Очистка воды от марганца: особенности и методы. Норма марганца в воде питьевой
почему необходимо очищать воду от марганца
Марганец принято относить к группе тяжелых металлов, это вещество распространено не столь сильно, как железо, но встречается довольно часто, и по своим свойствам напоминает само железо. В результате повышенного содержания марганца в воде на внутренних поверхностях водопроводных труб и водогрейного оборудования начинают накапливаться отложения этого металла, которые, в свою очередь, могут вызывать закупорку и ухудшение процессов теплообмена, поэтому следует задуматься о качественной водоочистке. Кроме того, такая вода оставляет несмываемые следы на сантехнических устройствах. Стоит также отметить, что это далеко не весь вред, который может принести жидкость с повышенной концентрацией марганца, так марганец в питьевой воде является одной из основных причин ее неприятного вкуса, к тому же употребление такой жидкости для утоления жажды и приготовления пищи негативно сказывается на состоянии человеческого организма. Как показали последние исследования, употребление воды, чрезмерно обогащенной марганцем, приводит к снижению интеллектуальных способностей у детей. Постоянное употребление питьевой воды, в которой концентрация марганца превышает 0,1 мг/л, может спровоцировать возникновение серьезных заболеваний костной системы.
Стоит отметить, что на сегодняшний день проблема повышенного содержания марганца в питьевой и водопроводной воде стоит практически также остро, как и проблема воды с повышенной концентрацией железа. По этой причине во многих современных государствах, в том числе и в Российской Федерации, удаление марганца и железа – это одна из основных задач водоочистки. Не смотря на это, многие люди устанавливают в своих домах и квартирах дополнительные фильтрующие системы с целью получения оптимального состава жидкости, столь необходимой всем живым организмам для нормального существования.
Если в водопроводной или в питьевой воде превышена допустимая концентрация марганца, то жидкость приобретает желтоватый оттенок и имеет малоприятный вяжущий привкус. Пить такую воду не только неприятно из-за плохого вкуса, но и опасно для здоровья. Так, повышенное содержание марганца в питьевой воде грозит заболеваниями печени, в которой, в основном, и концентрируется этот металл. Кроме того, марганец, употребленный вместе с водой, имеет способность проникать в тонкий кишечник, кости, почки, железы внутренней секреции и даже поражать головной мозг. Важно знать, что в результате постоянного употребления питьевой воды, в которой превышено содержание данного химического элемента, может начаться хроническое отравление этим опасным для здоровья металлом. Отравление имеет либо неврологическую, либо легочную форму. В случае неврологической формы отравления у пациента могут наблюдаться следующие симптомы:
- Полное безразличие к происходящим вокруг событиям;
- Сонливость;
- Потеря аппетита;
- Головокружения;
- Сильные головные боли.
Если же отравление было крайне сильным, не исключена потеря координации движений, судороги, боли в спине, резкая перемена настроения. Люди, отравившиеся марганцем, могут внезапно расплакаться или же наоборот расхохотаться. Ко всему вышеперечисленному добавляется повышенный тонус лицевых мышц, который является причиной изменения выражения лица больного. Так что марганец в питьевой воде крайне опасен для здоровья человеческого организма.
Все вышеперечисленное позволяет без тени сомнения заявлять о необходимости очистки питьевой и обычной водопроводной воды в случае, если концентрация марганца превышает допустимые нормы, а точнее 0,1мг/л. Более того в некоторых странах предельная концентрация марганца не превышает 0,05 мг/л – настолько опасным считается это вещество. В целом все существующие на сегодняшний день способы водоподготовки и очищения воды от марганца сводятся к следующему принципу. Первоначально происходит окисление двухвалентного марганца (именно в этой форме он поступает в водопроводные коммуникационные системы из природных источников) до трех- и четырехвалентного марганца. Окисленный четырехвалентный марганец в результате реакции с определенным веществом образует нерастворимый осадок, который устраняется посредством фильтров механической очистки. В роли нерастворимого осадка могут выступать оксиды, гидроксиды или же соли кислот; вид осадка, в первую очередь, зависит от типа используемого реагента и выбранного метода.
