Марганец в воде из скважины


Марганец в воде из скважины чем опасен, норма содержания, очистка

Подача воды из скважины — один из самых популярных сегодня вариантов организации домашнего водопровода в частном загородном доме. Правда, при его создании случаются непредвиденные проблемы: вода может оказаться не соответствующей санитарным нормам и иметь примеси вредных химических веществ. Марганец в воде из скважины — пожалуй, одна из наиболее часто встречающихся неприятностей. В некоторых случаях концентрация элемента оказывается настолько критичной, что воде требуется очистка.

Причины появления марганца в воде из скважины

Самое большое количество марганца содержится в подземных водах — сотни и даже тысячи микрограммов на кубический дециметр

Марганец — один из самых распространённых в природе элементов. По этому показателю среди других представителей таблицы Менделеева он занимает четырнадцатое место. Его можно найти в растениях, воде, земле, а также в организме животных и человека.

Неудивительно, что иногда его содержание превышает приемлемые нормы. В случае с водой из скважины, такое увеличение — результат наличия большого количества солей марганца в почве. Элемент планомерно вымывается и в итоге попадает в водные источники, а затем — и в водопроводные краны. Впрочем, у появления марганца в воде из скважины могут быть и другие причины:

  • попадание в воду продуктов разложения животных;
  • результат распада других живых организмов (как правило, окрашенных в сине-зелёный цвет);
  • сброс отходов предприятий, имеющих отношение к химическому или металлургическому производству;
  • некоторые сельскохозяйственные удобрения, внесённые в почву, а далее попавшие в сточные воды;
  • работающие поблизости производства по выпуску керамики.

Норма содержания

Анализ воды можно сделать в санитарной станции или частной лаборатории, результаты предоставляются через 3–7 дней

Наличие марганца в воде является нормой. Важно, чтобы его количество не выходило за определённые границы. Согласно действующим в России стандартам, присутствие элемента в питьевой воде не должно превышать показатель в 0,1 миллиграмма на литр. Аналогичный норматив действует и в отношении воды, предназначающейся для хозяйственных нужд.

При этом нормы СанПиН для воды из скважин и колодцев — менее строгие. Вода нецентрализованного водоснабжения не должна иметь превышение по марганцу более 0,5 мг/л.

При не очень большом (но, увы, уже опасном для человека) превышении этой нормы марганца в воде обнаружить его своими силами оказывается сложно. Особые приметы, на которые может обратить внимание владелец дома, появляются лишь при запредельном содержании элемента, в их числе:

  • появившийся у воды из крана желтоватый оттенок;
  • неприятный вяжущий вкус воды до и после кипячения, который ощущается даже в чае или кофе (а не только в воде в чистом виде);
  • непривычный запах;
  • чёрный осадок, который нетрудно заметить в отстоявшейся воде;
  • тёмные пятна неизвестного происхождения, появляющиеся на сантехнике;
  • неожиданное похолодание в квартире, связанное судя по всему с закупоркой труб.

Содержание марганца в воде из скважины необходимо постоянно отслеживать. Желательно регулярно брать пробы, которые позволят обезопасить себя от неприятностей.

Стоит учитывать, что количество содержания марганца в воде зависит от множества факторов, в числе которых даже время года. В холодные месяцы цифра оказывается чуть больше, и связано это с сезонным застоем вод. Тогда как весной и летом показатель резко уменьшается.

Для чего можно использовать воду с марганцем

Марганец менее распространён, чем железо, но по своим свойствам очень на него похож

Увы, вариантов применения такой воды с пользой практически нет. Пить воду с марганцем нежелательно. Даже один стакан может принести вред, не говоря уже о систематическом приёме.

Одна-две чашки чая с марганцем в день могут дать накопительный эффект и со временем обернутся отравлением или поражением внутренних органов.

