використовується зернистий наповнювач, наприклад, кварцовий пісок.
Однак даний метод підходить не для всіх випадків. Його не застосовують, якщо перманганатная окислюваність води більше 9,5 мгО2 / л. Для використання цього способу потрібна наявність в воді двовалентного заліза, яке при окисленні перетворюється в гідроксид заліза. Він, в свою чергу, вбирає в себе двовалентний марганець і окисляє його. Ще умова: дотримання суворого співвідношення між марганцем і двовалентних залізом - сім до одного. Втім, останній пункт можна штучно підправити, додавши у воду залізний купорос.
каталітичне окислення
Гідроксид чотирьохвалентного марганцю (утворився на поверхні фільтра за допомогою дозуючого насоса) окисляє двовалентний оксид марганцю. Отриманий після цього тривалентний оксид за допомогою розчиненого кисню окислюється до нерозчинного у воді стану.
Деманганация перманганатом калію
Можна використовувати для очищення і підземних, і зовнішніх вод. Перманганат калію окисляє розчинений у воді марганець, перетворюючи його в оксид, який розчиняється у воді набагато гірше. Оксид марганцю, в свою чергу, хороший каталізатор для розчинення двовалентного марганцю. Щоб позбутися від 1 мг останнього, потрібно 1,92 мг перманганату калію. При такому співвідношенні 97 відсотків двовалентного марганцю окислятся.
Після цього воду треба профільтрувати за допомогою спеціального коагулянту, потім додатково використовується піщаний наповнювач. Іноді задіють і ультрафільтрації обладнання.
Введення реагентів-окислювачів
Для окислення марганцю у воді використовують різні реагенти. Але в основному це хлор, його діоксид, гіпохлорит натрію і озон. Тут дуже важливо враховувати рівень рН води. Якщо в воду з показником pH не менш 8,0-8,5 додати хлор, то хорошого ефекту доведеться чекати приблизно годину-півтора. Таке ж час діє і гіпохлорит натрію. Часто оброблювану воду потрібно подщелачивать. Це робиться в тих випадках, коли в якості окислювача виступає кисень і показник pH води не досягає 7 одиниць.
Розрахунки показують, що для перетворення двовалентного марганцю в чотиривалентний, на один мг марганцю потрібно брати 1,3 мг речовини-реагенту. Але це в голою теорії, на практиці окислювача зазвичай потрібно набагато більше.
Діоксид хлору або озон при обробці ними води діють набагато швидше - всього близько чверті години. Правда, тільки в тому випадку, якщо показник pH води становить 6,5-7,0 одиниць. За розрахунками стехиометрии, на 1 мг двовалентного марганцю піде 1,35 мг діоксиду хлору або 1,45 мг озону. Але знову ж озону буде потрібно більше, ніж в теоретичних викладках. Відбувається так тому, що в процесі озонування оксиди марганцю озон розкладають.
Взагалі, причин, за якими реагентів потрібно більше, ніж вказано в розрахунках, кілька. На процес окислення марганцю у воді впливає безліч факторів. Наприклад, це рівень pH води, наявність в ній органіки, час дії реагентів. Дуже багато залежить від обладнання, яке застосовується для процесу. Практика показує, що перманганату калію зазвичай потрібно брати в 1-6 разів більше, озону - в 1,5-5 разів, а оксиду хлору і зовсім може знадобитися в 1,5-10-кратному розмірі.
іонний обмін
Іонний обмін на увазі водень або натрій-катіонірованіе води. Щоб ефективно видалити розчинені у воді солі марганцю, її потрібно обробити в двох шарах ионообменного матеріалу. Для цього застосовуються дві смоли: катіонообменная з іонами водню H + і аніонообмінна з іонами гідроксилу OH-. Використовуються вони одночасно і послідовно. Така суміш смол замінює розчинні у воді солі на іони гідроксиду OH- і водню H +. При об'єднанні цих іонів виходять самі звичайні молекули води без наявності в них солі.
На даний момент такий спосіб позбавлення води від домішок марганцю і заліза є найбільш багатообіцяючим. Головне в ньому - правильно підібрати комбінацію іонообмінних смол.