Смотрите также:
www.bwt.ru
Загрязнение воды марганцем: причины, последствия, устранение
Какой фильтр удаляет марганец? - узнать здесь.
Загрязнение воды марганцем - серьезная проблема при подготовке воды к использованию.
Источником загрязнения марганцем служит поднятие глубинных воды при тектонических подвижках земли. Но это не столь частый случай, как загрязнение сточными водами с земель, где используются марганце содержащие удобрения. Марганец относится к тяжелым металлам и повышение его концентрации грозит тяжелыми последствиями для организма. При этом внешне на вид и на вкус определить повышение количества марганца в воде можно определить уже только при очень высоком уровне его концентрации. Тогда вода становится мутноватой с желтоватым оттенком и терпкой.
В организме марганец способствует кровеобразующим функциям, регулирует деятельность половых желез и гипофиза. При этом количество марганца, необходимое для этих функций очень мало. Любой переизбыток приводит к тяжелым последствиям. Доза, обладающая токсичными свойствами для человека равняется 40 мг в день. Летальная доза до сих пор не определена. В принципе этот элемент считается наименее ядовитым из всех тяжелых металлов, а его содержание в естественных условиях редко бывает завышенным. Обычно все отравления случаются вследствии регулярных технологических производственных выбросов. Симптомы проявляются не сразу. Только по прошествии несколько лет можно заметить явную клиническую кратину нарастания накопления марганца в организме.
Содержание в воде сильно разнится. Например, в таких природных источниках, как родники, количество этого вещества может отличаться в два-три раза.
Предельно допустимая концентрация марганца в питьевой воде и воде для бытового использования в России, Украине и других странах СНГ составляет 0,1 миллиграмма на литр воды. В некоторых странах Европы требования ужесточены.
Вред для здоровья человека
Во-первых повышенное содержание марганца приводит к нарушениям работы нервной системы. Симптомами является утомляемость, сонливость, ослабление памяти. Организм не может усвоить избыточное содержание марганца.
В-третьих, марганец может вызвать мочекаменную болезнь, закупорку сосудов, нарушение работы вегето-сосудистой системы, проблемы с печенью и железами внутренней секреции. Все эти симптомы вызываются отложениями солей тяжелых металлов.
В четвертых, опосрдеованно благодаря нарушению работы сосудов вкупе с аллергией марганец провоцирует легочные и бронхиальные заболевания.
Переизбыток марганца является одной из причин повышения хрупкости и ломкости костей.
В редких случая чрезмерная концентрация марганца вызывает "марагнцевое безумие". Человек ведет себя неадекватно, агрессивно, непоследовательно.
Вред для бытовой техники и коммуникационных сетей
В отличии от переизбытка железа в воде марганец не влечет за собой таких суровых последствий для техники и коммуникаций.
Его избыток выражается в пятнах и коричневатом осадке на поврехности сантехники. В долгосрочном периоде марганец в виде отложений может забить трубы. Единственное отличие, что засор от марганца убрать намного сложнее. Иногда марганец может стать красящим веществом при стирке и испортить вещи.
Удаление марганца из воды
Определение количества марганца в воде осуществляется в химической лаборатории. На внешний вид, как уже говорилось выше, этот фактор не определить.
Для очистки воды от марганца применяется окисление. С его помощью марганец из неактивной двухвалентной формы преобразуется в трех- и четырехвалентную. Затем этот марганец выпадает в виде осадка, который в свою очередь благополучно удаляется фильтром.
Методы, применяемые для извлечения солей и ионов марганца из воды:
1. Аэрация с последующим механическим фильтрованием;
2. Реагентная обработка при помощи перманганата калия с последующей коагуляцией слабыми кислотами, например кремневой кислотой. Применяется при больших концентрациях загрязнителя.
3. Обратный осмос применяется при очень высоких концентрациях марганца в исходной воды.
