Превышение марганца в анализе воды

Марганец – это неизменный спутник железа в воде скважин. Как правило, он встречается железосодержащей воде, источником которой являются водоемы, речные, морские, подземные воды.

Как марганец поступает в воду?

Природный марганец поступает в поверхностные воды в процессе выщелачивания минералов, включающих марганец (манганитов, пиролюзитов и прочих), а также в результате разложения растений и водных организмов. В водоемы соединения марганца попадают со сточными водами предприятий химической промышленности и металлургических заводов. Содержание марганца в речных водах колеблется в пределах 1-160 мкг/куб.дм, в морских водах – до 2 мкг/куб.дм, в подземных водах – от сотен до тысяч мкг/куб.дм.

В природных водах миграция марганца проистекает в разных формах: комплексных соединений с сульфатами и бикарбонатами, коллоидной, ионной – в поверхностных водах осуществляется переход в высоковалентные оксиды, выпадающие в осадок, комплексных соединений с органическими веществами (органическими кислотами, аминами, гумусовыми веществами и аминокислотами), сорбированных соединений — марганецсодержащих взвесей минералов, вымытых водами.

Баланс и формы содержания марганца в воде определяют температурой, содержанием кислорода, pH, поглощением, выделением его водными организмами и подземными стоками.

Для марганца свойственны сезонные колебания концентрации. Существует множество факторов, влияющих на уровень свободного марганца в растворе – присутствие фотосинтезирующих организмов, связь озер и рек с водохранилищами, разложение биомассы (мертвые растения и организмы), аэробные условия.

Чем опасен марганец?

О повышенных концентрациях марганца в воде свидетельствуют черные пятна и разводы на бытовых приборах и сантехнике. Марганец крайне токсичный элемент, оказывающий губительное воздействие на нервную и кровеносную системы. Избыток металла может проникать в почки, железы внутренней секреции, тонкий кишечник, кости, головной мозг и провоцировать нарушение работы эндокринной системы, поджелудочной железы, а также увеличивать риски развития онкологических заболеваний и болезни Паркинсона. Клиническое проявление хронического отравления марганцем может иметь легочную и неврологическую формы.

При воздействии на нервную систему различают три стадии заболевания:

1. Для первой стадии характерно преобладание функциональных нарушений нервной системы, выражающихся в повышенной утомляемости, сонливости, наличии парестезии и постепенного снижения силы в конечностях, симптомах вегетативной дистонии, повышенного слюнотечения и потливости. В ходе объективного обследования могут быть выявлены мышечная гипотония, легкая гипомимия (ослабление выразительных движений лицевой мускулатуры), оживление сухожильных рефлексов, периферические вегетативные нарушения, гипестезия дистального типа. Типичным для этой стадии интоксикации считается изменения психической деятельности: сужение круга интересов, снижение активности, скудость жалоб, ослабление ассоциативных процессов, снижение памяти и критики к болезни. Вслед за изменениями психики, как правило, наблюдаются очаговые неврологические симптомы интоксикации, но в виду снижения критики больных к собственному состоянию такие изменения зачастую своевременно не диагностируются. При продолжении контакта с повышенными концентрациями марганца признаки интоксикации могут нарастать, и процесс рискует приобрести необратимый органический характер.
2. Для второй стадии характерно нарастание симптомов токсической энцефалопатии, таких как мнестико-интеллектуальный дефект, выраженный астенический синдром, сонливость, апатия, неврологические признаки экстрапирамидной недостаточности: брадикинезия, гипомимия, мышечная дистония с повышением тонуса отдельных групп мышц, про- и ретропульсия. Усугубляются признаки полиневрита, слабость, парастезии конечностей. Также наблюдается угнетение функции надпочечников, гонад и других эндокринных желез. Даже прекращение контакта с марганцем не останавливает развитие этого процесса, который прогрессирует еще в течение нескольких лет. На этой стадии полное восстановление здоровья в большинстве случаев не наблюдается.
3. Для третьей стадии интоксикации, так называемого марганцевого паркинсонизма, показательны грубые расстройства двигательной сферы: дизартрия, маскообразность лица, монотонная речь, нарушение письма значительная гипокинезия, спастико-паретическая походка, грубые про- и ретропульсии, парез стоп. Наблюдается повышение тонуса мышц по экстрапирамидному типу, в подавляющем большинстве случаев в ногах. Иногда отмечается гипотония или дистония мышц, полиневритический тип гипестезии. Также характерные различные расстройства психики: больные благодушны, эйфоричны или апатичны. Снижена или отсутствует критика к собственной болезни, могут иметь место насильственные эмоции (смех или плач). Мнестико-интеллектуальный дефект выражен в значительной степени (затруднение в определении времени, забывчивость, ухудшение социальной, в том числе профессиональной, деятельности).

В виду возможности наступления таких тяжелых последствий важно своевременно выявить наличие избытка марганца в воде, которую человек принимает в пищу и использует для принятия водных процедур, чистки зубов и т.д.

Предельно-допустимые концентрации марганца

Согласно данным Всемирной организации здравоохранения с 1998 года определены нормы предельно-допустимого содержания марганца в водопроводной воде. Эта цифра составляет 0.05 мг/л. В то время как в США показатели достигают 0.5 мг/л. В соответствии с российскими санитарными нормами уровень предельно-допустимого содержания марганца в воде хозяйственно-питьевого назначения не должен превышать 0,1 мг/л.

Избыточное содержание марганца снижает органолептические свойства воды. Уровень содержания выше 0.1 мг/л провоцирует появление нежелательного привкуса воды и появление пятен на санитарно- технических изделиях. Накапливаясь в водопроводных трубах, марганец провоцирует появление черного осадка и, как следствие, мутной воды.

Методы устранения марганца

Если наличие железа в воде, как правило, подразумевает и наличие марганца, то сам марганец может содержаться в воде и при отсутствии в ней избытка железа. При этом он не меняет вкус, цвет и запах воды. В отдельных случаях, при соприкосновении марганца с чем-либо, остаются черные или коричневые следы даже при условии его минимальных концентраций в воде (в количестве 0.05 мг/л).

Предельно-допустимая концентрация марганца определяется с точки зрения его красящих свойств. В зависимости от ионной формы, марганец удаляется ионным обменом, методами аэрации с последующим фильтрованием, каталитическим окислением, обратным осмосом либо дистилляцией. Марганец, растворенный в воде, окисляется медленнее железа, поэтому удалить его из воды достаточно трудно. Неглубокие воды и поверхностные скважины содержат коллоидные и органические соединения марганца. В подобных водах встречается нерастворимая гидроокись марганца, так называемая «черная вода».
На внутренних стенках теплонапряженных элементов и труб марганец осаждается черной пленкой, которая значительно затрудняет необходимый теплообмен в технологических процессах.

В воде, добываемой из подземных скважин и естественных водоемов, марганец находится в двухвалентной форме. Это частично растворимая форма, которая выпадает в осадок исключительно при условии сильного нагревания раствора. Для осуществления очистки воды от марганца нужно перевести ионы марганца в трех-, или четырехвалентную форму. В ней марганец образует соли кислот, гидроксиды, нерастворимые оксиды (в зависимости от того реагента, с помощью которого производится осаждение марганца после окисления).

В общей сложности процессы очистки воды заключаются в окислении двухвалентного марганца до трех-, четырехвалентного. После этого происходит реакция четырехвалентного марганца с кислородом или другим веществом, с которым образуется нерастворимый осадок. А осадок уже фильтруется механическим способом.

