Вода и марганцовка: Марганец в воде что это такое

Марганец в воде что это такое

Абсолютно все химические элементы, занесенные в таблицу Менделеева, встречаются в природе, одни редко, а другие относятся к распространенным. Одним из таких является Марганец. Соединения этого элемента находятся на четырнадцатом месте по распространению в окружающей нас природе, а его содержание в земле составляет 0,1 мас. %.

В периодической системе Д. И. Менделеева марганец расположен в побочной подгруппе VII группы четвертого периода и относится к переходным элементам, проявляя положительные степени окисления. Атомный номер элемента — 25. В составе формул химических соединений читается как «марганец».

В быту всем известен перманганат калия («марганцовка») — тёмно-фиолетовые с отблеском черного кристаллы, которые в воде образуют раствор, имеющий ярко выраженный цвет фуксии.

История открытия марганца

Свое название и известность марганец приобрел благодаря шведскому химику Карлу Вильгельму Шееле, который в 1774 году установил, что в пиролюзите содержится марганец. Химик Юхан Готлиб Ган скатывал из образцов пиролюзита шарики и, добавляя в них масло, нагревал в тигле с древесным углем. В итоге получались металлические шарики, вес которых был вдвое меньше изначального. Шееле не удалось выделить элементарный марганец в чистом виде, поэтому в своих трудах он указывал, что в минерале содержится новый элемент.

Первое время металл носил название «магнезия», впоследствии в 1787 году он был переименован в «магнезиум». Однако и это название пришлось изменить, потому что в 1808 г. Хэмфри Дэви открыл химический элемент «магний», который также назвал «магнезиум».

В кругу российских ученых элемент долгое время носил название «пиролюзит», а благодаря А. И. Шереру в 1807 году металл, полученный из пиролюзита, назвали «марганец», а сам минерал носил название «черный марганец».

Химические и физические свойства марганца

Электроотрицательность марганца позволяет элементу проявлять свойства металлов и неметаллов. Так, в соединениях, в состав которых входит МnII, марганец проявляет основные свойства, в соединениях с МnIII и Мn IV — амфотерные свойства, МnVI и МnVII — кислотные свойства.

При нагревании до 450ºС элементарный марганец сгорает в кислороде воздуха, образуя оксид MnO2, который при последующем прогреве до 800ºС превращается в оксид Mn2O3.

В порошковом мелкодисперсном состоянии марганец проявляет большую склонность к вступлению в химические реакции.

В природе элемент не встречается в чистом виде. В промышленности марганец получают путем восстановления пиролюзита или гаусманита действием кокса или алюминия. Если необходимо получить марганец более чистого состава, его получают электролизом раствора солей. Способность марганца проявлять различные степени окисления (от 0 до +7) привело к тому, что элемент может образовывать огромное число различных солей и минералов.

Марганец в воде относится к металлам, и имеет пять аллотропных модификаций: с кубической и с тетрагональной кристаллическими решетками. В качестве простого вещества представлен в виде твердого, но хрупкого металла серебристо-белого цвета с плотностью 7,2 г/см3. На воздухе покрывается оксидной пленкой с пестрыми пятнами. Марганец способен проводить электрический ток. Температура его плавления составляет 1245°С, при дальнейшем нагреве до 2120°С закипает.

Применение марганца

Высокое распространение соединений марганца позволяет использовать его в трех основных направлениях:

  • промышленное;

  • бытовое;

  • биологическое.

В промышленности марганец используется как легирующий металл для придания сплавам коррозинностойкости, твердости, а также для получения солей.

В быту марганец применяется в виде раствора солей перманганата калия в качестве средства с антисептическими действиями для обработки кожи, слизистых оболочек, а также при посадке растений и обработке почвы.

Биологическое назначение марганца не менее важное. Он входит в десятку самых важных микроэлементов для нормального функционирования животных организмов и растений. Соединения марганца участвуют в образовании белковых комплексов, аминокислот и ферментов, в гидролизе АТФ и активации нуклеазы. При его недостаточном количестве снижается усвоение витамина В1, и появляется риск развития диабета.