4. Фильтрование через загрузку, на которую был нанесен слой гидроксида 4-валентного марганца .
www.aqvastroi.ru
Независимый Испытательный Центр – Анализ воды в Москве и Московской Области Марганец в воде
Независимый испытательный центр Vodalab.ru рассказывает о марганце, его влиянии на здоровье человека и способах очистки воды от марганца.
Общая информация:
Марганец является одним из наиболее распространенных загрязнителей в источниках нецентрализованного водоснабжения. Практически всегда загрязнение по марганцу встречается вместе с высоким содержанием железа в воде. В воду марганец попадает вместе с талыми водами и грунтовыми потоками, продуктами выветривания минералов и выщелачивания железомарганцевых руд, а также в процессе разложения растительных организмов. Марганец (II) образует растворимые комплексы с бикарбонатами и сульфатами. Высокое содержание марганца способствует переходу железа в трехвалентную нерастворимую форму из растворимой двухвалентной. В отличие от железа, которое оставляет рыжий осадок в воде, марганец обычно дает темно-коричневый либо черный осадок. Отложения марганца накапливаются на бытовой технике, что часто приводит к ее выводу из строя либо быстрой поломке.
Марганец в воде
Нормы СанПиН по марганцу:
Согласно СанПиН 2.1.4.1074-01 предельно допустимая концентрация марганца составляет 0,1 мг/л. Стоит отметить, что во многих странах ЕС нормы по марганцу еще более строгие: 0,05 мг/л. Мы рекомендуем употреблять воду с минимально возможны содержанием марганца.
Влияние на здоровье человека:
Содержание марганца выше 0,1 мг/л считается нежелательным и может привести к отравлению. Высокое содержание марганца приводит к подавлению нормальной работы нервной системы. Считается, что одной из причин, способствующих развитию болезни Паркинсона является марганцевое отравление.
Аллергические реакции, быстрая утомляемость, ухудшение памяти, ломкость костей также могут свидетельствовать о том, что содержание марганца в воде не соответствует установленным нормам.
В очень редких случаях при получении высоких доз марганца у человека могут наблюдаться паркинсонизмы.
Способы избавления от марганца в воде:
Избавиться от высоких концентрация марганца в воде сложнее, чем от железа. Процесс удаления марганца называется деманганацией.
Для деманганации воды используется окисление марганца до трех- и четырехвалентной формы. Окисленные формы образуют гидроксиды Mn(OH)3 и Mn(OH)4, которые являются нерастворимыми. Далее на фильтрующей загрузке (Manganesse Greensand, МЖФ, Pyrolox либо Birm) происходит осаждение нерастворимых форм.
Как и при удалении железа из воды, марганец можно убрать безреагентным и реагентным способами.Важной особенностью безреагентного удаления марганца является то, что pH очищаемой воды должен быть на уровне > 8 — 8,5. В таком случае можно говорить о том, что аэрационная колонна позволит эффективно окислять марганец.
Исследование на марганец проводится в каждом из анализов, начиная с «базового», среди представленных на нашем сайте vodalab.ru
vodalab.ru
Очистка воды от марганца: особенности и методы
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.
Важность очистки воды от марганца
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.
Очистка воды от марганца с применением обезжелезивателя
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.
Очистка воды от марганца с применением фильтра комплексной очистки
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.
Очистка воды от марганца с применением накопительных баков
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.
Принципы работы фильтрационной системы и удаление марганца из воды
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.
Очистка воды от марганца перманганатом калия
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.
Очистка воды от марганца каталитическим способом
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.
Очистка воды от марганца на модифицированной загрузке
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.
Очистка воды от марганца введением реагентом
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.
Очистка воды от марганца диоксидом хлора или озоном
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 ионным обменом
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.
В каких случаях нужна очистка воды от железа и 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.
Откуда берутся железо и марганец в воде?
Железо и марганец в воду попадают из горных пород, стоков промышленных предприятий, удобрений. В природе элементы существуют в двух- и трехвалентной формах.