Аэрация с последующей фильтрацией

Аэрация в процессе очистке воды от марганца осуществляется аналогично безреагентному обезжелезиванию воды: применяется вакуумно-эжекционный аппарат, с помощью которого воду насыщают кислородом, способным окислять марганец до необходимой валентности, а далее фильтруют с помощью механических фильтров (песка и прочих).

Такой способ очистки воды считается наиболее экономичным. Однако применять его во всех случаях невозможно, потому как для осуществления реакции окисления марганца кислородом воздуха требуется соблюсти некоторые условия.

Данный метод очистки актуален при перманганатной окисляемости исходной воды до 9.5 мг/л. Обязательным является присутствие в воде двухвалентного железа. В процессе его окисления образуется гидроксид железа, который адсорбирует двухвалентный марганец и каталитически его окисляет. Соотношение концентраций [Fe2+] / [Mn2+] должно быть не менее 7/1.

Каталитическое окисление

В процессе очистки воды от марганца активно применяются каталитические процессы. С помощью насоса дозатора на поверхности фильтрующего материала образуется слой гидроксида четырехвалентного марганца, способного окислить двухвалентный оксид марганца до трехвалентной формы. Трехвалентная форма оксида окисляется растворенным кислородом воздуха до нерастворимой формы, при условии высоких концентраций в том числе.

Обратный осмос

Для удаления марганца из воды используют такие методы как очистка воды обратным осмосом и введение реагентов окислителей. Этот метод применяется при чрезвычайно высокой концентрации содержания марганца в исходной воде. В качестве реагента используют сильные окислители: хлор, его диоксид, гипохлорит натрия и озон.

Деманганация перманганатом калия

Данный метод применяется как для подземных, так и для поверхностных вод. Введение в воду перманганата калия провоцирует окисление растворенного марганца с образованием малорастворимого оксида марганца в соответствии со следующим уравнением:

3 Mn2+ + 2 KMnO4 + 2 H2O = 5 MnO2↓ + 4 H+ (1)

Осажденный оксид марганца (в виде хлопьев) отличается высокой развитой удельной поверхностью, приблизительно 300 кв.м на 1 г осадка. Это свидетельствует о его высоких сорбционных свойствах. Данный осадок является отличным катализатором, так как при его наличии возможна деманганация при показателе pH 8.5. Для избавления от 1 мг двухвалентного марганца потребуется 1.92 м перманганата калия. Такая пропорция предполагает окисление 97% двухвалентного марганца.

Следующим этапом очистки воды является введение коагулянта для выведения продуктов окисления и элементов, присутствующих в воде в виде взвеси. Вода после коагуляции фильтруется с использованием песчаного наполнителя. Кроме того может применяться ультрафильтрующее оборудование.

Введение реагентов-окислителей

Скорость окисления марганца озоном, гипохлоритом натрия, хлором, диоксидом хлора зависит от показателя pH. При добавлении хлора или гипохлорита натрия полная окислительная реакция наблюдается при pH от 8.0-8.5, при условии длительности взаимодействия между окислителем и водой 60-90 минут. Зачастую исходную воду необходимо подщелачивать. Такая необходимость возникает, когда в качестве окислителя используется кислород и pH не превышает 7.

Теоретически для окисления двухвалентного марганца до четырехвалентного необходимо использовать 1.3 мг реагента на 1 мг марганца. На практике дозы, как правило, выше.

Более эффективно применять диоксид хлора или озон. В таком случае окисление марганца займет 10-15 минут (при условии параметра pH равного 6.5-7.0). Согласно стехиометрии доля озона должна составлять 1.45 мг (или диоксида хлора 1.35 мг) на 1 мг двухвалентного марганца. Важно учитывать, что при озонировании озон будет разлагаться оксидами марганца, поэтому его пропорция должна быть большей, чем в теоретическом расчете.

Ионный обмен

Для очистки воды данным образом производится водородное или натриевое катионирование. В процессе очистки вода обрабатывается в двух слоях ионообменного материала с целью более эффективного удаления всех растворенных солей. Одновременно и последовательно используется катионообменная смола с ионами водорода H+, а также, анионообменная смола с ионами гидроксила OH-. Учитывая тот факт, что все растворимые в воде соли состоят из анионов и катионов, смесь смол в очищаемой воде заменяет их на ионы гидроксила OH- и водорода H+. В итоге, в результате химической реакции положительные и отрицательные ионы объединяются и образуют молекулы воды, то есть происходит процесс обессоливания воды.

При подборе многокомпонентной сложной комбинации ионообменных смол, эффективной и приемлемой для качества воды с большим пределом параметров, такой метод является наиболее перспективным в борьбе с марганцем и железом.

Дистилляция

Данный метод предполагает выпаривание воды с последующей концентрацией пара. Температура кипения молекул воды составляет 100 градусов Цельсия. У других веществ – другие температуры кипения. Благодаря этой разнице извлекается вода. То, что закипает при меньшей температуре, испаряется первым, то, что при большей испаряется после выкипания большей части воды. В результате получается вода без примесей. Однако, такая технология является довольно энергоемкой.

источник

Повышенная мутность характерна как для артезианской, колодезной, так и для водопроводной воды. Мутность вызывают взвешенные и коллоидные частицы, рассеивающие свет. Это могут быть как органические, так и неорганические вещества или те и другие одновременно. Сами по себе взвешенные частицы в большинстве случаев не представляет серьезной угрозы для здоровья, но для современного оборудования, они могут стать причиной преждевременного выхода из строя. Повышенная мутность водопроводной воды часто связана с механическим отрывом продуктов коррозии трубопроводов и биоплёнок, развивающихся в системе центрального водоснабжения. Причиной повышенной мутности артезианских вод обычно являются глинистые или известковые взвеси, а так же образующиеся при контакте с воздухом нерастворимые окислы железа и других металлов.

Качество воды из колодцев наименее стабильно, поскольку грунтовые воды подвержены влиянию внешних факторов. Высокая мутность из колодцев может быть связана с поступлением в грунтовые воды труднорастворимых природных органических веществ из грунтов с техногенным загрязнением. Высокая мутность негативно влияет на эффективность дезинфекции, в результате чего прикрепленные к поверхности частиц микроорганизмы выживают и продолжают развиваться на пути к потребителю. Поэтому снижение мутности часто позволяет улучшить микробиологическое качество воды.

Высокое содержание железа в водопроводе связано с различными причинами. В водопровод эти примеси попадают в результате коррозии трубопроводов или использования на станциях водоподготовки железосодержащих коагулянтов, а в артезианские воды – в следствие контакта железосодержащих минералами. Содержание железа в артезианских водах в среднем превышают нормативное значение в 2-10 раз. В некоторых случаях превышение может быть до 30-40 раз. Обычно непосредственно после получения артезианская вода не несёт видимых признаков наличия соединений железа, однако при контакте с кислородом воздуха через 2-3 часа возможно появления желтой окраски, а при более продолжительном отстаивании может наблюдаться образование светло-коричневого осадка. Все это является результатом протекания окислительного процесса, в ходе которого выделяется тепло. Стимулирующих развитие в артезианской воде железистых бактерий.