Переизбыток соединений марганца в организме оказывает негативное влияние, в первую очередь, на нервную систему. Снижение интеллектуальной способности, головокружения, судороги и боли в спине, отравления — это лишь малый перечень последствий накоплений марганца в костях, почках, кишечнике.

Откуда марганец в воде

При проверке водопроводной воды или воды из скважины в составе не редко можно обнаружить марганец. Но что такое марганец в воде из скважины? Можно ли пить эту воду? Без риска для здоровья допустимая норма потребления марганца в сутки (по ГОСТу):

  • Норма марганца в воде для взрослого —  до 5 мг;

  • Содержание марганца в питьевой воде для подростков — 2 мг;

  • Норма по марганцу в воде для детей в возрасте до 1 года — 1 мг.

Содержание марганца в воде из скважины или колодца зависит от сезона, например, зимой из-за застоя воды его скапливается больше, от температуры, PH и объема техногенного загрязнения воды.

ВОЗ установил пдк по марганцу в питьевой воде — содержание элемента не должно быть более 0,05 мг/л. Однако в России был установлена иная норма содержания марганца в воде: в централизованных системах до 0,1 мг/л, в скважинах, родниках и иных открытых источниках — не более 0,5 мг/л. Для питьевой и технической воды нормы марганца не отличаются.

Как проверить воду на марганец

Определить марганец в воде, не имея специальных анализаторов, сложно. Есть несколько признаков марганца в воде, которые дают повод задуматься, о необходимости проведения анализа:

  • если в воде присутствует железо, то марганец в ней тоже есть;

  • при повышенной концентрации соединений марганца вода темнеет и мутнеет;

  • при отстаивании образуется темный осадок;

  • остается черный налет на посуде после кипячения;

  • при повышенном содержании марганца в воде присутствуют неприятный запах и вяжущий вкус;

  • образуется темный налет на трубах вплоть до засорения.

  • Санитарные станции и частные лаборатории проводят количественный анализ проб воды и предоставляют результаты в течение недели. Одним из методов определения содержания марганца в воде является фотометрическое определение марганца в воде.

Чем вреден марганец в воде

Как влияет марганец в воде на человека? Без сомнения превышение допустимых концентраций марганца опасно для здоровья, поэтому важно ответственно относиться к водоподготовке, в частности, к очистке воды. Чаще всего минерал находится в виде двухвалентного иона, который легко растворяется в воде. Действия очистных фильтров основываются на связывании свободных ионов и переводе их в твердодисперсные нерастворимые формы, которые в виде осадка удерживаются в фильтрующих устройствах. Подробнее о том, как очистить воду от марганца из скважины, колодца или водопровода можно прочитать в статье «Как очистить воду от марганца».

«Как обеззаразить воду в полевых условиях и экстренных случаях»

Обеззараживание воды — очень актуальная тема, поскольку человеку в сутки требуется 3-4 л. воды. В экстренных случаях (например, катастрофы, военные действия), особенно в густо населённых областях, необходимость обеззараживания воды встает на первое место после физического выживания.

Сложнее всего очистить так называемую «цветущую» воду. «Цветение воды» вызывается сине-зелеными водорослями. В процессе жизнедеятельности такие водорослей (не все) производят целый ряд токсинов. Воду с признаками «цветения» можно встретить и вдалеке от населённых пунктов. Поскольку заражена она не бактериями, а токсинами, то, если у вас не будет другого выбора, то никакие методы для обеззараживания ее от биологических факторов — бактерий, вирусов и пр. — в данном случае не помогут. Способ очистки от токсинов — такой же, как и для других «химических» загрязнений: фильтры с активированным углем, с последующим обеззараживанием от бактерий и других микроорганизмов.

Обеззараживание воды от болезнетворных микроорганизмов

КИПЯЧЕНИЕ.

 

При t=70C большинство микроорганизмов гибнут в течение получаса, при температуре от 85C и выше – в течение нескольких минут.