Фильтры для очистки воды от железа и марганца: основные материалы
Рассмотрим самые распространенные фильтрующие материалы, используемые для удаления марганца:
- Упаковки с фильтрами Birm. Устройства устанавливаются под аэраторами.
- Bewaclean – аналогичное предыдущему решение. Дополнительно данный фильтр регулирует кислотность очищаемой воды.
- Green sand – помимо марганца и железа, фильтр удаляет еще и сероводород. Для регенерации используется перманганат калия.
- МТМ – более компактный аналог Greensand с pH 6.2- 8.5.
- 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:
- Фильтры с ионообменным картриджем.
- Фильтры обратного осмоса.
- Устройства каталитического окисления.
- Отстаиватели.
Каждый вариант имеет свои особенности, недостатки и стоимость. Перед принятием окончательного решения о выборе рекомендуем проконсультироваться со специалистами.
global-aqua.ru
Очистка воды от марганца или деманганация воды
Наравне с железом и сероводородом, марганец содержится в земной коре повсеместно и встречается виде солей 2-х валентного марганца MnO (II). Соли хорошо растворяются, а значит, их сложнее вывести из воды. Избыточное содержание марганца присуще подземным и наземным водоемам, которые бедны кислородом: здесь его концентрация достигает нескольких мг/л.
СанПиН диктует предельно допустимое содержание марганца в воде хозяйственно-питьевого назначения на уровне 0,1 мг/л, а для бутилированной еще меньше – 0,05 мг/л. Превышение этих норм легко заметить: появляются пятна на санитарно-технических изделиях и нежелательный привкус воды. На внутренних стенках трубопроводов образуется осадок, который отслаивается в виде черной пленки. Ряд исследований показывают, что марганец вызывает расстройство нервной системы, чрезмерный мышечный тонус вплоть до судорог, психические расстройства и другие малоприятные последствия. Таким образом, деманганация воды – процесс крайне важный.
Химизм процесса деманганации
Для удаления солей марганца двухвалентного состояния (Mn2+) из воды их необходимо перевести в нерастворимое состояние окислением в трех- и четырехвалентную форму (Mn3+ и Mn4+). Окисленные формы марганца гидролизуются с образованием практически нерастворимых гидроксидов Mn(OH)3 и Mn(OH)4. Последний при осаждении на зернистой загрузке фильтра проявляет каталитические свойства, то есть ускоряет процесс окисления двухвалентного марганца растворенным кислородом. Для эффективного окисления марганца кислородом необходимо, чтобы значение рН очищаемой воды было на уровне 9,5-10,0.
Перманганат калия, хлор или его производные (гипохлорит натрия), озон позволяют вести процесса деманганации при меньших значениях рН, равных 8,0-8,5. Для окисления 1 мг растворенного марганца, нужно 0,291 мг кислорода.
Методы деманганации воды
Марганец чаще всего встречается вместе с железом, однако процесс деманганации намного сложнее процесса обезжелезивания. В некачественных системах водоочистки это видно сразу: после аэрации и фильтрования содержание железа снизилось до 0,05 мг/л и ниже, а содержание марганца или осталось неизменным, или упало незначительно – на 10-15% от исходной величины, оставаясь выше предельно допустимой нормы. Из этого следует, что проектируя качественные системы водоочистки, деманганации следует уделить особое внимание, воспользовавшись наиболее подходящим методом из нижеперечисленных.
Глубокая аэрация с последующим фильтрованием
На первом этапе очистки из воды под вакуумом извлекают свободную углекислоту, что способствует повышению значения рН до 8,0–8,5. Для этой цели используют вакуумно-эжекционный аппарат, при этом в его эжекционной части происходят диспергирование воды и ее насыщение кислородом воздуха. Далее вода направляется на фильтрацию через зернистую загрузку, например, кварцевый песок.
Глубокая аэрация и фильтрование эффективны при перманганатной окисляемости исходной воды не более 5 мгО/л. Если показатель выше, значит, скорее всего, марганец содержится в виде органических комплексов, то есть результаты метода ухудшаются.