В быту использование такой воды также нежелательно. Ведь повышенное содержание марганца опасно практически для всей домашней техники, из-за него:

  • повышается нагрузка на водопроводные трубы (их проходимость значительно снижается, равно как и срок службы);
  • падает температура в комнатах (это результат появления в трубах и радиаторах налёта марганца, снижающего теплоотдачу);
  • в зоне риска оказываются и электроприборы (водонагреватели, чайники, посудомоечные и стиральные машины), на которых появляется накипь.

В конечном счёте причинённый технике ущерб отражается на здоровье владельцев дома. Например, он может привести к простудам из-за проблем с системой отопления.

Кстати, опасно не только пить воду с большим содержанием марганца, но и просто умываться ею, полоскать рот и чистить с такой водой зубы.

Даже стирка вещей, как правило, приносит разочарование — любимая вещь может легко потерять свой привычный цвет и быть испорчена коричневым или серым оттенком, появившимся из-за присутствующих в воде соединений марганца.

Стоит также отказаться от полива огорода водой с зашкаливающим содержанием марганца. Конечно, растения могут быть рады подобной подкормке, но не стоит забывать про то, что овощи и фрукты из сада вскоре окажутся на домашнем столе и они также могут быть небезопасны.

Нельзя давать такую воду и братьям нашим меньшим: повышенное содержание элемента может негативно сказаться на здоровье собак и кошек, сократив срок их жизни.

Пожалуй, один из немногих вариантов использования воды с марганцем — полив комнатных растений, при котором произойдёт обеззараживание земли и будет обеспечена защита цветов от насекомых. Впрочем, постоянно поливать такой водой цветы тоже не стоит. Эффект дадут разовые мероприятия.

Что касается приёма ванн, якобы обладающих лечебным эффектом, то здесь важно не путать ванны с марганцем от ванн с лечебной марганцовкой — перманганатом калия, который действительно обладает антибактериальным, заживляющим действием и эффективен при грибковых и бактериальных заболеваниях, а также при урологических проблемах.

Чем опасна такая вода для человека

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

Конечно, в малых количествах марганец может быть необходим и даже очень полезен для человека — для работы гипофеза, кровообразующих функций, а также для половых желез. В организм человека магний попадает с животной и растительной пищей. В сутки взрослому необходимо от 2,5 до 5 мг элемента. Детям, которым ещё не исполнилось одного года, — 1 мг. Детям от года и до 15 лет — 3 мг.

Однако превышение норм крайне опасно. 40 мг в сутки — такова суточная доза, которая уже считается токсичной. Причём особенно опасно отравление марганцем, которое продолжается неделями и месяцами, изо дня в день. Со временем это приводит:

  • к ухудшению состояния скелета человека;
  • снижению тонуса мышц;
  • развитию мышечной атрофии;
  • возникновению аллергии;
  • появлению проблем с почками, печенью, тонким кишечником;
  • повышению нагрузки на головной мозг.

В перечне последствий системного воздействия марганца значится и угроза развития таких страшных заболеваний, как рак и болезнь Паркинсона.

Вода с марганцем может спровоцировать отравление, при котором больной будет жаловаться:

  • на головокружение и головную боль;
  • судороги и резкие боли в спине;
  • частые смены настроения;
  • апатию и общий спад сил;
  • нежелание принимать пищу.

Для маленьких детей употребление воды с повышенным содержанием марганца чревато проблемами с интеллектуальным развитием. Не менее опасен элемент и для психики взрослых.

Сначала все нарушения, связанные с нервной системой, имеют исключительно функциональный характер. Человек начинает чаще ощущать переутомление и сонное состояние. Кроме того, у него появляются:

  • слабость в ногах и руках (они периодически немеют);
  • признаки вегетативной дистонии;
  • повышенная потливость и пониженный тонус мышц.

Изменения затрагивают и привычный для человека образ жизни:

  • активность, ранее характерная для больного, вдруг резко снижается;
  • ограничивается и становится крайне узкой область интересов человека;
  • появляются провалы в памяти, которых раньше никогда не было;
  • снижается способность к ассоциативному мышлению.