дистиляція
В основі цього методу - перетворення води на пару з подальшою його концентрацією. Всім давно відомо, що температура кипіння води - 100 ° С. Але це не означає, що у інших речовин вона буде такою ж. На різниці температур кипіння і заснований даний метод очищення води від марганцю. Чиста вода закипає першої і перетворюється на пару. Інші елементи випаровуються тільки після википання здебільшого води. Таким чином, отримуємо чисту, без домішок, воду. Технологія нескладна і всім зрозуміла, але вельми енергозатратна.
Фільтри для очищення води від марганцю
Фільтри в даному випадку підібрати не так вже й просто. Тут слід діяти по системі. По-перше, визначити склад води, яку потрібно очистити від марганцю. По-друге, позначити мінімальні вимоги до якості води після її фільтрації. По-третє, при виборі системи очищення потрібно звернути увагу на наступні моменти:
На рівень pH води;
На кількість у воді кисню або вуглекислого газу;
Чи є у воді аміак або сірководень;
Також важливі характеристики водопроводу: його продуктивність і напір води.
Після цього можна приступати до вибору фільтруючого матеріалу для очищення води від марганцю. Є кілька з них, які користуються найбільшою популярністю.
СУПЕРФЕРОКС
Фільтруючий матеріал СУПЕРФЕРОКС - призначений для видалення розчинених у воді іонів заліза і марганцю, а також зниження каламутності і кольоровості води. Основою фільтруючого середовища є міцний природний матеріал «рожевий пісок» з нанесеною на його поверхню каталітичної плівкою, що складається з вищих оксидів марганцю. Дія СУПЕРФЕРОКС засноване на 2 принципах: сорбційної (за рахунок пористої структури матеріалу) і каталітичного окислення. При фільтрації води, що знаходяться в каталітичної плівці оксиди марганцю, прискорюють процес окислення двовалентного заліза до тривалентного з утворенням відповідного гідроксиду. За рахунок пористості структури матеріалу освіту гідроксиду тривалентного заліза відбувається як на поверхні зерен СУПЕРФЕРОКС, так і всередині його пір, що призводить до збільшення грязеємність і прискоренню процесу знезалізнення води. Утворився гідроксид заліза здатний каталитически окисляти двовалентний марганець з утворенням практично нерозчинних гідроксидів Мn (ОН) 3 і Мn (ОН) 4. За вичерпання ресурсу фільтру, для відновлення властивостей фільтруючого середовища необхідно провести регенерацію установки зворотним потоком вихідної або очищеної води (ефективніше водо-повітряною сумішшю).
Ferosoft B
Багатокомпонентна ионообменная завантаження FeroSoft створена для комплексного вирішення завдань в системах водопідготовки. Дана завантаження складається з декількох іонообмінних смол різного гранулометричного складу дозволяють ефективно видаляти з вихідної води солі жорсткості (Ca2 + і Mg2 +), домішки заліза (Fe3 + і Fe2 +), марганець (Mn2 +), органічні сполуки. Завантаження розроблена для вирішення найбільш типових проблем з питною водою, максимально підходить для використання в системах водопідготовки заміських будинків і котеджів.
Де купити фільтри для очищення води від марганцю
Непідготовленій людині важко самостійно вибрати відповідний фільтр для очищення води. На щастя, для цього є фахівці.
У компанії Biokit працюють професіонали, які допоможуть вам з вибором найкращого варіанту. Причому немає принципової різниці, це вже існуюча система водопідготовки, або вона поки знаходиться на стадії проектування. Оптимальне рішення буде грунтуватися на наданих даних.
Компанія Biokit пропонує також широкий вибір систем зворотного осмосу, фільтри для води та інше обладнання, здатне повернути воді з-під крана її природні властивості.
Фахівці нашої компанії готові допомогти вам:
Підключити систему фільтрації самостійно;
Розібратися з процесом вибору фільтрів для води;
Підібрати змінні матеріали;
Усунути неполадки або вирішити проблеми із залученням фахівців-монтажників;
Знайти відповіді на питання, що цікавлять в телефонному режимі.
Довірте очищення води системам від Biokit - нехай ваша сім'я буде здоровою!
Забруднення води марганцем - серйозна проблема при підготовці води до використання.
