Допустимое содержание в воде марганца. Очистка от марганца

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:

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.
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.
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 / должно быть не менее 7/1.

Каталитическое окисление

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

Обратный осмос

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

Деманганация перманганатом калия

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

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

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

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

Введение реагентов-окислителей

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

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

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

Ионный обмен

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

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

Дистилляция

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

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 . 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.

Решения BWT для обезжелезивания воды:

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, - 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 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.

Сразу хочу пояснить, что такое "повышенное содержание". Вода из скважины или колодцев, а также из других источников используется на различные цели: технические нужды, питьевые и т.д. В большинстве случаев нас всех интересует вопрос, можно ли воду пить. Чтобы на этот вопрос можно было с легкостью ответить, имея перед глазами протокол химического анализа, нам надо знать предельно допустимые концентрации (ПДК) того или иного компонента. Данные значения для питьевой воды регламентированы в СанПиН 2.1.4.1074-01. То есть, сравнивая результаты анализа с ПДК, приведенными в данном СанПиН 2.1.4.1074-01, мы можем понять, можно ли воду пить или нет. Для того, чтобы Вам не искать эти данные и не сидеть и скурупулезно сравнивать, в нашем протоколе анализа уже есть графа, содержащая показатели ПДК из СанПин и имеется вывод, соответствует ли вода СанПин или нет.

Чем опасно...

Железо

Предельно допустимая концентрация железа (Fe) в питьевой воде - 0,3 мг/л.

Влияние на сантехнику: Повышенное содержание железа в воде - одна из основных причин биообрастания водопроводных труб. Согласно последним исследованиям, источником слизи, образующейся на соединительных и стыковых элементах трубопровода, являются железобактерии. С течением времени биообрастания способны привести к повреждению и коррозии водопроводной арматуры.

Влияние на организм: Железо нередко становится причиной развития дерматитов, аллергических реакций, заболеваний печени и почек. Считается, что превышение предельно допустимой концентрации железа в воде способствует увеличению риска инфарктов и повреждения тканей при инсультах. Мало кто знает, что в присутствии кислорода железо проявляется канцерогенные свойства. Дело в том, что именно гидроокисные свободные радикалы являются причиной мутации ДНК и последующего развития раковых клеток. Как только механизм образования злокачественной опухоли запускается, поврежденные клетки начинают искать железо для подпитки.

Как снизить содержание железа: Самый простой и бюджетный способ обезжелезивания воды: Найти бак-накопитель достаточного размера из пищевого пластика, нержавейки и т. п. Установить его в подходящем месте, например на крыше. Организовать подачу воды из скважины через рассеиватель для душа (это улучшает аэрацию воды). Обеспечить забор отстоявшейся воды не с самого дна бака, а немного выше, чтобы осадок не попадал в водопровод. Оптимально, если размеры накопительного бака превышают суточный расход воды. Это позволяет с вечера набирать воду и в течение дня свободно ее использовать. Второй способ, но не такой бюджетный - использование систем очистки.

Марганец

Предельно допустимая концентрация марганца (Mn) в питьевой воде - 0,1 мг/л.

Влияние на сантехнику: 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. Кроме того, такая вода оставляет несмываемые следы на сантехнических устройствах.

Влияние на организм: 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. Марганец накапливается в организме человека и его почти невозможно вывести. Марганец проникает в канальцы нервных клеток и тем самым препятствует прохождению нервных импульсов. Также, 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.

Как снизить содержание марганца: специальные системы водоочистки.

Жесткость

Предельно допустимая концентрация жесткости в питьевой воде составляет 7 ммоль.

Влияние на сантехнику: При взаимодействии жесткой воды с моющими веществами (стиральные порошки, мыло, шампуни) появляются «мыльные шлаки», имеющие вид пены. После высыхания эта пена остается в виде налета на коже волосах, белье, сантехнике. Отрицательное действие подобных шлаков на организм человека проявляется тем, что они начинают разрушать естественную жировую пленку, которой покрыта кожа, забивают поры. Влияние на организм: Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) не установила какой-либо величины жесткости по показаниям влияния организм человека. Несмотря на то, что исследования выявили обратную зависимость между жесткостью воды и сердечно-сосудистыми болезнями, эти данные являются недостаточным для окончательного заключения. Также не доказано, что слишком мягкая вода способна оказывать отрицательное действие на баланс минеральных веществ в организме. Однако высокая жесткость делает воду хуже, придает ей горьковатый вкус, оказывает негативное действие на органы пищеварения, в организме нарушается водно-солевой баланс, могут возникнуть различные аллергические реакции.