Сам человек обычно не замечает пугающие симптомы, а чаще списывает их, к примеру, на авитаминоз или же на навалившуюся усталость от напряжённой работы. Из-за этого вовремя распознать источник болезни — повышенную концентрацию марганца в организме — не получается, при этом проблемы в организме начинают нарастать.

Растворённый в воде марганец окисляется медленней, чем железо, и его намного трудней удалить из воды

На следующей, второй стадии, работоспособность человека снижается ещё сильнее. Его постоянно клонит в сон. Замедляется скорость движения, ослабевает мимика, начинает наблюдаться непроизвольное сокращение мышц.

Помимо внешних, могут быть и внутренние проявления. У пострадавшего нарушается работа эндокринных желез, что приводит к онемению конечностей.

Часто именно на этой стадии удаётся установить причину недуга. Поступление марганца в организм прекращается, но восстанавливаться ему после перенесённого испытания приходится ещё долго. И, скорее всего, на полное выздоровление шансов у больного оказывается уже не так много.

Более того, в организме может начаться третья стадия отравления. Это марганцевый паркинсонизм, при котором у больного наблюдаются:

  • ещё большие проблемы с двигательной активностью;
  • изменение характерной походки, появление пареза стоп — особенности ходьбы, при которой стопа начинает волочиться по земле;
  • трудности общения, заторможенность речи.

Меняется даже почерк больного.

Лицо человека становится похожим на маску. Резкие перемены происходят и в психике. Они могут быть совершенно разными: проявляться как в форме постоянной апатии, так и, напротив, оборачиваются благодушной эйфорией. Отсюда и перепады настроения, которые случаются у больного, — от смеха без причины до плача.

Помимо этих проявлений, употребление воды с марганцем может привести и к другим неприятностям со здоровьем:

  • появлению аллергии на марганец, а также и на другие вещества;
  • развитию мочекаменной болезни;
  • закупорке сосудов;
  • проблемам с печенью;
  • нарушениям работы вегетососудистой системы;
  • лёгочными заболеваниями.

Как очистить воду от марганца

Стальная водопроводная труба со временем зарастает изнутри многочисленными слоями органических и неорганических отложений, которые могут стать причиной её закупорки

Очистка воды от марганца проводится способами, используемыми при ржавой воде из крана — повышенном содержании железа. Марганец — металл, поэтому необходимо его окислить и отфильтровать.

Перед тем как проводить очистку, надо установить масштаб проблемы. Для этого делается анализ воды и определяется уровень концентрации элемента.

Среди основных эффективных способов очистки воды — аэрация марганца. Она подходит для случаев, когда показатель перманганатной окисляемости превышает цифру 9,5 мг02/л и включает в себя два этапа:

  • выделение из воды свободной углекислоты, которое происходит под вакуумом и позволяет повысить pH до 8 единиц;
  • фильтрацию с помощью зернистого наполнителя, в роли которого может выступить кварцевый песок.

Этот способ считается одним из наиболее доступных. Изготовить установку для этой процедуры можно даже своими руками. Однако важно, чтобы в воде присутствовало двухвалентное железо, способное при окислении превратиться в гидроксид, а далее впитать и окислить двухвалентный марганец.

Чтобы всё прошло успешно, соотношение марганца к двухвалентному железу должно иметь пропорцию — семь к одному. При аэрации необходимо наличие аэрационной колонны, дополнительных фильтров и специального клапана, позволяющего выводить излишки газов.

Процесс удаления марганца называется деманганацией

Другой вариант разобраться с повышенным содержанием марганца — отстаивание воды с механической очисткой. При ней в ход идут картриджные системы. Такая очистка считается грубой, она способна отфильтровывать лишь крупные частицы элемента. Поэтому её использование подходит в сочетании с другими видами очистки.

В числе способов решить проблему:

  • использование марганцовки (она заставляет марганец выпасть в осадок, а в результате превратиться в катализатор для последующей очистки воды);
  • окисление катализаторами (оно возможно при использовании насоса-дозатора и установок, позволяющих окислить металл до состояния, при котором он уже не сможет растворяться);
  • реагенты в сочетании с обратным осмосом (в таком случае в качестве реагентов, препятствующих концентрации элемента в воде, могут выступить озон, хлор или гипохлорит натрия).