В воде обязательно присутствие двухвалентного железа, при окислении которого образуется гидроксид железа, адсорбирующий Mn2+ и каталитически его окисляющий. Соотношение концентраций [Fe2+] : [Mn2+] не должно быть менее 7:1. Если в исходной воде такое соотношение не выполняется, то в воду дополнительно дозируют сульфат железа (железный купорос).
Деманганация перманганатом калия
Метод успешно применяется для воды из любых источников: удаляет сульфат марганца MnSO4, коллоидные соединения из поверхностных водоемов, бикарбонат двухвалентного марганца Мn (НСОз) из подземных.
При введении в воду перманганата калия растворенный марганец окисляется с образованием малорастворимого оксида марганца. Осажденный оксид марганца в виде хлопьев имеет высокую развитую удельную поверхность – примерно 300 м2 на 1 г осадка, что определяет его высокие сорбционные свойства. Осадок – хороший катализатор, позволяющий вести демангацию при рН = 8,5.
Для удаления 1 мг Mn2+ требуется 1,92 мг перманганата калия. Это вещество очищает воду не только от марганца, но и от железа во всех проявлениях, а также улучшает органолептические свойства воды.
Практика применения данного метода показывает, что доза перманганата калия должна составлять 2 мг на каждый мг марганца, при этом окисляется до 97% Mn2+. После перманганата калия вводят коагулянт для удаления продуктов окисления и взвешенных веществ и далее фильтруют на песчаной загрузке. При очистке от марганца подземных вод параллельно с перманганатом калия вводят активированную кремниевую кислоту из расчета 3–4 мг/л или флокулянты. Это позволяет укрупнить хлопья оксида марганца.
Каталитическое окисление марганца
Каталитическое влияние на процесс окисления двухвалентного марганца растворенным кислородом оказывает предварительное осаждение оксидов марганца на поверхности зерен фильтрующей загрузки. Данный процесс подходит как для обезжелезивания, так и для деманганации воды.
При необходимости в воде после аэрации увеличивают степень щелочности, затем, в процессе фильтрования, на зернах песчаной загрузки образуется слой осадка гидроксида марганца Mn(OH)4. Ионы растворенного Mn2+ адсорбируются поверхностью гидроксида марганца и гидролизуются, образуя оксид трехвалентного марганца Mn2O3. Последний окисляется растворенным кислородом вновь до Mn(OH)4, который опять участвует в процессе каталитического окисления. Как всякий классический катализатор, Mn(OH)4 почти не расходуется.
Фильтрование через модифицированную загрузку
Данный метод позволяет повысить ресурс работы фильтрующей загрузки за счет закрепления пленки катализатора из гидроксидов железа и оксида марганца на поверхности зерен. Метод также сокращает расход перманганата калия.
Перед началом фильтрования через фильтрующую загрузку последовательно пропускают снизу вверх раствор железного купороса (FeSO4) и перманганат калия, а затем загрузку обрабатывают тринатрийфосфатом (Na3PO4) или сульфитом натрия (Na2SO3). Скорость фильтрования исходной воды, подаваемой сверху вниз, составляет 8-10 м/ч. Каталитическую пленку можно создать так же, пропуская через загрузку фильтра 0,5%-ный раствор хлорида марганца и перманганата калия.
Введение реагентов-окислителей
Скорость процесса окисления двухвалентного марганца реагентами-окислителями из ряда: хлор, диоксид хлора (ClO2), гипохлорит натрия, озон – зависит от величины рН исходной воды. При введении хлора или гипохлорита натрия эффект окисления достигается в достаточно полной мере при значениях рН не менее 8,0-8,5 и времени контакта окислителя и воды 60-90 мин. В большинстве случаев (если окислитель – только кислород и рН <7,0) обрабатываемая вода должна быть подщелочена. Требуемая доза реагента для окисления Mn2+ до Mn4+ по стехиометрии составляет 1,3 мг на каждый миллиграмм растворенного двухвалентного марганца. Фактические дозы гораздо выше.