Джерелом забруднення марганцем служить підняття глибинних води при тектонічних переміщеннях землі. Але це не настільки частий випадок, як забруднення стічними водами з земель, де використовуються марганці містять добрива. Марганець відноситься до важких металів і підвищення його концентрації загрожує важкими наслідками для організму. При цьому зовні на вигляд і на смак визначити підвищення кількості марганцю у воді можна визначити вже тільки при дуже високому рівні його концентрації. Тоді вода стає мутнуватої з жовтуватим відтінком і терпкою.
В організмі марганець сприяє кровотворних функцій, регулює діяльність статевих залоз і гіпофіза. При цьому кількість марганцю, необхідне для цих функцій дуже мало. Будь надлишок призводить до тяжких наслідків. Доза, що володіє токсичними властивостями для людини дорівнює 40 мг в день. Летальна доза до сих пір не визначена. В принципі цей елемент вважається найменш отруйним з усіх важких металів, а його зміст в природних умовах рідко буває завищеним. Зазвичай все отруєння трапляються внаслідок регулярних технологічних виробничих викидів. Симптоми проявляються не відразу. Тільки після кілька років можна помітити явну клінічну Кратин наростання накопичення марганцю в організмі.
Гранично допустима концентраціямарганцю в питній воді та воді для побутового використання в Росії, Україні та інших країнах СНД становить 0,1 міліграма на літр води. У деяких країнах Європи вимоги посилені.
Шкода для здоров'я людини
По першепідвищений вміст марганцю призводить до порушень роботи нервової системи. Симптомами є стомлюваність, сонливість, ослаблення пам'яті. Організм не може засвоїти надмірний вміст марганцю.
По-друге, Підвищений вміст марганцю у воді може викликати елементарну алергію як на марганець, так і на інші речовини в комплексі.
По-третє, Марганець може викликати сечокам'яну хворобу, закупорку судин, порушення роботи вегето-судинної системи, проблеми з печінкою і залозами внутрішньої секреції. Всі ці симптоми викликаються відкладеннями солей важких металів.
По-четверте, Опосрдеованно завдяки порушенню роботи судин укупі з алергією марганець провокує легеневі і бронхіальні захворювання.
Надлишок марганцю є однією з причин підвищення крихкості і ламкості кісток.
У рідкісних випадку надмірна концентрація марганцю викликає "марагнцевое безумство". Людина поводиться неадекватно, агресивно, непослідовно.
Шкода для побутової техніки і комунікаційних мереж
На відміну від надлишку заліза у воді марганець не тягне за собою таких суворих наслідків для техніки і комунікацій.
Його надлишок виражається в плямах і коричнюватому осаді на поврехності сантехніки. У довгостроковому періоді марганець у вигляді відкладень може забити труби. Єдина відмінність, що засмічення від марганцю прибрати набагато складніше. Іноді марганець може стати барвником при пранні і зіпсувати речі.
Видалення марганцю з води
Визначення кількості марганцю у воді здійснюється в хімічній лабораторії. На зовнішній вигляд, як уже говорилося вище, цей фактор не визначити.
Для очищення води від марганцю застосовується окислення. З його допомогою марганець з неактивної двухвалентной форми перетворюється в трьох- і чотирьохвалентного. Потім цей марганець випадає у вигляді осаду, який в свою чергу благополучно віддаляється фільтром.
Методи, що застосовуються для вилучення солей і іонів марганцю з води:
1. Аерація з подальшим механічним фільтруванням;
2. Реагентна обробка за допомогою перманганату калію з подальшою коагуляцією слабкими кислотами, наприклад кремінної кислотою. Застосовується при великих концентраціях забруднювача.
3. Зворотний осмос застосовується при дуже високих концентраціях марганцю в вихідної води.
4. Фільтрування через завантаження, на яку був нанесений шар гідроксиду 4-валентного марганцю.
У воді свердловин. Як правило, він зустрічається железосодержащей воді, джерелом якої є водойми, річкові, морські, підземні води.
Як марганець поступає в воду?