Обратный осмос — один из наиболее эффективных способов. Он удаляет практически все имеющиеся примеси, направляя их в слив, а чистую воду — в краны и трубы. Впрочем, такая система очистки имеет ряд минусов — от высокой стоимости до слишком большого расхода воды, при котором до двух третей поступающей жидкости отправляется в канализацию. Кроме того, вода при действии системы получается даже слишком чистой и похожей по своим свойствам и вкусу на дистиллированную.

Для людей, далёких от химии, спасением станет установка фильтра и систем в своих домовладениях.

При выборе фильтров важно учесть два момента:

  • текущий состав воды и количество в ней марганца;
  • желаемый состав воды, который должен быть после фильтрации.

Если содержание марганца оказывается очень большим, стоит обратить внимание на фильтр-обезжелезиватель. Он качественно осуществляет аэрацию и фильтрацию.

Для выбора фильтра необходимо знать характеристики водопровода: его производительность и напор воды

Эффективен и ионный обмен очистки. При нём проблема с составом воды решается с помощью смол, смягчающих её и задерживающих марганец вместе с железом. Ионный обмен проводится в рамках комплексной очистки, которая положительно влияет на воду сразу по всем направлениям. Данный метод требует регулярной замены реагента. Хотя вариант для того, чтобы восстановить его свойства, есть. Это обычная пищевая соль, благодаря добавлению которой фильтр может проработать от трёх до четырёх лет.

Есть и вариант с безреагентной очисткой воды, которая проводится с помощью катализатора. Она осуществляется путём промывки обратным потоком. Чтобы добиться результата, важно соотнести химический состав воды, глубину скважины и количество максимально расходуемой воды.

Марганец в воде из артезианской скважины значительно ухудшает её вкусовые качества, он опасен для здоровья жильцов дома и для техники в квартире. Элемент весьма коварен: найти его непросто, и к моменту обнаружения он уже успевает наделать бед. Очистка воды и контроль за её качеством на опережение должны стать одной из первоочерёдных задач хозяина жилья.

septik.guru

Марганец в воде – польза или вред

Распространенность марганца довольно велика, он занимает 14 место среди часто встречающихся минералов. Есть его присутствие во многих продуктах и естественно в воде, так как он прекрасно растворяется. И, как любой элемент, поступающий в пищу, может принести пользу или вред. Так что, очистка воды от марганца и удержание его в удовлетворительной норме, приобретает высокую значимость.

ГОСТ: марганец в питьевой воде

Нормы содержания марганца в питьевой воде:

  • в централизованных системах – ≤ 0,1 мг/л;
  • марганец в воде из скважин и других открытых источников – ≤ 0,5 мг/л.

В природе, марганец может образовывать до 8 видов оксидов, от  MnO  до Mn5O8 , и входит в состав медных и железных руд. Образование оксидов зависит от состава среды и внешних физических параметров. Самый устойчивый оксид – MnO2 , он же и самый встречаемый в недрах земли, получил название пиролюзит.

Ввиду широкого применения минерала в металлургии и химическом производстве, особое внимание обращается на его содержание в промышленных стоках. Величина марганца в сточных водах не должна превышать 0,01 мг/дм3.

Марганец в воде: влияние на организм и визуальное определение его наличия

Как известно из медицинской практики – даже ядовитое вещество, в небольшом количестве, может оказать благотворное воздействие на организм, а вот превышение его нормы, приведет к непоправимым последствиям.

Полезные функции марганца в организме

В зависимости от возраста, допустимые суточные дозы разнятся и составляют:

  • для детей до года – 1 мг;
  • с 1 года до 15 лет – 2 мг;
  • взрослым – 5 мг.