Достаточно довести воду до кипения и подавляющее большинство микроорганизмов погибнет (кроме некоторых вирусов, бациллы сибирской язвы).

Кипячение достаточно надёжный способ, но в целом достаточно затратный и может оказаться малоудобным и непригодным в экстренных случаях.

ДЕЗИНФЕКЦИЯ ВОДЫ С ПОМОЩЬЮ ПЕРМАНГАНАТА КАЛИЯ, KMnO4 (марганцовка).

 

Это старый дедовский способ, но сейчас понемногу выходящий из употребления в силу различных причин: вытеснение другими средствами (фильтры, хлорсодержащие таблетки и пр.), проблематичность приобретения из-за отнесения KMnO4 к прекурсорам. Однако препарат все-таки замечательный и у многих он, возможно, до сих пор сохранился.

Применение данного химического соединения в концентрации 0,01-0,1% для человека безопасно. Например, слабым раствором марганцовки полощут горло, промывают раны и желудок. Туристы кипятят на костре воду, бросив в нее несколько кристалликов марганцовки. Бактерицидный эффект основан на высоких окислительных свойствах перманганата калия.

Чтобы обеззаразить воду марганцовкой, нужно добавить несколько кристалликов на 3-4 литра воды. Вода должна быть слабо розоватой окраски. Яркий цвет – перебор, что может вызвать проблемы.

После добавления марганцовки дайте воде постоять 15-30 минут в теплое время года, или около часа — в холодное время. Отстаивание необходимо, чтобы KMnO4 полностью растворился, чтобы не получить химический ожог, если нерастворившийся кристаллик перманганата калия попадёт на слизистую желудочно-кишечного тракта. Однако возможно ускорить процесс, если разводить марганцовку в стакане, а раствор уже добавлять в питьевой котёл. При высокой (но допустимой дозировке) можно нарушить микрофлору ЖКТ (убивает/дезинфицирует как вредные, так и полезные микроорганизмы). Если есть возможность провести такую воду через активированный уголь, то вы получите вполне качественную питьевую воду.

Достоинствами способа дезинфекции воды являются: высокая эффективность, дешевизна, компактность и низкий вес. KMnO4 – сильный окислитель, поэтому не только уничтожает бактерии, но и нейтрализует ряд токсинов (продуктов жизнедеятельности), выделяемых этими самыми бактериями.

Перманганат калия является достаточно универсальным препаратом: с его помощью можно обрабатывать раны, дезинфицировать инструмент, полоскать горло или рот при воспалительных процессах, обрабатывать ожоги и язвы, использовать для промывания желудка при отравлениях. Дозировка водного раствора при наружном использовании: для промывания ран (0.1-0.5 %), для полоскания рта и горла (0.01-0.1 %), для смазывания язвенных и ожоговых поверхностей (2-5 %), для промывания желудка при отравлениях — (0.02-0.1 %). Смертельная доза марганцовки для детей — 3 г.

ОЧИСТКА ВОДЫ ЙОДОМ.

 

Метод аварийный, но в критической ситуации может помочь, т.к. бывает под рукой почти в любой аптечке.

Способ обеззараживания прост: на 1 литр воды добавляется 10-20 капель 10-процентного спиртового раствора йода (можно меньше, но такая дозировка может оказаться недостаточно эффективной). Количество йода определяется визуально в зависимости от загрязнения воды.

Воде нужно дать отстояться 20-30 минут летом, час и более — в холодное время года. Для гарантированного уничтожения лямблий/криптоспоридий требуется большее время — до 4 часов.

Время «отстоя» зависит также от дозировки препарата. Такая вода не сильно полезна и неприятна на вкус. Избавиться от привкуса йода можно, пропустив воду через угольный фильтр, или добавив в нее активированный уголь (последнее менее эффективно).

Можно также покрошить в воду аскорбиновую кислоту, йод легко окисляет аскорбиновую кислоту.