Природний марганець поступає в поверхневі води в процесі вилуговування мінералів, що включають марганець (манганітів, піролюзитом і інших), а також в результаті розкладання рослин і водних організмів. У водойми з'єднаннямарганцю потрапляють зі стічними водами підприємств хімічної промисловості і металургійних заводів. Вміст марганцю в річкових водах коливається в межах 1-160 мкг / куб.дм, в морських водах - до 2 мкг / куб.дм, в підземних водах - від сотень до тисяч мкг / куб.дм.
У природних водах міграція марганцю виникає в різних формах: комплексних сполук з сульфатами і бікарбонатами, колоїдної, іонної - в поверхневих водах здійснюється перехід в високовалентних оксиди, що випадають в осад, комплексних сполук з органічними речовинами (органічними кислотами, амінами, гумусними речовинами і амінокислотами) , сорбованих з'єднань - марганецсодержащих суспензій мінералів, вимитих водами.
Баланс і форми вмісту марганцю у воді визначають температурою, вмістом кисню, pH, поглинанням, виділенням його водними організмами і підземними стоками.
Для марганцю властиві сезонні коливання концентрації. Існує безліч факторів, що впливають на рівень вільного марганцю в розчині - присутність фотосинтезуючих організмів, що зв'язок озер і річок з водосховищами, розкладання біомаси (мертві рослини і організми), аеробні умови.
Чим небезпечний марганець?
Про підвищених концентраціях марганцю у воді свідчать чорні плями і розводи на побутових приладах і сантехніці. Марганець украй токсичний елемент, який надає згубний вплив на нервову і кровоносну системи. Надлишок металу може проникати в нирки, залози внутрішньої секреції, тонкий кишечник, кістки, головний мозок і провокувати порушення роботи ендокринної системи, підшлункової залози, а також збільшувати ризики розвитку онкологічних захворювань і хвороби Паркінсона. Клінічний прояв хронічного отруєння марганцем може мати легеневу і неврологічну форми.
При впливі на нервову систему розрізняють три стадії захворювання:
- Для першої стадії характерно переважання функціональних порушень нервової системи, що виражаються в підвищеної стомлюваності, сонливості, наявності парестезії і поступового зниження сили в кінцівках, симптомах вегетативної дистонії, підвищеного слинотечі і пітливості. В ході об'єктивного обстеження можуть бути виявлені м'язова гіпотонія, легка гипомимия (ослаблення виразних рухів лицьової мускулатури), пожвавлення сухожильних рефлексів, периферичні вегетативні порушення, гіпестезія дистального типу. Типовим для цієї стадії інтоксикації вважається зміни психічної діяльності: звуження кола інтересів, зниження активності, убогість скарг, ослаблення асоціативних процесів, зниження пам'яті та критики до хвороби. Слідом за змінами психіки, як правило, спостерігаються вогнищеві неврологічні симптоми інтоксикації, але на увазі зниження критики хворих до свого стану такі зміни часто своєчасно не діагностуються. При продовженні контакту з підвищеними концентраціями марганцю ознаки інтоксикації можуть наростати, і процес ризикує набути незворотного органічний характер.
- Для другої стадії характерно наростання симптомів токсичної енцефалопатії, таких як мнестико-інтелектуальний дефект, виражений астенічний синдром, сонливість, апатія, неврологічні ознаки екстрапірамідної недостатності: брадикинезия, гипомимия, м'язова дистонія з підвищенням тонусу окремих груп м'язів, про- і ретропульсія. Поглиблюються ознаки поліневриту, слабкість, парастезии кінцівок. Також спостерігається пригнічення функції надниркових залоз, гонад і інших ендокринних залоз. Навіть припинення контакту з марганцем не зупиняє розвиток цього процесу, який прогресує ще протягом декількох років. На цій стадії повне відновлення здоров'я в більшості випадків не спостерігається.
- Для третьої стадії інтоксикації, так званого марганцевого паркінсонізму, показові грубі розлади рухової сфери: дизартрія, маскоподібність особи, монотонна мова, порушення письма значна гіпокінезія, спастико-паретическая хода, грубі про- і ретропульсія, парез стоп. Спостерігається підвищення тонусу м'язів по екстрапірамідного типу, в переважній більшості випадків в ногах. Іноді відзначається гіпотонія або дистонія м'язів, полиневритический тип гипестезии. Також характерні різні розлади психіки: хворі благодушно, ейфорічни або апатичні. Знижена або відсутня критика до власної хвороби, можуть мати місце насильницькі емоції (сміх або плач). Мнестіко-інтелектуальний дефект виражений в значній мірі (утруднення у визначенні часу, забудькуватість, погіршення соціальної, в тому числі професійної, діяльності).