Марганец может быть получен как из воды, так и из пищи. Территория России не имеет районов с бедным содержанием Mn, есть даже избыток марганца в воде. Участие минерала в физиологических процессах живых организмов незаменимо. Его основные функции:

  • корректирование уровня глюкозы, побуждение к синтезу аскорбиновой кислоты;
  • сдерживание развития сахарного диабета;
  • поддержка деятельности нервной системы и мозга;
  • выработка холестерина и содействие в функционировании поджелудочной железы;
  • образование соединительной, хрящевой и костной ткани;
  • регуляция липидного обмена и предотвращение ожирения печени;
  • причастность к делению и обновлению клеток;
  • сдерживание активности холестерина и предотвращение роста «бляшек»;
  • активизация ферментов, для усвоения организмом витаминов B1, C и биотина.

Возможно применение в качестве антиоксиданта при взаимодействии с Fe и Cu. Задерживают марганец в организме P и Ca. Принятие в пищу еды с большим содержанием углеводов, приводит к быстрому изведению запасов  Mn в организме. Объем марганца в воде, влияние может оказывать как положительное, так и негативное. При некоторых состояниях образуется недостаток марганца, норма в воде не покрывает его суточной потребности для кормящих матерей и спортсменов.

Вред от превышения марганца в воде

Чем опасен марганец в воде для физиологических функций, он снижает усвояемость железа и конкурирует с медью, а это анемия и сонливость. Немалый вред наносится и ЦНС, выражающийся в снижении работоспособности и развитию ранних амнезий. Тяжелый металл Mn, способен в больших дозах повредить легким, печени и сердцу, а у кормящих женщин остановить лактацию.

Здоровье, одно из основных стремлений человека, но и бытовые проблемы, создаваемые соединениями марганца, могут немало досадить. Визуальное определение марганца в питьевой воде, выполняется проведением осмотра сантехнических приборов и посуды, длительно соприкасающейся с водопроводной жидкостью.

Чаще всего, минерал сопровождает двухвалентное железо и образует с ним нерастворимые соединения. На сантехнике, пищевой посуде образуются черные налеты, в электроприборах быстро нарастает накипь, снижается проходимость труб. Слишком высокий уровень загрязнения, виден уже при наборе воды из водопроводного крана, и даже ощущается на вкус и запах. В этих случаях, надо немедленно сделать анализ воды, марганец и железо должны быть в нем основными исследуемыми параметрами.

Очистка воды от железа и марганца

В водопроводной или артезианской воде, минерал находится в виде двухвалентного положительного иона (Mn2 +), хорошо растворяющегося в жидкостях. Для удаления марганца из воды, его переводят в нерастворимые формы – трех или четырехвалентные. Плотный осадок удаляют зернистыми каталитическими средами или ионообменными смолами.

Фильтры для воды от марганца и методы фильтрации

Методы, применяемые в деманганации:

Аэрация. Применяется при наличии в воде двухвалентного железа. Под действием аэрации железо окисляется и переходит в гидрооксид. Получившееся соединение связывает двухвалентный марганец и осаждает его. Твердые примеси фильтруются через кварцевый песок.

Каталитическое окисление. Проводится гидрооксидом 4-х валентного марганца.

Реагенты-окислители. Здесь используют озон, гипохлорит натрия, сам хлор и его диоксид.

Ионный обмен. Выполняется двумя видами смол: анионообменной (ОН–) и катионообменной (Н+).

Дистилляция. Основана на разнице температур кипения воды и ее примесей. Требуется минерализация воды после процедуры.

В зависимости от результатов анализа на объем марганца в воде, подбирается фильтр с определенным способом фильтрации. Или доочистка воды проводится комплексом фильтрующих компонентов, проводящих последовательное снижение загрязнений жидкости.

Нет комментариев

oskada.ru

Марганец в воде как химический элемент

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

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. 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. 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. 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. Концентрация марганца в воде 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.

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 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.

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. 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. 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 h3O = 5 MnO2v + 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.

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.

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.

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.

burvod48.ru

Марганец

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 h3O = 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.

Другие статьи:Проблемы скважиныПочему заиливается скважинаМинусы зимнего буренияДомик для колодца

geobur.ru


Смотрите также