Очистка воды йодом, как и марганцовкой, достаточно эффективна практически против всех микроорганизмов (криптоспоридии устойчивы к их действию достаточно длительное время). Из недостатков данного метода кроме неприятного вкуса следует отметить, что для людей, имеющих проблемы со щитовидкой, прием йода сверх нормы противопоказан, а здоровым людям не рекомендуется употреблять очищенную таким образом воду дольше 2-х недель.

ПЕРЕКИСЬ ВОДОРОДА.

 

Еще одним из народных способов обеззараживания воды является использование для этих целей пероксида водорода, h3O2 , т. е. перекиси водорода. Это также «аварийный» метод обеззараживания. Перекись водорода обеззараживает воду от протозоа (лямблий и криптоспоридий), бактерий, вирусов.

Способ применения: добавить одну столовую ложку (при сильном загрязнении — 2 столовые ложки) на литр воды, дать час отстояться. Для очистки воды от остатков перекиси (ускорения ее распада) в воду добавить пару таблеток активированного угля.

Вместо перекиси водорода можно использовать таблетки гидроперита (при растворении в воде получается раствор пероксида водорода и карбамида Nh3CONh3). Карбамид — не особо вредное вещество, придающее воде слегка солоноватый вкус.

Достоинства и недостатки этого способа те же, что и для других медицинских препаратов – это то, что дозировать приходится «на глазок». Несмотря на распад перекиси водорода, вода может иметь слабый «медицинский» привкус. Действующее вещество в данном способе – активный кислород, такой же, как и в дорогих таблетках промышленного производства для обеззараживания воды, и, в отличие от содержащегося в различных препаратах хлора, гораздо более эффективен.

Кроме обеззараживания воды перекись и раствор гидроперита может применяться по прямому назначению – промывание ран и полоскания при воспалительных заболеваниях слизистых. Однако при неоднократном обеззараживании воды с его помощью следует быть острожным людям с хронической почечной недостаточностью, у которых повышен уровень мочевины.

Перманганат калия для очистки воды | Наука

••• Водоочистная установка. Изображение от Андрея Меркулова с сайта Fotolia.com. запах марганца и серы. Его также можно использовать в качестве дезинфицирующего средства, защищая питьевую воду от вредных бактерий. В учреждениях по снабжению питьевой водой обычно используют перманганат калия на ранней стадии процесса дезинфекции, чтобы уменьшить количество последующих дезинфицирующих средств, таких как хлорированные соединения, которые необходимо использовать.

Удаление железа и марганца

Если количество кислорода в питьевой воде низкое, железо и марганец могут остаться в растворе. Оба металла окрашивают питьевую воду в темный цвет, что может повредить сантехнику и белье. Для их удаления обычно используется перманганат калия. Перманганат калия окисляет железо и марганец, вызывая осаждение металлов из раствора. Железо превращается из двухвалентного состояния — два с лишним электрона — в трехвалентное состояние — три с лишним электрона), а марганец — из двух с лишним в состояние с четырьмя с лишним. Эта реакция занимает от 5 до 10 минут в питьевой воде с pH 7,00 или выше.

Средство от запаха

Органические вещества могут вызывать неприятные запахи в питьевой воде. Примеры этого можно найти, особенно в воде, взятой из озера или колодца. Перманганат калия можно использовать для нейтрализации этих запахов и одновременной дезинфекции питьевой воды. KMnO4 можно найти на складах химикатов или в магазинах бассейнов для использования при очистке питьевой воды. Чистая форма может быть токсичной и опасной. Перед самостоятельной очисткой любой питьевой воды следует проконсультироваться со специалистом в области водоподготовки и регулирования.

Борьба с вредными видами

Было обнаружено, что перманганат калия борется с некоторыми видами пресноводных моллюсков, обитающих в резервуарах с питьевой водой. По данным Агентства по охране окружающей среды, с молодью азиатских моллюсков можно бороться при концентрации перманганата калия от 1,1 до 4,8 мг / л. Он также полезен для уничтожения мидий-зебр, еще одного инвазивного вида. Необходимая для этого концентрация составляет приблизительно от 0,5 до 2,5 мг/л.