Примеси марганца из артезианских скважин обнаруживается одновременно с примесями железа. Источник их поступления один и тот же – растворение марганцесодержащих минералов. Превышение содержания марганца в питьевой воде ухудшает её вкус, а при использовании для хозяйственно-бытовых нужд наблюдается образование тёмных отложений в трубопроводах и на поверхностях нагревательных элементов. Мытье рук с высоким содержанием марганца приводит к неожиданному эффекту – кожа сначала сереет, а потом и вовсе чернеет. При продолжительном уподоблении воды с высоким содержанием марганца повышается риск развития заболеваний нервной системы.

Повышенная окисляемость и цветность поверхностных и артезианских источников водоснабжения свидетельствует о наличии примесей природных органических веществ – гуминновых и фульвокислот, являющихся продуктами разложения объектов живой и неживой природы. Высокое содержание органических веществ в поверхностных водах фиксируются в период гниения водорослей (июль – август). Одной из характеристик концентрации органических загрязнений является перманганатная окисляемость. В области залегания торфа, особенно в районах крайнего севера и восточной Сибири, этот параметр может в десятки раз превышать допустимые значение. Сами по себе природные органические вещества не представляют угрозы для здоровья. Однако при одновременном присутствии железа и марганца образуются их органические комплексы, затрудняющие их фильтрацию методом аэрации, то есть окисление кислородом воздуха. Наличие органических веществ природного происхождения затрудняет дезинфекцию воды окислительными методами, так как образуются побочные продукты дезинфекции. К их числу тригалометанны, галогенуксуснаякислота, галокетоны и галоацетонитрил. Большинство исследований показывают, что вещества данной группы обладают концерагенным эффектом, а так же оказывают негативное влияние на органы пищеварительной и эндокринной систем. Основным способом предотвращения образования побочных продуктов дезинфекции является ее глубокая очистка от природных органических веществ перед стадией хлорирования, однако традиционные методы централизованной водоподготовки этого не обеспечивают.

Запах водопроводной, артезианской и колодезной воды делают её непригодной для употребления. При оценке качества воды потребители ориентируются на индивидуальные ощущения запаха, цвета и вкуса.

Питьевая вода не должна каким-либо запахом, заметным для потребителя.

Причиной запаха водопроводной воды чаще всего является растворенный хлор, поступающий в воду на стадии дезинфекции при централизованной водоподготовке.

Запах артезианской может быть связан с наличием растворенных газов – сероводорода, оксида серы, метана, аммиака и другими.

Некоторые газы могут быть продуктами жизнедеятельности микроорганизмов или результатом техногенного загрязнения источников водоснабжения.

Колодезная вода наиболее подвержена посторонним загрязнениям, поэтому часто неприятный запах может быть связан с присутствием нефтепродуктов и следов бытовой химии.

Нитраты в колодезной и артезианской воде могут представлять серьезную угрозу для здоровья потребителей, поскольку их содержание может в несколько раз превышать действующий норматив на питьевую воду.

Основной причиной поступления нитратов в поверхностные и подземные воды является миграции компонентов удобрений в почвах.

Употребление с высоким содержанием нитратов приводит к развитию метгемоглобинемии — состояния, характеризующегося появления в крови повышенного значения метгемоглобина (>1%), нарушающего перенос кислорода от легких к тканям. В результате отравления нитратами дыхательная функция крови резко нарушается и может начаться развитие цианоза – синюшней окраски кожи и слизистых оболочек.

Кроме того, рядом исследований показано негативное влияние нитратов на усвоение йода в организме и концерогенный эффект продуктов их взаимодействия с различными веществами человеческого организма.

В основном определяется концентрацией в ней ионов кальция и магния.

Существует мнение, что жесткая вода не несет опасности для здоровья потребителей, но это противоречит выводам многолетних исследований одного из крупнейших специалистов по проблемам питания американскому исследователю Полю Брегу. Он считает, что ему удалось установить причину раннего старения человеческого организма. Причиной этого является жесткая вода. По мнению Поля Брега, соли жесткости «зашлаковывают» кровеносные сосуды так же, как и трубы, по которым протекает вода с высоким содержанием солей жесткости. Это приводит к снижению эластичности сосудов, делая их хрупкими. Особенно это проявляется в тонких кровеносных сосудах коры головного мозга, что по мнению Брега, приводит к старческому маразматизму пожилых людей.

Жесткая вода создает целый ряд бытовых проблем, вызывая образование осадков и налетов на поверхности трубопроводов и рабочих элементах бытовой техники. Эта проблема особенно актуальна для приборов с нагревательными элементами – водогрейных котлов (бойлеров), стиральных и посудомоечных машин.

При использовании жесткой воды в быту слой отложений солей кальция и магния на теплопередающих поверхностях постоянно растет, в результате чего снижается эффективность теплопередачи и увеличивается расход тепловой энергии на нагрев. В отдельных случаях возможен перегрев рабочих элементов и их разрушение.

Впервые существование фтора предположил великий химик Лавуазье, еще в XVIII веке, но тогда он не смог выделить его из соединений. После него получить фтор в свободномвиде пытались многие известные ученые, но почти все они либо стали инвалидами из-за этих опытов, либо погибли при их проведении. После этого фтор и назвали «разрушающим» или «несущим гибель». И только в конце XIX века удалось методом электролиза выделить фтор из его соединений.

Как видим, фтор очень опасен, и, тем не менееэлемент с такими свойствами является необходимым для множества живых организмов, в том числе и человека. В артезианской воде фтор содержится в виде соединений.

Фтор – это непростой элемент, и граница между его недостатком и избытком в организме трудноуловима. Дозу фтора очень легко превысить, и тогда он становиться для нашего организма тем, чем и является в природе – ядом.

Фтор содержится в различных продуктах питания: в черном и зеленом чае, морепродуктах, морской рыбе, грецких орехах, в крупах – в овсяной, рисе, гречке, яйцах, печени и т.д. Получить фтор из продуктов питание довольно сложно. Взрослому человеку для получения суточной нормы фтора, необходимо съесть 3,5 кг зернового хлеба, или 700 г лосося, 300 г грецких орехов.

Наиболее легко фтор извлекается из воды. Фтор выполняет в нашем организме много необходимых функций. От него зависит состояние костной системы, её прочность и твердость, состояние и рост волос, ногтей и зубов.

Однако, предупреждаем, что необходимо опасаться превышения фтора в организме. В связи с этим, с нашей точки зрения, не желательно, чтобы концентрация фтора превышала 0,5 – 0,8 мг/л, учитывая, что рекомендуется выпивать в сутки до 2 литров чистой воды. При избытке фтора в организме замедляется обмен веществ и рост, деформируются кости скелета, поражается эмаль зубов, человек слабеет и может появиться рвота, учащается дыхание, падает давление, появляется судорога, поражаются почки.

источник

Провести в частный дом водопровод сейчас не составляет особого труда – было бы время и финансовые возможности. Многие в качестве источника воды используют скважины. Хорошо, если вам повезло, и вода в скважине соответствует санитарным и прочим нормам. А если нет, и в ней присутствуют вредные химические вещества? Тот же марганец встречается в воде не столь уж и редко. И если его концентрация слишком высокая, воду необходимо очищать. Сегодня мы поговорим о том, как это лучше сделать.