З причини можливості настання таких важких наслідків важливо своєчасно виявити наявність надлишку марганцю у воді, яку людина приймає в їжу і використовує для прийняття водних процедур, чищення зубів і т.д.
Гранично-допустимі концентрації марганцю
Згідно з даними Всесвітньої організації охорони здоров'я з 1998 року визначені норми гранично-допустимого вмісту марганцю у водопровідній воді. Ця цифра становить 0.05 мг / л. У той час як в США показники досягають 0.5 мг / л. Відповідно до російських санітарних норм рівень гранично-допустимого вмісту марганцю у воді господарсько-питного призначення не повинен перевищувати 0,1 мг / л.
Надлишковий вміст марганцю знижує органолептичні властивості води. Рівень вмісту вище 0.1 мг / л провокує появу небажаного присмаку води і поява плям на санітарно технічних виробах. Накопичуючись в водопровідних трубах, марганець провокує появу чорного осаду і, як наслідок, каламутної води.
Методи усунення марганцю
Якщо наявність заліза в воді, як правило, має на увазі і наявність марганцю, то сам марганець може міститися у воді і при відсутності в ній надлишку заліза. При цьому він не змінює смак, колір і запах води. В окремих випадках, при зіткненні марганцю з чим-небудь, залишаються чорні або коричневі сліди навіть за умови його мінімальних концентрацій у воді (в кількості 0,05 мг / л).
Гранично допустима концентрація марганцю визначається з точки зору його фарбувальних властивостей. Залежно від іонної форми, марганець видаляється іонним обміном, методами аерації з наступним фільтруванням, каталітичним окисленням, зворотним осмосом або дистиляцією. Марганець, розчинений у воді, окислюється повільніше заліза, тому видалити його з води досить важко. Поверхневі води і поверхневі свердловини містять колоїдні і органічні сполуки марганцю. У подібних водах зустрічається нерозчинна гідроокис марганцю, так звана «чорна вода».
На внутрішніх стінках теплонапружених елементів і труб марганець осідає чорною плівкою, яка значно ускладнює необхідний теплообмін в технологічних процесах.
У воді, що добувається з підземних свердловин і природних водойм, марганець знаходиться в двухвалентной формі. Це частково розчинна форма, яка випадає в осад виключно за умови сильного нагрівання розчину. Для здійснення очищення води від марганцю потрібно перевести іони марганцю в трьох-, або чотирьохвалентного форму. У ній марганець утворює солі кислот, гідроксиди, нерозчинні оксиди (в залежності від того реагенту, за допомогою якого проводиться осадження марганцю після окислення).
В цілому процеси очищення води полягають в окисленні двовалентного марганцю до трьох, чотирьохвалентного. Після цього відбувається реакція чотирьохвалентного марганцю з киснем або іншим речовиною, з яким утворюється нерозчинний осад. А осад вже фільтрується механічним способом.
Аерація з подальшою фільтрацією
Аерація в процесі очищення води від марганцю здійснюється аналогічно безреагентному обезжелезиванию води: застосовується вакуумно-Ежекційна апарат, за допомогою якого воду насичують киснем, здатним окисляти марганець до необхідної валентності, а далі фільтрують за допомогою механічних фільтрів (піску і інших).
Такий спосіб очищення води вважається найбільш економічним. Однак застосовувати його у всіх випадках неможливо, тому як для здійснення реакції окислення марганцю киснем повітря потрібно дотримати деякі умови.
Даний метод очищення актуальний при перманганатная окислюваність початкової води до 9.5 мг / л. Обов'язковою є присутність у воді двовалентного заліза. У процесі його окислення утворюється гідроксид заліза, який адсорбує двовалентний марганець і каталітично його окисляє. Співвідношення концентрацій / повинно бути не менше 7/1.