Сокращение побочных продуктов дезинфекции

Перманганат калия очень ценен в качестве дезинфицирующего средства для питьевой воды. К сожалению, он не так эффективен с точки зрения затрат, как другие более широко используемые дезинфицирующие средства, такие как хлорирующие реагенты. Побочные продукты этих различных хлорирующих реагентов могут быть вредными в больших количествах. Минимизация их производства необходима для всех целей очистки питьевой воды. При использовании на первом этапе обработки перманганат калия окисляет органические соединения, которые позже в процессе создают вредные побочные продукты. Это один из способов эффективного использования перманганатных и хлорирующих реагентов на станциях водоподготовки с минимальными затратами.

Процесс очистки

Специалисты по очистке воды определяют соответствующую концентрацию раствора перманганата калия для конкретной питьевой воды, которую они очищают. Затем этот раствор впрыскивается в водозабор очистных сооружений или в место, где исходная вода поступает в систему. Это может быть трубка, резервуар или другое устройство для удержания воды. Точка впрыска находится достаточно далеко от фильтров для воды, чтобы перманганат калия успел достаточно прореагировать с железом, марганцем и органическими веществами. Таким образом, когда питьевая вода попадет на фильтры, весь осадок перманганатной реакции будет удален. Затем вода проходит остальную часть процесса очистки на этом объекте.

Статьи по теме

Ссылки

  • Агентство по охране окружающей среды — Очистка воды перманганатом калия

Об авторе

Бекка Бартлесон — независимый писатель, веб-дизайнер, видеопродюсер и радиожурналист, живущий в Портленде, штат Орегон. Она имеет степень бакалавра в области химии окружающей среды и любит использовать этот опыт для написания статей о химических свойствах и других научных статей.

Авторы фотографий

Станция водоподготовки. Фото Андрея Меркулова с сайта Fotolia.com

Аварийная ситуация Не потреблять/Не использовать концентрации перманганата калия в питьевой воде

. 2013 март; 32(3):275-98.

дои: 10.1177/0960327112456316.

Epub 2012 14 августа.

К С Уилхайт
1
, В. С. Бхат, Г. Л. Болл, С. Дж. Маклеллан

Принадлежности

принадлежность

  • PMID:

    22893354

  • DOI:

    10.1177/0960327112456316

C C Willhite et al.

Hum Exp Toxicol.

2013 март

. 2013 март; 32(3):275-98.

дои: 10.1177/0960327112456316.

Epub 2012 14 августа.

Авторы

К С Уилхайт
1
, В. С. Бхат, Г. Л. Болл, С. Дж. Маклеллан

принадлежность

  • PMID:

    22893354

  • DOI:

    10.1177/0960327112456316

Абстрактный

За последнее десятилетие регулирующие органы и поставщики воды стали все больше беспокоиться о случайной или преднамеренной фальсификации муниципальной питьевой воды. Рекомендации по реагированию на чрезвычайные ситуации, такие как «Не употреблять» или использовать установленные здесь пределы концентрации, могут использоваться для уведомления населения в таких случаях. Перманганат калия (KMnO(4)) используется для контроля концентрации железа и снижения содержания неприятных веществ, влияющих на запах или вкус готовой питьевой воды. Марганец (Mn) признан важным питательным веществом, ионы перманганата (MnO4(-)) и марганца (Mn(+2)) являются едкими, а острая токсичность KMnO(4) определяется его окисляющими/раздражающими свойствами и токсичность Mn. Прием внутрь небольших количеств (4-20 мг/кг) водных растворов KMnO(4) с концентрацией выше 200 мг/л вызывает желудочно-кишечные расстройства, а прием болюсов вызывает остановку дыхания после коагуляционного некроза и кровоизлияния в пищевод, желудок или печень. . Разбавленные растворы KMnO(4) (1-100 мг/л) используются в качестве местных антисептиков и вяжущих средств, но разведения >1:5000 (200 мг/л) могут вызывать раздражение или обесцвечивание чувствительных слизистых оболочек и прямой контакт кожи или глаз с концентрированными KMnO(4) может перфорировать ткани. На основании клинического опыта с 200 мг/л KMnO(4) рекомендуется концентрация «Не употреблять» 7 мг/л KMnO(4) (эквивалентно 2 мг Mn/л). Признавая ограниченность эмпирических данных, на основании которых можно рассчитать референтное значение для глаз, рекомендуется контактная концентрация «Не использовать» при контакте с кожей, равная 30 мг Mn/л, исходя из раздражения кожи у некоторых пациентов после 10-минутного контакта с 100 мг KMnO4/л. .