Из этой статьи вы узнаете:

Как влияет на организм человека повышенный марганец в воде

Чем опасен марганец в воде, и каковы нормы его содержания

Как можно определить марганец в воде

Какими методами осуществляется очистка воды от марганца

Какие фильтры используются для очистки воды от марганца

Использовать в своих целях марганец люди научились очень давно. Еще естествоиспытатель из Древнего Рима Плиний Старший писал о разновидности магнитного железняка, с помощью которого можно осветлять стекло. Возможно, Плиний пошел бы в своих исследованиях и дальше, но он погиб во время извержения Везувия. В XVI веке знаменитый алхимик Альберт Великий назвал этот минерал магнезией. И только в конце восемнадцатого столетия шведский ученый Карл Шелле определил, что к магнитному железняку магнезия никакого отношения не имеет, а является соединением неизвестного еще металла. Первым металлический марганец в 1774 году получил друг Шелле – химик Юхан Готлиб Ганн.

Марганец – весьма распространенный элемент, занимающий четырнадцатое место по распространенности на планете. Он есть буквально везде: в земле, в воде, в растениях и животных. Свойства марганца таковы, что его можно использовать в самых разнообразных сферах жизни – от промышленности до медицины. Даже в быту применение марганца – не редкость.

В организме человека марганца совсем немного, микроскопическое количество, но значение его сложно переоценить. К примеру, без марганца мы бы не могли усваивать витамин В1, который отвечает за работу нервной и пищеварительной систем организма. Даже нормальная работа сердца зависит от В1, а значит, и от марганца. При недостаточном его количестве увеличивается риск развития диабета. Также этот микроэлемент помогает нормальному развитию костной системы.

Без определенной дозы марганца в организме нам не обойтись. И это количество давно уже подсчитано учеными-медиками:

Норма в сутки для взрослого – до 5 мг;

Для ребенка до 15 лет – 2 мг;

Для ребенка до года – 1 мг.

Однако как сказал Гиппократ: «Все есть лекарство, и все есть яд – все дело в дозе». Так же и с марганцем. Большое количество этого микроэлемента в организме не принесет человеку ничего хорошего. Если содержание марганца превышено в восемь раз – нарушаются функции мозга. Наиболее опасно систематическое отравление марганцем.

Безопасных источников воды для питья в сегодняшнее время не так уж и много. Как правило, любую природную воду приходится очищать, чем и занимаются водоочистные станции. В некоторых районах нашей страны почва особенно богата солями марганца, и при использовании на этих территориях воды из подземных источников возникает соответствующая проблема. Излишки марганца из воды необходимо убирать, чтобы сохранить здоровье людей.

Марганец нечасто встречается в чистом виде, зато входит в состав большого числа минералов. Некоторые кислые и железистые руды также содержат марганец. Казалось бы, какое это имеет отношение к источникам воды, как марганец в них попадает? Есть два основных способа:

Природный. Марганец вымывается водой из содержащих его минералов. Также в весьма значительных количествах он может поступать в воду от разложившихся водных животных и растительных организмов (особенно сине-зеленых).

Техногенный. Это сбрасываемые в водоемы отходы химических предприятий и металлургических комбинатов. Некоторые сельскохозяйственные удобрения тоже содержат марганец, который затем попадает в воду.

Много ли в итоге марганца содержится в воде? Тут многое зависит от местности и от того, какая именно вода имеется в виду. Меньше всего его в морских водах – порядка двух микрограммов на кубический дециметр. В речных – от 1 до 160 мкг. Но абсолютный рекордсмен здесь – воды подземные. В них могут содержаться сотни и даже тысячи микрограммов на кубический дециметр. Довольно часто марганец содержится в воде вместе с железом, хотя концентрация его и меньше.

Статьи, рекомендуемые к прочтению:

Количество марганца в воде – величина непостоянная, она изменяется в зависимости от сезона. Зимой и летом содержание тяжелых металлов в водоемах больше – из-за застоя воды. А вот весной и осенью дело обстоит с точностью до наоборот. Есть и другие факторы, от которых зависит уровень марганца в питьевой воде. Например:

Насколько активно водные организмы поглощают или, наоборот, выделяют марганец;

Связаны ли водохранилища с местными озерами или реками;

Объем марганца, попавшего в стоки и т. п.

Согласно нормам Всемирной организации здравоохранения, количество марганца в воде не должно превышать 0,05 миллиграмма на литр. К сожалению, не везде они соблюдаются. В США, например, содержание марганца местами десятикратно превышает допустимый уровень. В России установленная норма для питьевой воды – не больше 0,1 миллиграмма на литр. Впрочем, эта же цифра актуальна и для воды хозяйственного назначения.

Когда марганца в воде слишком много, это плохо отражается не только на здоровье человека. Страдает и куда более устойчивая к химическим воздействиям бытовая техника и даже водопроводная система.

Влияние марганца на водопроводную систему и бытовую технику:

Из-за отложений марганца ухудшается проходимость водопроводных труб, снижается продолжительность их службы.

То же касается и системы отопления: налет марганца в трубах снижает теплоотдачу.

Трубы могут полностью закупориться – «благодаря» марганцевым бактериям. Все происходит так же, как и в случае действия железобактерий.

Большое количество марганца в воде плохо влияет на электроприборы. Накипь в чайнике или стиральной машине зачастую образуется как раз из-за этого вещества.

Если на сантехнике или бытовых приборах появились черные пятна – это может быть свидетельством того, что в воде слишком высокое содержание марганца.

Человеческое здоровье куда более хрупко, чем бытовые приборы. Именно поэтому за водой, которой вы пользуетесь, нужно внимательно следить. Если вдруг у воды появился слегка желтоватый оттенок и она стала неприятной на вкус не только сама по себе, но даже в чае или кофе – верный признак того, что концентрация марганца в ней недопустимо высока.

Чем именно опасны излишки марганца в организме человека? Прежде всего, негативным влиянием на нервную систему. Для детей это особенно опасно. Согласно проведенным исследованиям, высокая концентрация марганца в организме ребенка может повлиять на его интеллектуальные способности.

Если концентрация металла в организме слишком велика, может возникнуть общее отравление. Главные симптомы его следующие:

У человека снижается аппетит;

Возникают судороги, боль в спине;

Случаются смены настроения;

У больного общий упадок сил и апатия.

Если постоянно пить воду с высокой концентрацией марганца, то:

Может ухудшиться состояние скелета;

Возможно снижение мышечного тонуса, даже развиться мышечная атрофия;

Не исключено появление аллергии;

Могут пострадать почки, печень, тонкий кишечник и даже головной мозг;

Велик риск развития раковых заболеваний и болезни Паркинсона.

Марганец – это тяжелый металл, имеющий свойство постепенно накапливаться в организме. При постоянном употреблении воды с излишней концентрацией марганца рано или поздно пострадает нервная система человека. Тут можно выделить три стадии недуга:

При первой стадии нарушения нервной системы имеют функциональный характер. Человек быстрее утомляется, ему периодически или даже постоянно хочется спать. Руки и ноги ослабевают, появляются симптомы вегетативной дистонии. Присутствуют повышенная потливость и слюноотделение. Мускулы лица, наоборот, могут быть ослаблены, что неизбежно скажется на мимике. Также понижается мышечный тонус, в руках или ногах чувствуется онемение.

Психическая деятельность такого больного тоже меняется, хотя и не всегда это заметно для постороннего наблюдателя. Выражается это в следующих моментах:

Область интересов такого больного становится более ограниченной;

Активность также снижается;

Способность к ассоциативному мышлению притупляется;

Показательно то, что больной не может адекватно оценивать свое состояние. А потому очаговые неврологические симптомы интоксикации у него довольно сложно диагностировать даже специалисту. В этом случае, если вовремя не выявить причину болезни (а именно: высокую концентрацию марганца в организме), то недуг можно запустить. Тогда повреждения могут стать необратимыми.