Обработка воды озоном или диоксидом хлора
Такая обработка значительно эффективнее. Процесс окисления марганца завершается в течение 10-15 мин при значении рН воды 6,5-7,0. Доза озона по стехиометрии составляет 1,45 мг, а диоксида хлора 1,35 мг на 1 мг двухвалентного марганца. Однако при озонировании воды озон подвержен каталитическому разложению оксидами марганца, а потому доза должна быть увеличена. Указанные количества окислителей KMnO4, ClO2, O3 – теоретические. Практически дозы окислителей зависят от значения рН, времени контакта окислителей с водой, от образующихся отложений, содержания органических веществ, конструкции аппаратов и могут составить увеличение по сравнению с теоретическими количествами:
- для KMnO4 – в 1-6 раз,
- для ClO2 – в 1,5-10 раз,
- для O3 – в 1,5-5 раз.
Удаление марганца методом ионного обмена
Удаление марганца (II) методом ионного обмена так же, как и железа (II), происходит при натрий и водород-катионировании. Метод оптимальный, если необходимо одновременно выполнить деманганацию, обезжелезивание и глубокое умягчение воды.
«Сибирская экологическая компания» проектирует эффективные системы водоочистки для деманганации и обезжелезивания воды из разных источников. Офис компании расположен в Омске, но мы также работаем с клиентами из всех регионов России и Казахстана.
www.sibecolog.ru
Основные проблемы воды-это мутность, железо, марганец,окисляемость,цветность
Повышенная мутность
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.
Железо в воде
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.
Марганец в воде
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.
Окисляемость и цветность
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 воды. Вода с запахом сероводорода
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
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.
Жесткость воды. Жесткая и мягкая вода
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.
Очистка воды от фтора
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.
gostvoda.ru
Очистка воды от марганца озонированием
Проблема повышенного содержания марганца в воде
Марганец часто встречается в подземных водах вместе с железом и сероводородом в виде хорошо растворимых солей 2-х валентного марганца Mn (II). Предельно допустимое содержание марганца в воде хозяйственно-питьевого назначения установлено на уровне 0,1 мг/л. Для воды бутилированной норматив жестче в 2 раза – 0,05 мг/л. Превышение установленного ПДК марганца приводит к ухудшению органолептических характеристик воды: появлению привкуса, выпадению темно-бурых хлопьев и появлению черных пятен на сантехнике и стираемом белье. Некоторые исследователи утверждают, что избыток марганца в организме отрицательно воздействует на нервную систему, вызывая вялость, повышенный мышечный тонус, тремор, психические отклонения и проблемы с репродуктивной функцией у мужчин [1]. К суточной передозировке марганца может привести ежедневное употребление воды с повышенным содержанием марганца в количестве более 2 литров. Таким образом, очистка воды от марганца или деманганация воды – задача не менее важная, чем удаление железа и сероводорода, как с точки зрения эстетических свойств воды, так и с точки зрения вреда марганца для здоровья.Способы очистки воды от марганца
В отличие от железа марганец удалить из воды намного сложнее. Очень часто при очистке воды, содержащей одновременно и железо, и марганец, можно наблюдать типичную картину: в воде после аэрации и фильтрования содержание железа снизилось до 0,05 мг/л и ниже, а содержание марганца осталось прежним или упало незначительно – на 10-15% от исходной величины, оставаясь выше ПДК. Если железо сравнительно легко окисляется кислородом воздуха и образует хорошо фильтруемый осадок гидроокиси железа при рН от 6,8 и выше, то с марганцем дело обстоит иначе. Для окисления кислородом растворимого в воде марганца (II) до марганца (IV), образующего осадок нерастворимого диоксида MnO2, требуется либо повышение уровня рН до 9 и выше, либо окислитель более сильный, чем кислород, либо комбинация того и другого. Поэтому практически все известные способы эффективного удаления марганца из воды предполагают использование реагентов – щелочи, извести, сильных окислителей - хлора и его производных, перманганата калия, перекиси водорода, озона или специальных окислительных загрузок для фильтров (требующих для регенерации опять-таки сильных окислителей) [2]. Это усложняет состав оборудования для очистки воды от марганца и повышает эксплуатационные расходы потребителей.Преимущества применения озона для очистки воды от марганца
Применительно к очистке воды от марганца и не только, из всех перечисленных реагентов озон выделяется своими существенными преимуществами, а именно:- Озон имеет самый высокий окислительный потенциал по сравнению с остальными окислителями и поэтому быстрее и полнее окисляет марганец;
- Озон удобен в эксплуатации, т.к. производится и используется прямо на месте и поэтому не требует закупки, хранения, разведения и, следовательно, не несет рисков для персонала, в отличие от «химических» реагентов;
- Озонирование не приводит к росту в воде концентраций веществ токсичных и ухудшающих органолептические свойства воды, не изменяет минерального состава воды. Наоборот, в результате озонирования вкусовые качества воды заметно улучшаются.