Похожие статьи

  • Чрезвычайная ситуация не потреблять/не использовать концентрации хлорида железа в питьевой воде.

    Уилхайт CC, Болл Г.Л., Бхат В.С.
    Уилхайт С.С. и др.
    Hum Exp Toxicol. 2013 март; 32(3):260-74. дои: 10.1177/0960327112459208. Epub 2012 30 октября.
    Hum Exp Toxicol. 2013.

    PMID: 23111879

  • Чрезвычайная ситуация не потреблять/не использовать концентрации смешанных фосфатов в питьевой воде.

    Уилхайт CC, Болл Г. Л., Бхат В.С.
    Уилхайт С.С. и др.
    Hum Exp Toxicol. 2013 март; 32(3):241-59. дои: 10.1177/0960327112459207. Epub 2012 11 октября.
    Hum Exp Toxicol. 2013.

    PMID: 23060411

  • Удаление ионов марганца из синтетических подземных вод путем окисления с использованием KMnO(4) и характеристика образующихся частиц MnO(2).

    Фатаи П., Виттаякун Дж., Грисданурак Н., Чен В.Х., Ван М.В., Кан К.С.
    Фатаи П. и др.
    Технологии водных наук. 2010;62(8):1719-26. doi: 10.2166/wst.2010.462.
    Технологии водных наук. 2010.

    PMID: 20962386

  • Заключительный отчет по оценке безопасности триэтиленгликоля и ПЭГ-4.

    [Нет авторов в списке]
    [Нет авторов в списке]
    Int J Toxicol. 2006; 25 Приложение 2:121-38. дои: 10.1080/10915810600964642.
    Int J Toxicol. 2006.

    PMID: 17090481

    Рассмотрение.

  • Стратегии оценки токсичности, требования к данным и подходы к оценке рисков для получения ориентировочных значений, основанных на здоровье, для нерелевантных метаболитов средств защиты растений.

    Декант В., Мелхинг-Коллмус С., Калберлах Ф.
    Декант В. и др.
    Регул токсикол фармакол. 2010 март; 56(2):135-42. doi: 10.1016/j.yrtph.2009.10.003. Epub 2009 31 октября.
    Регул токсикол фармакол. 2010.

    PMID: 19883711

    Рассмотрение.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

  • Углеродные точки, полученные из биомассы, и их применение в качестве датчиков.

    Фань Дж., Канг Л., Ченг С., Лю Д., Чжан С.
    Фан Дж. и др.
    Наноматериалы (Базель). 2022 17 декабря; 12 (24): 4473. дои: 10.3390/nano12244473.
    Наноматериалы (Базель). 2022.

    PMID: 36558326
    Бесплатная статья ЧВК.

    Рассмотрение.

  • Влияние дозированного количества перманганата калия на коррозию горячеоцинкованной стали в растворах с имитацией пор бетона.

    Покорны П., Вацек В., Проданович Н., Заблудил А., Фойт Ю., Йоханек В.
    Покорны П. и соавт.
    Материалы (Базель). 2022 7 ноября; 15 (21): 7864. дои: 10.3390/ma15217864.
    Материалы (Базель). 2022.

    PMID: 36363454
    Бесплатная статья ЧВК.

  • Флуоресцентные углеродные точки, легированные N/Al, из биомассы целлюлозы для чувствительного обнаружения марганца (VII).

    Джаявира С., Инь К., Ху С., Нг В.