На второй стадии болезни симптомы токсической энцефалопатии нарастают. А именно:

Человек становится все более апатичным;

Его все чаще клонит в сон;

Прогрессирует общая слабость, снижается работоспособность;

Углубляется мнестико-интеллектуальный дефект;

Появляются признаки экстрапирамидной недостаточности: замедленность движений, ослабление мимики лица, непроизвольное сокращение мышц и т. д.

Кроме этого, нарушается деятельность эндокринных желез, более явными становятся признаки онемения конечностей. Второй этап болезни очень опасен. Дело в том, что даже если причина недуга найдена и контакта с марганцем больше нет, процесс на этом не останавливается. Более того, в течение еще нескольких лет он будет только развиваться. Приостановить болезнь в конечном итоге получится, но окончательного выздоровления добиться, скорее всего, не удастся.

Последняя стадия отравления – марганцевый паркинсонизм – характеризуется тяжелыми расстройствами двигательных функций. У больного:

Речь становится монотонной, почерк – невнятным;

Очень низкая двигательная активность;

Спастико-паретическая походка (человек слишком широко расставляет ноги при ходьбе, его шатает из стороны в сторону);

Парез стоп – когда во время ходьбы стопа может «волочится» по земле.

Кроме этого, происходят непроизвольные излишние движения мышц – в основном, в ногах. Иногда, напротив, тонус мышц значительно понижается. Психика больного также изменяется. Люди, подвергшиеся отравлению марганцем, испытывают апатию или же, наоборот, излишне благодушны и даже эйфоричны. Возможен беспричинный смех или плач. Зачастую человек не понимает, что он болен, или же считает, что его недуг несерьезен. Мнестико-интеллектуальный дефект прогрессирует. Больной плохо определяет время, у него ухудшается память, возникают проблемы как в профессиональной, так и в социальной деятельности.

Последствия, как видите, очень тяжелые. Именно поэтому так важно вовремя определить причину болезни. И если ею является высокая концентрация марганца в воде, нужно немедленно принять меры. Следует помнить: организм человека получает марганец не только употребляя пищу, приготовленную на «плохой» воде. В данном случае даже просто чистить зубы или умываться загрязненной водой весьма опасно.

• 

Не случайно марганец называют вечным спутником железа. Если в воде, которой вы пользуетесь, есть железо – там обязательно присутствует и марганец. Но не наоборот. Даже когда в воде нет железа, там вполне может присутствовать марганец. О последствиях переизбытка этого элемента в организме человека мы уже говорили. Поэтому воду от марганца нужно обязательно очищать.

Как заметить, что в воде высокая концентрация марганца, не делая при этом специального химического анализа? Есть несколько признаков, на которые стоит обратить внимание:

Вода становится мутной и темной, если в ней присутствуют соединения марганца;

Обратите внимание на запах. Если он покажется вам необычным, это уже тревожный признак;

Если воду отстоять, на дно посуды выпадет черный осадок;

Когда в воде много марганца, то после долгого контакта с ней ваши руки и ногти обязательно окрасятся в черный цвет.

И это далеко не все признаки. Если такую воду вскипятить, то на посуде останется черный налет. У воды с высоким содержанием марганца не только странный запах, но и неприятный вяжущий вкус. Темные пятна на сантехнике, отложения в водопроводных трубах или даже их полная закупорка – тоже «вина» этого элемента. Вы почувствовали, что в квартире стало холоднее? Возможно, внутри системы отопления появился налет марганца, что затрудняет процесс теплообмена.

Наличие хотя бы одного из этих признаков – уже повод хорошо задуматься. В этом случае надо сразу ограничить потребление воды с возможным наличием в ней марганца. И обязательно сделать анализ, обратившись в санитарную станцию или частную лабораторию. Результаты вам предоставят примерно через 3–7 дней.

Для начала специалисты проводят анализ воды на концентрацию марганца, и только после этого выбирают наиболее подходящий способ ее очистки.

Марганец в земных породах чаще всего находится в виде соли, которая хорошо растворяется в воде. Следовательно, чтобы очистить воду от марганца, нужно сделать так, чтобы этот элемент перестал быть растворимым. Тут на помощь приходит химия. Двухвалентный марганец преобразуют в трех- или четырехвалентный с помощью окисления. Гидроксиды марганца с валентностью 2 и 3 в воде почти не растворяются.

Есть несколько методов окисления марганца:

С помощью сильных окислителей, которые увеличивают окислительно-восстановительный потенциал среды. При этом значении рН воды не регулируется.

Используют слабые окислители с одновременным повышением значения рН воды.

Повышают значение рН воды, используя вместе с этим сильные окислители.

Двухвалентный марганец превращается в четырехвалентный гидроксид марганца и оседает на фильтрах. Кроме того, он сам превращается в катализатор, который ускоряет процесс окисления оставшегося в воде двухвалентного марганца при помощи растворенного кислорода.

Этот способ весьма доступный, а потому и наиболее распространенный. Проводится серьезная аэрация марганца, затем – фильтрация. Сначала из воды под вакуумом выделяют свободную углекислоту, что повышает степень показателя pH до 8,0–8,5 единиц. После этого наступает очередь работы фильтра. В качестве него используется зернистый наполнитель, например, кварцевый песок.

Однако данный метод подходит не для всех случаев. Его не применяют, если перманганатная окисляемость воды больше 9,5 мгО2/л. Для использования этого способа требуется наличие в воде двухвалентного железа, которое при окислении превращается в гидроксид железа. Он, в свою очередь, впитывает в себя двухвалентный марганец и окисляет его. Еще условие: соблюдение строгого соотношения между марганцем и двухвалентным железом – семь к одному. Впрочем, последний пункт можно искусственно подправить, добавив в воду железный купорос.

Гидроксид четырехвалентного марганца (образовавшийся на поверхности фильтра с помощью дозирующего насоса) окисляет двухвалентный оксид марганца. Полученный после этого трехвалентный оксид с помощью растворенного кислорода окисляется до нерастворимого в воде состояния.

Можно использовать для очистки и подземных, и наружных вод. Перманганат калия окисляет растворенный в воде марганец, превращая его в оксид, который растворяется в воде гораздо хуже. Оксид марганца, в свою очередь, хороший катализатор для растворения двухвалентного марганца. Чтобы избавиться от 1 мг последнего, нужно 1,92 мг перманганата калия. При таком соотношении 97 процентов двухвалентного марганца окислятся.

После этого воду надо профильтровать с помощью специального коагулянта, затем дополнительно используется песчаный наполнитель. Иногда задействуют и ультрафильтрующее оборудование.

Для окисления марганца в воде используют разные реагенты. Но в основном это хлор, его диоксид, гипохлорит натрия и озон. Здесь очень важно учитывать уровень рН воды. Если в воду с показателем pH не меньше 8,0–8,5 добавить хлор, то хорошего эффекта придется дожидаться примерно час-полтора. Такое же время действует и гипохлорит натрия. Часто обрабатываемую воду нужно подщелачивать. Это делается в тех случаях, когда в качестве окислителя выступает кислород и показатель pH воды не достигает 7 единиц.

Расчеты показывают, что для превращения двухвалентного марганца в четырехвалентный, на один мг марганца нужно брать 1,3 мг вещества-реагента. Но это в голой теории, на практике окислителя обычно требуется гораздо больше.