Благодаря озону глубина очистки воды от марганца может быть существенно увеличена: остаточное содержание марганца снижается в 2-3 раза ниже ПДК - до сотых долей мг/л, в то время как применение хлорсодержащих окислителей часто не позволяет снизить содержание марганца даже до ПДК – 0,1 мг/л [3]. Отдельно стоит отметить такое преимущество озона, как его универсальность: озоновая установка очистки воды от марганца к тому же надежно обеззараживает и дезодорирует воду.Благодаря этим преимуществам озон и технология озонирования воды позволяют получать питьевую воду высочайшего качества в промышленных масштабах без затрат на закупку реагентов (или с минимальными затратами), практически без участия персонала и необходимости выполнять рутинные ручные операции, не поддающиеся автоматизации.
Современные озоновые установки для очистки воды от марганца
В учебных пособиях и методических материалах по очистке воды от железа и марганца закрепилось мнение, что озоновые технологии очистки воды от марганца хоть и отличаются высокой эффективностью, но широкого распространения не получили ввиду высокой стоимости, сложности, низкой надежности, повышенных энергозатрат и т.п. Это представление об озонировании воды в системах очистки от железа и марганца является устаревшим. Современная озоновая установка отличается компактностью, эксплуатационной надежностью и длительным сроком службы до капитального ремонта – 10 лет и более, благодаря использованию современной элементной базы, материалов и технологий. Озонированием можно без труда дополнить уже эксплуатируемые фильтры очистки воды от железа и марганца на станциях обезжелезивания, что на порядок повысит эффективность очистки воды от марганца. Единственным недостатком озоновой установки является то, что она лишает производителей и продавцов химической продукции определенного сектора рынка сбыта и устраняет зависимость потребителя очищенной воды от поставок реагентов. Для потребителя стоимость озонаторного оборудования пока еще остается относительно высокой по сравнению с дозаторами химикатов. Затраты оправдываются простотой эксплуатации оборудования и стабильностью результата. Очистка воды от марганца озоном - оптимальный выбор для предприятий пищевой промышленности и всех потребителей, где решающее значение имеет гарантированное качество питьевой воды и отказ от использования химикатов.Источники: 1. Drinking Water Health Advisory for Manganese U.S. Environmental Protection Agency Office of Water (4304T) Health and Ecological Criteria Division Washington, DC 20460. EPA-822-R-04-003 January, 2004
http://www.epa.gov/ogwdw/ccl/pdfs/reg_determine1/support_cc1_magnese_dwreport.pdf
2. Фрог Б.Н. Водоподготовка. Учебное пособие для вузов. Под редакцией Николадзе Г.И., М. Издательство МГУ, 2001 г.
3. Драгинский В.Л., Алексееева Л.П., Самойлович В.Г. Озонирование в процессах очистки воды./под общей ред. В.Л.Драгинского.-М.:ДеЛи принт, 2007.
Варианты технологических решений по удалению из воды марганца, а также железа, сероводорода, нитритов, а также для сточных вод по очистке воды от фенола, формальдегида, сульфидов, меркаптанов, нефтепродуктов, ДМСО можно посмотреть на других разделах сайта, например:
www.waterline.ru