каталітичне окислення
В процесі очищення води від марганцю активно застосовуються каталітичні процеси. За допомогою насоса дозатора на поверхні фільтруючого матеріалу утворюється шар гідроксиду чотирьохвалентного марганцю, здатного окислити двовалентний оксид марганцю до трехвалентной форми. Тривалентне форма оксиду окислюється розчиненим киснем повітря до нерозчинної форми, за умови високих концентрацій в тому числі.
Зворотній осмос
Для видалення марганцю з води використовують такі методи як очищення води зворотним осмосом і введення реагентів окислювачів. Цей метод застосовується при надзвичайно високій концентрації вмісту марганцю у вихідній воді. В якості реагенту використовують сильні окислювачі: хлор, його діоксид, гіпохлорит натрію і озон.
Деманганация перманганатом калію
Даний метод застосовується як для підземних, так і для поверхневих вод. Введення в воду перманганату калію провокує окислення розчиненого марганцю з утворенням малорастворимого оксиду марганцю у відповідності з наступним рівнянням:
3 Mn2 + + 2 KMnO4 + 2 H2O = 5 MnO2 ↓ + 4 H + (1)
Обложений оксид марганцю (у вигляді пластівців) відрізняється високою розвиненою питомою поверхнею, приблизно 300 кв.м на 1 г осаду. Це свідчить про його високі сорбційних властивостях. Даний осад є відмінним каталізатором, так як при його наявності можлива деманганация при показнику pH 8.5. Для позбавлення від 1 мг двовалентного марганцю потрібно 1.92 м перманганату калію. Така пропорція передбачає окислення 97% двовалентного марганцю.
Наступним етапом очищення води є введення коагулянту для виведення продуктів окислення і елементів, присутніх в воді у вигляді суспензії. Вода після коагуляції фільтрується з використанням піщаного наповнювача. Крім того може застосовуватися ультрафільтри обладнання.
Введення реагентів-окислювачів
Швидкість окислення марганцю озоном, гіпохлоритом натрію, хлором, діоксидом хлору залежить від показника pH. При додаванні хлору або гіпохлориту натрію повна окислювальна реакція спостерігається при pH від 8.0-8.5, за умови тривалості взаємодії між окислювачем і водою 60-90 хвилин. Найчастіше вихідну воду необхідно подщелачивать. Така необхідність виникає, коли в якості окислювача використовується кисень і pH не перевищує 7.
Теоретично для окислення двовалентного марганцю до чотирьохвалентного необхідно використовувати 1.3 мг реагенту на 1 мг марганцю. На практиці дози, як правило, вище.
Більш ефективно застосовувати діоксид хлору або озон. В такому випадку окислення марганцю займе 10-15 хвилин (за умови параметра pH рівного 6.5-7.0). Згідно стехиометрии частка озону повинна складати 1.45 мг (або діоксиду хлору 1.35 мг) на 1 мг двовалентного марганцю. Важливо враховувати, що при озонуванні озон буде розкладатися оксидами марганцю, тому його пропорція повинна бути більшою, ніж в теоретичному розрахунку.
іонний обмін
Для очищення води даними чином проводиться водневе або натриевое катіонірованіе. В процесі очищення вода обробляється в двох шарах ионообменного матеріалу з метою більш ефективного видалення всіх розчинених солей. Одночасно і послідовно використовується катіонообменная смола з іонами водню H +, а також, аніонообмінна смола з іонами гідроксилу OH-. З огляду на той факт, що всі розчинні у воді солі складаються з аніонів та катіонів, суміш смол в очищується воді замінює їх на іони гідроксилу OH- і водню H +. У підсумку, в результаті хімічної реакції позитивні і негативні іони об'єднуються і утворюють молекули води, тобто відбувається процес знесолення води.
При підборі багатокомпонентної складної комбінації іонообмінних смол, ефективної і прийнятної для якості води з більшою межею параметрів, такий метод є найбільш перспективним в боротьбі з марганцем і залізом.
дистиляція
Даний метод передбачає випарювання води з подальшою концентрацією пара. Температура кипіння молекул води становить 100 градусів Цельсія. У інших речовин - інші температури кипіння. Завдяки цій різниці витягується вода. Те, що закипає при меншій температурі, випаровується першим, то, що при більшій випаровується після википання здебільшого води. В результаті виходить вода без домішок. Однак, така технологія є досить енергоємною.