Диоксид хлора или озон при обработке ими воды действуют гораздо быстрее – всего около четверти часа. Правда, только в том случае, если показатель pH воды составляет 6,5–7,0 единиц. По расчетам стехиометрии, на 1 мг двухвалентного марганца уйдет 1,35 мг диоксида хлора или 1,45 мг озона. Но опять же озона потребуется больше, нежели в теоретических выкладках. Происходит так потому, что в процессе озонирования оксиды марганца озон разлагают.

Вообще, причин, по которым реагентов требуется больше, чем указано в расчетах, несколько. На процесс окисления марганца в воде влияет множество факторов. Например, это уровень pH воды, наличие в ней органики, время действия используемых реагентов. Очень многое зависит от оборудования, которое применяется для процесса. Практика показывает, что перманганата калия обычно нужно брать в 1–6 раз больше, озона – в 1,5–5 раз, а оксида хлора и вовсе может потребоваться в 1,5–10-кратном размере.

Ионный обмен подразумевает водород- или натрий-катионирование воды. Чтобы эффективно удалить растворенные в воде соли марганца, ее нужно обработать в двух слоях ионообменного материала. Для этого применяются две смолы: катионообменная с ионами водорода H+ и анионообменная с ионами гидроксила OH-. Используются они одновременно и последовательно. Такая смесь смол заменяет растворимые в воде соли на ионы гидроксида OH- и водорода H+. При объединении этих ионов получаются самые обычные молекулы воды без наличия в них соли.

На данный момент такой способ избавления воды от примесей марганца и железа является наиболее многообещающим. Главное в нем – правильно подобрать комбинацию ионообменных смол.

В основе этого способа – превращение воды в пар с последующей его концентрацией. Всем давно известно, что температура кипения воды – 100 °С. Но это не значит, что у других веществ она будет такой же. На разнице температур кипения и основан данный метод очистки воды от марганца. Чистая вода закипает первой и превращается в пар. Другие элементы испаряются только после выкипания большей части воды. Таким образом, получаем чистую, без примесей, воду. Технология несложная и всем понятная, но весьма энергозатратная.

Фильтры в данном случае подобрать не так уж и просто. Тут следует действовать по системе. Во-первых, определить состав воды, которую нужно очистить от марганца. Во-вторых, обозначить минимальные требования к качеству воды после ее фильтрации. В-третьих, при выборе системы очистки нужно обратить внимание на следующие моменты:

Каково содержание железа и марганца в воде;

На количество в воде кислорода или углекислого газа;

Есть ли в воде аммиак или сероводород;

Также важны характеристики водопровода: его производительность и напор воды.

После этого можно приступать к выбору фильтрующего материала для очищения воды от марганца. Есть несколько из них, которые пользуются наибольшей популярностью.

Фильтрующий материал СУПЕРФЕРОКС – предназначенный для удаления растворенных в воде ионов железа и марганца, а также снижения мутности и цветности воды. Основой фильтрующей среды является прочный природный материал «розовый песок» с нанесенной на его поверхность каталитической пленкой, состоящей из высших оксидов марганца. Действие СУПЕРФЕРОКС основано на 2 принципах: сорбционного (за счет пористой структуры материала) и каталитического окисления. При фильтрации воды, находящиеся в каталитической пленке оксиды марганца, ускоряют процесс окисления двухвалентного железа до трехвалентного с образованием соответствующего гидроксида. За счет пористости структуры материала образование гидроксида трехвалентного железа происходит как на поверхности зерен СУПЕРФЕРОКС, так и внутри его пор, что приводит к увеличению грязеемкости и ускорению процесса обезжелезивания воды. Образовавшийся гидроксид железа способен каталитически окислять двухвалентный марганец с образованием практически нерастворимых гидроксидов Мn(ОН)3 и Мn(ОН)4. По исчерпанию ресурса фильтра, для восстановления свойств фильтрующей среды необходимо произвести регенерацию установки обратным потоком исходной или очищенной воды (эффективнее водо-воздушной смесью).

Многокомпонентная ионообменная загрузка FeroSoft создана для комплексного решения задач в системах водоподготовки. Данная загрузка состоит из нескольких ионообменных смол разного гранулометрического состава позволяющих эффективно удалять из исходной воды соли жесткости (Ca2+ и Mg2+), примеси железа (Fe3+ и Fe2+), марганец (Mn2+), органические соединения. Загрузка разработана для решения наиболее типичных проблем с питьевой водой, максимально подходит для использования в системах водоподготовки загородных домов и коттеджей.

Неподготовленному человеку трудно самостоятельно выбрать подходящий фильтр для очистки воды. К счастью, для этого есть специалисты.

В компании Biokit работают профессионалы, которые помогут вам с выбором наилучшего варианта. Причем нет принципиальной разницы, это уже существующая система водоподготовки, или она пока находится на стадии проектирования. Оптимальное решение будет основываться на предоставленных данных.

Компания Biokit предлагает также широкий выбор систем обратного осмоса, фильтры для воды и другое оборудование, способное вернуть воде из-под крана ее естественные характеристики.

Специалисты нашей компании готовы помочь вам:

Подключить систему фильтрации самостоятельно;

Разобраться с процессом выбора фильтров для воды;

Подобрать сменные материалы;

Устранить неполадки или решить проблемы с привлечением специалистов-монтажников;

Найти ответы на интересующие вопросы в телефонном режиме.

Доверьте очистку воды системам от Biokit – пусть ваша семья будет здоровой!

источник

Чистая питьевая вода – это залог здоровья любого человека. Однако ни колодезная ни водопроводная вода не может гарантировать отсутствия загрязнений.

И если центральные системы водоснабжения оснащены промышленными фильтровальными системами, то вода, добытая на собственном, участке обычно нуждается в качественной очистке. Один из распространенных видов загрязнений – это марганец в воде из скважины.

Повышенное содержание марганца в воде из скважин, это явление хоть и не слишком частое, но отнюдь и не редкое. Это вещество относится к тяжелым металлам и чаще всего встречается в воде вместе с железом.

Кстати, именно из-за марганца, железо, содержащееся в воде, переходит в трехвалентную нерастворимую форму. Обычно, этот элемент попадает в скважины из верховодки, либо из пластов насыщенных рудой.

Его содержание легко определить по цвету – вода будет иметь коричневатый оттенок. При этом, возможно выпадение темного осадка. По нормам СНИП, содержание марганца в воде, не должно превышать 0,1 мг/литр. Однако, в европейских странах это норма гораздо выше – ее предельное значение составляет 0,5 мг/литр.

Но в любом случае, лучше не допускать превышения максимально допустимых норм содержания. Ведь это чревато серьезными последствиями.

Этот элемент оказывает негативное влияние на водопроводную систему, бытовую технику и здоровье человека.

Влияние на водопроводную систему:

• марганец оставляет отложения в водопроводных трубах, чем уменьшает их срок эксплуатации;
• образует накипь на электроприборах;
• от контакта с загрязненной водой остаются пятна.

• повышается утомляемость, снижается память, ухудшается общее состояние нервной системы;
• оказывает негативное влияние на состояние скелета;
• способствует развитию аллергических реакций;
• марганец имеет свойство откладываться в организме, поэтому он постепенно зашлаковывается.

Учитывая серьезные последствия, которые влечет за собой высокое содержание этого вещества, вода, в обязательном порядка должна очищаться от марганца. Однако, нужно понимать, что в первую очередь, нужно сдать воду анализ в лабораторию. А уже зная точное содержание, можно планировать меры по очистке.