Как снизить содержание жесткости: Вскипятите воду, чтобы избавиться от временной жесткости. Используйте метод вымораживания льда. Его часто применяют при постоянной жесткости воды. Постепенно замораживайте воду. Когда вы обнаружите, что ее осталось примерно 10% от первоначального объема, слейте незамерзшую воду, а лед растопите. Дело в том, что все соли, придающие жесткость, остаются в незамерзшей воде. Поставьте водоочистительные фильтры.

Нитраты, нитриты

Предельно допустимая концентрация нитратов (NO3) и нитритов (NO2) составляет 45 мг/л и 3,0 мг/л соответственно.

Влияние на сантехнику: -

Влияние на организм: Опасны не нитраты, опасны нитриты и продукты распада нитратов - свободные радикалы, которые обладают канцерогенным и мутагенным эффектом. Нитраты превращаются в нитриты при пищеварении и даже в полости рта. Нитриты, попадая в кровь, "убивают" гемоглобин. Гемоглобин - носитель кислорода. "Поврежденный" гемоглобин (метгемоглобин) не способен переносить кислород, что приводит к кислородному голоданию клеток, нарушается работа печени, происходит общее отравление организма. В воде из скважин, расположенных вблизи сельскохозяйственных угодий наблюдается содержание нитратов более 100 мг/л. Такая вода без очистки может стать одним из факторов, оказывающих прямое влияние на продолжительность жизни. Смертельная доза нитратов для человека составляет 8-15 г.

Как снизить содержание нитритов и нитратов: специальные системы водоочистки. Очень важно не стать самим источником нитратов в воде, для этого держите выгребные ямы и септики как можно дальше от скважины (колодца).

Сульфаты

Предельно допустимая концентрация сульфатов в питьевой воде составляет 500 мг/л

Влияние на сантехнику: Сульфаты способны образовывать накипь. При использовании свинцовых труб концентрация сульфатов выше 200 мг/л может привести к вымыванию в воду свинца.

Влияние на организм: Повышенные содержания сульфатов ухудшают органолептические свойства воды и оказывают физиологическое воздействие на организм человека - они обладают слабительными свойствами.

Как снизить содержание: Чтобы избавиться от избытка сульфатов воде необходимо установить систему обратного осмоса.

Хлориды

Предельно допустимая концентрация хлора в питьевой воде составляет 350 мг/л.

Влияние на сантехнику: -

Влияние на организм: влияет на водно - солевой обмен; повышается уровень хлоридов в крови, что приводит к снижению диуреза и перераспределению хлоридов в органах и тканях;· вызывают угнетение желудочной секреции, в результате чего нарушается процесс переваривания пищи;· имеются данные о том, что хлориды оказывают гипертензивный эффект и у людей, страдающих гипертонической болезнью употребление воды с повышенным содержанием хлоридов может вызвать утяжеление течения заболевания;

Как снизить содержание: Отстаивайте воду в открытых сосудах

Сухой остаток или минерализация

Предельно допустимая концентрация сухого остатка в питьевой воде составляет 1000 мг/л.

Влияние на сантехнику: -

Влияние на организм: а) способствует перегреву в жаркую погоду, б) ведет к нарушению утоления жажды, в) изменяет водно-солевой обмен за счёт увеличения гидрофильности тканей, г) усиливает моторную и секреторную желудка и кишечника.

Как снизить содержание: специальные системы водоочистки.

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

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:

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.

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 . 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 , а потом фильтрацию. Хорошие результаты показывают фильтры-обезжелезиватели.

Очистка воды от марганца с применением фильтра 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 – 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 / 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 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, 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 , как и железа, происходит при водород и натрий катионировании. Методика целесообразна при необходимости глубокого , 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 .
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.
Устройства каталитического окисления.
Отстаиватели.

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