Фактически, очистка воды от марганца, проводится такими же способами, как и от железа. Т.к. этот элемент относится к металлам и содержится в жидкости в нерастворимой форме, основная задача сводится к его окислению и последующей фильтрации. А это позволяет сделать установку и своими руками.

Суть метода сводится к насыщению воды кислородом. Благодаря этому происходит окисление железа и марганца и переход их в растворимую форму. Далее, вода либо отстаивается, либо пропускается через систему картриджных или сорбционных фильтров. Существует два вида аэрации:

Напорная система стоит дороже и состоит из аэрационной колонны и дополнительных фильтров. В колонну под высоким давлением подается кислород, который активно ее окисляет. Излишки газов выводятся через специальный клапан.

Достоинства этой системы в ее эффективности и автономии – всеми процессами управляет блок автоматики. Также она не требует установки дополнительного оборудования, поскольку в результате очистки, не теряется давление в системе.

Безнапорная система аэрации, считается более упрощенным вариантом напорной. В этом случае, за основу берется бак большой емкости. Обычно это 700 – 1000 литров. Вода в него поступает через специальные распылители с мелкими форсунками.

Сам распылитель устанавливается таким образом, чтобы между ним и поверхностью воды оставалось не менее 1 метра. Благодаря этому, вода успевает хорошо перемешаться с воздухом и окислиться.

Дополнительно устанавливается маломощный компрессор, который осуществляет подачу воздуха в емкость. Поскольку водопровод разрывается за счет использования распылителя, требуется установка насосной станции для закачки воды обратно в систему.

В целом, оба варианта аэрации могут успешно очистить воду от марганца и железа. Дополнительный плюс – это удаление примесей сероводорода.

Механическая очистка основана на применении картриджных систем. Это системы грубой очистки, поэтому они подходят лишь для отфильтровывания крупных частиц. Их использование оправданно только в паре с другими видами очистки, т.к. они способны задерживать растворенный марганец и железо.

Например, картриджный фильтр можно установить после аэрационной емкости. А перед ней не лишним будет использование грязевика, который задержит в себе все крупные фракции.

Эти системы основаны на использовании каталитических смол и относятся к реагентным методам. В зависимости от необходимой степени очистки, могут применяться разные виды реагентов.

Принцип действия таких систем основан на замене ионов марганца и железа на натрий. Таким образом, ионные колонны без проблем справляются с растворенными в воде примесями.

В отличие от аэрационных систем, ионные колонны, требует периодической замены реагента. Однако его свойства можно частично восстановить при помощи обычной пищевой соли. Таким образом, его может вполне хватить на 3-4 года использования.

Система очистки, основанная на обратном осмосе, считается наиболее эффективной. Она позволяет удалить из воды практически все существующие примеси. В основе этой системы, лежит использование мелкозернистой мембраны.

В результате работы системы, поток воды разделяется на две части – чистая идет в водопровод, а грязная уходит в слив. Однако, обратный осмос имеет и недостатки:

• высокая стоимость системы;
• слишком сильная очистка – немного абсурдно, но это факт. На выходе из установки, получается практически дистиллированная вода. И чтобы использовать ее для питья, потребуется сделать дополнительную минерализацию;
• низкая производительность – из-за технологии очистки, около 2\3 поступающей воды уходит в канализацию.

Чтобы сэкономить, имеет смысл разделять общий водопровод на питьевой и технический. Обратный осмос подключается только к питьевому. Еще один момент – мембрана очень чувствительна к твердым загрязнениям. Поэтому лучше установить перед системой фильтр для грубой очистки.

В зависимости от производительности, а также самого принципа работы, у фильтров для очистки воды от марганца могут быть совершенно разные цены:

Таким образом, можно приобрести фильтр за сравнительно небольшие деньги. При этом нужно помнить, что наилучший результат даст только комплексная очистка воды из скважины. А чтобы правильно подобрать систему, нужно вначале сделать лабораторный анализ воды.

источник

Текущие санитарные нормы ограничивают предельно допустимое содержание марганца в хозяйственной и питьевой воде – допустимая норма составляет 0,1 мг/л. В некоторых европейских странах требования еще жестче – до 0,05 мг/л. Если содержание элемента выше, страдают органолептические свойства воды, появляется неприятный привкус, на сантехнике образуются характерные пятна, а на трубах собирается осадок (он имеет вид черной пленки). В подземных водах элемент содержится в виде растворимых солей Mn2+. Чтобы очистить воду от марганца, его сначала нужно перевести окислением в нерастворимое состояние, после чего начнутся процессы гидролизации с образованием нерастворимых гидроксидов Mn(OH)3, Mn(OH)4. При осаждении на загрузке фильтра начинает проявлять каталитические свойства, ускоряя окисление двухвалентного марганца кислородом. Для эффективного окисления элемента кислородом нужно, чтобы значение рН воды, которая проходит очистку, находилось в районе 9.5-10.0. Перманганат калия, гипохлорит натрия или хлор, озон позволяют вести процессы демаганации при меньших показателях рН – например, 8.0-8.5. Для окисления 1 мг марганца, растворенного в воде, требуется около 0.291 мг кислорода.

Очистка воды от железа и марганца: обезжелезивание и деманганация (удаление марганца). Нужно ли очищать воду из скважины

Железо и марганец – самые распространенные загрязнители водных источников. Вода просачивается через грунтовые минеральные отложения и насыщается катионами данных металлов. Если норма железа превышается, то и содержание марганца часто оказывается критическим. Для исправления ситуации проводится деманганация (процесс удаления марганца из воды).

Марганец, как и железо, может пребывать в двух состояниях – растворенном и окисленном. В подземных источниках кислорода нет, поэтому марганец содержится в них в растворенном виде. Для удаления его из воды в данном случае применяются те же методики, что при обезжелезивании. То есть сначала нужно будет окислить марганец, а затем уже убрать взвеси из воды.

Избыток марганца придает воде характерный желтый оттенок и вяжущий привкус. От такой воды на трубах и сантехнике появляются темные пятна и черные наросты. Но главное даже не это, а то, что постоянное употребление в пищу тяжелых металлов чревато очень неприятными последствиями (они склонны накапливаться). Негативно влияет избыток марганца на работу ЦНС, состояние сердечно-сосудистой системы и скелета. Во время беременности данный элемент особенно опасен, поскольку он сказывается на развитии ребенка.

Современные способы (методы) и процесс глубокой очистки воды из скважины от марганца. Оборудование и материалы для фильтрации

Важнейшее условие качественной очистки водных масс от марганца – требуемый уровень водородного значения рН, поскольку из-за химического состава окисление данного элемента (в отличие от обычного железа) происходит сложнее. При показателе от pH 7.5 ионы марганца принимают нерастворенную форму, а если он ниже 7.0, эффективное удаление элемента становится просто невозможным. В данном случае в целях повышения водородного показателя могут использоваться фильтры корректоры pH с кальцитом – зернистыми мраморными фракциями.

Для дальнейшей очистки потребуется окислитель, поскольку содержащегося в воде элемента обычно оказывается недостаточно. Решить проблему помогают эжекторы-аэраторы.

В грунтовых водах, в которых кислорода нет вообще, марганец присутствует в двухвалентной растворенной форме. Чтобы удалить его из воды, сначала нужно будет произвести окислительные реакции, а потом фильтрацию. Хорошие результаты показывают фильтры-обезжелезиватели.

Фильтры комплексной очистки стоят дороже остальных решений, зато эффективно удаляют марганец при любых заданных значениях pH. Насыщать воду кислородом при этом не требуется. Многокомпонентная фильтрующая среда комплексных установок также гарантирует эффективную очистки воды от железа, солей жесткости, органики и прочих примесей, которые в ней растворены. Данный вид водоочистки очень эффективен в удалении марганца из колодезной и скважинной воды. Один такой фильтр заменяет сразу несколько устройств разного назначения.

Также удаление марганца из колодезной воды может производиться с применением накопительных баков. Сначала в целях лучшего окисления выполняется корректировка водородного показателя кальцитом (его засыпают на дно колодца либо в накопительный газ). Окислительные процессы запускает аэрационное устройство – эжектор. После прохождения эжектора насыщенная воздухом вода поступает в накопительную емкость, где продолжаются окислительные реакции. Затем вода начинает подаваться насосной станцией на фильтр промывной титановой мембраны. Частики марганца от 0.1 микрон, которые не смогли раствориться, удерживаются поверхность мембраны.

На первой стадии очистки из воды вакуумом убирают свободную углекислоту, в результате чего рН повышается до 8.0-8.5. Упрощает выполнение работ вакуумно-эжекционный аппарат, в эжекционной части которого происходит диспергирование воды с последующим насыщением кислородом воздуха. Затем вода подается на фильтрацию через зернистую загрузку (это может быть кварцевый песок или другой материал). Данный метод очистки применим при перманганатной окисляемости до 9.5 мгО/л. В воде обязательно присутствует двухвалентное железо, при окислении которого получается гидроксид железа, адсорбирующий и каталитически окисляющий Mn2+. Соотношение концентраций [Fe2+] / [Mn2+] меньше 7/1 быть не должно. Если в исходной водной среде такое соотношение достичь не получается, в нее добавляют сульфат железа.

Методика применима для поверхностных и подземных вод. При введении перманганата калия в воду растворенный марганец окисляется, в результате образуется малорастворимый оксид марганца. Осажденный оксид в виде хлопьев имеет значительную развитую удельную поверхность – около 300 м2 на 1 г осадка. Осадок – отличный катализатор, который позволяет проводить демангацию при рН около 8.5. Для удаления Mn2+ в количестве 1 мг нужно 1.92 мг перманганата калия. Как мы уже писали выше, перманганат калия убирает из воды и марганец, и железо в любых формах. Также удаляются неприятные запахи, за счет сорбционных свойств повышают вкусовые качества воды. Практические данные относительно очистки воды от марганца с применением перманганата калия показывают – нужно использовать 2 мг вещества на каждый 1 мг марганца, процент окисления будет составлять до 97%. Mn2+. После перманганата для удаления продуктов окисления, взвешенных веществ вводят коагулянт. Затем вода фильтруется на установке песчаной загрузки. При очистке подземных вод от марганца параллельно с перманганатом вводят активированную кремниевую кислоту либо флокулянты. Это позволяет увеличить хлопья оксида марганца в размерах.

При очистке воды от марганца и железа предварительное осаждение оксидов на поверхность зерен фильтра оказывает каталитическое воздействие на процесс окисления двухвалентного марганца кислородом (кислород используется растворенный). В процессе фильтрации предварительно аэрированной и, если это нужно, то подщелоченной воды на зернах фильтра песчаной загрузки образуется осадок гидроксида марганца Mn(OH)4. Ионы Mn2+ адсорбируются гидроксидом марганца и гидролизуются с получением Mn2O3. Последний элемент окисляется до Mn(OH)4 растворенным кислородом и снова принимает участие в каталитическом окислении. Как любой классический катализатор, элемент Mn(OH)4 практически не расходуется.

Для увеличения рабочего ресурса фильтрующей загрузки за счет крепления пленки катализатора из оксида марганца и гидроксидов железа на поверхности зерен, для уменьшения расхода перманганата калия чаще всего используется именно модифицированная загрузка. До начала процесса фильтрования через фильтрующую загрузку пропускают сначала раствор железного купороса (FeSO4) с перманганатом калия, потом загрузку обрабатывают тринатрийфосфатом (формула Na3PO4) либо сульфитом натрия (Na2SO3). Ориентировочная скорость фильтрации воды будет составлять 8-10 м/час. Каталитическую пленку можно сделать точно так же, пропуская 0.5%-ный раствор хлорида марганца с перманганата калия через загрузку фильтра.

Скорость окисления двухвалентного марганца хлором, диоксидом хлора, озоном либо гипохлоритом натрия зависит от показателя рН исходной воды. При введении гипохлорита натрия либо хлора эффект окисления достигается в полной мере при рН от 8.0-8.5 и времени контакта воды с окислителем один-полтора часа. В большинстве случаев обрабатываемая вода подщелачивается. Требуемая доза реагента для перевода Mn2+ в Mn4+ составляет 1.3 мг на каждый миллиграмм двухвалентного растворенного марганца. Фактические дозы будут выше.

Данный тип обработки является одни из наиболее эффективных. Процесс окисления марганца занимает всего 10-15 минут при значении рН 6.5-7.0. Доза озона согласно стехиометрии составляет 1.45 мг, диоксида хлора – 1.35 мг на милиграмм двухвалентного марганца. Но поскольку озон подвергается каталитическому разложению оксидами марганца, доза должна быть увеличена. Все указанные количества KMnO4, ClO2, O3 верны, но они чисто теоретические. Практические дозы окислителей зависят от рН, срока контакта окислителя и воды отложений, содержания органических примесей и других показателей.

Очистка воды от марганца способом ионного обмена, как и железа, происходит при водород и натрий катионировании. Методика целесообразна при необходимости глубокого умягчения, обезжелезивания и удаления марганца.

О высоком содержании марганца в воде свидетельствуют потеки коричнево-желтого цвета на сантехнике, желтизна на одежде, металлический привкус. Но это критерии, которые определяются на глаз, а есть еще и санитарные нормы. Они определяют предельно допустимые параметры содержания марганца в воде, даже если потеков, пятен и металлического вкуса нет, фильтрация является обязательной.

Железо и марганец в воду попадают из горных пород, стоков промышленных предприятий, удобрений. В природе элементы существуют в двух- и трехвалентной формах.

Рассмотрим самые распространенные фильтрующие материалы, используемые для удаления марганца:

1. Упаковки с фильтрами Birm. Устройства устанавливаются под аэраторами.
2. Bewaclean – аналогичное предыдущему решение. Дополнительно данный фильтр регулирует кислотность очищаемой воды.
3. Green sand – помимо марганца и железа, фильтр удаляет еще и сероводород. Для регенерации используется перманганат калия.
4. МТМ – более компактный аналог Greensand с pH 6.2- 8.5.
5. Pyrolox – минеральная форма марганца диоксида. Химической регенерации не требует.

Любой фильтрующий материал время от времени нужно очищать, пропуская по нему воду в обратном обычному направлению с высокой скоростью. Воду после промывки использовать в пищевых и питьевых целях нельзя.

Современные системы очистки воды для коттеджа, квартиры, дома и дачи. Варианты обустройства очистительной системы

В квартире, доме или на даче для удаления марганца удобнее всего использовать следующие системы:

1. Фильтры с ионообменным картриджем.
2. Фильтры обратного осмоса.
3. Устройства каталитического окисления.
4. Отстаиватели.

Каждый вариант имеет свои особенности, недостатки и стоимость. Перед принятием окончательного решения о выборе рекомендуем проконсультироваться со специалистами.

источник