73 подписчика

Марганец в воде: нормы содержания и методы очистки

22 июня 201822 июн 2018

3502

19 мин

Оглавление

Какое влияние оказывает марганец в воде на организм человека
Как появляется марганец в природных водах
Норма содержания марганца в питьевой воде

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

Из этой статьи вы узнаете:

Как влияет на организм человека повышенный марганец в воде
Чем опасен марганец в воде, и каковы нормы его содержания
Как можно определить марганец в воде
Какими методами осуществляется очистка воды от марганца
Какие фильтры используются для очистки воды от марганца

Какое влияние оказывает марганец в воде на организм человека

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

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

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

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

Норма в сутки для взрослого – до 5 мг;
Для ребенка до 15 лет – 2 мг;
Для ребенка до года – 1 мг.

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

Читайте на нашем сайте: Виды фильтров для воды и их характеристики

Как появляется марганец в природных водах

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

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

Природный. Марганец вымывается водой из содержащих его минералов. Также в весьма значительных количествах он может поступать в воду от разложившихся водных животных и растительных организмов (особенно сине-зеленых).
Техногенный. Это сбрасываемые в водоемы отходы химических предприятий и металлургических комбинатов. Некоторые сельскохозяйственные удобрения тоже содержат марганец, который затем попадает в воду.

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

Читайте на нашем сайте:

Норма содержания марганца в питьевой воде

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

Температура;
Количество кислорода;
pH (водородный показатель);
Насколько активно водные организмы поглощают или, наоборот, выделяют марганец;
Связаны ли водохранилища с местными озерами или реками;
Объем марганца, попавшего в стоки и т. п.

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

Читайте на нашем сайте: Очистка воды в загородном доме: особенности и типы оборудования

Чем грозит превышение марганца в воде

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

Влияние марганца на водопроводную систему и бытовую технику:

Из-за отложений марганца ухудшается проходимость водопроводных труб, снижается продолжительность их службы.
То же касается и системы отопления: налет марганца в трубах снижает теплоотдачу.
Трубы могут полностью закупориться – «благодаря» марганцевым бактериям. Все происходит так же, как и в случае действия железобактерий.
Большое количество марганца в воде плохо влияет на электроприборы. Накипь в чайнике или стиральной машине зачастую образуется как раз из-за этого вещества.
Если на сантехнике или бытовых приборах появились черные пятна – это может быть свидетельством того, что в воде слишком высокое содержание марганца.

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

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

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

У человека снижается аппетит;
Болит и кружится голова;
Возникают судороги, боль в спине;
Случаются смены настроения;
У больного общий упадок сил и апатия.

Если постоянно пить воду с высокой концентрацией марганца, то:

Может ухудшиться состояние скелета;
Возможно снижение мышечного тонуса, даже развиться мышечная атрофия;
Не исключено появление аллергии;
Могут пострадать почки, печень, тонкий кишечник и даже головной мозг;
Велик риск развития раковых заболеваний и болезни Паркинсона.

Чем опасно повышенное содержание марганца в воде для нервной системы человека

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

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

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

Область интересов такого больного становится более ограниченной;
Активность также снижается;
Способность к ассоциативному мышлению притупляется;
Ослабляется память.

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

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

Человек становится все более апатичным;
Его все чаще клонит в сон;
Прогрессирует общая слабость, снижается работоспособность;
Углубляется мнестико-интеллектуальный дефект;
Появляются признаки экстрапирамидной недостаточности: замедленность движений, ослабление мимики лица, непроизвольное сокращение мышц и т. д.

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

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

Нарушается произношение;
Речь становится монотонной, почерк – невнятным;
Лицо маскообразное;
Очень низкая двигательная активность;
Спастико-паретическая походка (человек слишком широко расставляет ноги при ходьбе, его шатает из стороны в сторону);
Парез стоп – когда во время ходьбы стопа может «волочится» по земле.

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

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

Читайте на нашем сайте: Чем опасен хлор в воде и как защитить себя от его влияния

Как определить марганец в воде

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

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

Вода становится мутной и темной, если в ней присутствуют соединения марганца;
Обратите внимание на запах. Если он покажется вам необычным, это уже тревожный признак;
Если воду отстоять, на дно посуды выпадет черный осадок;
Когда в воде много марганца, то после долгого контакта с ней ваши руки и ногти обязательно окрасятся в черный цвет.

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

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

Как проходит очистка воды от марганца

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

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

Есть несколько методов окисления марганца:

С помощью сильных окислителей, которые увеличивают окислительно-восстановительный потенциал среды. При этом значении рН воды не регулируется.
Используют слабые окислители с одновременным повышением значения рН воды.
Повышают значение рН воды, используя вместе с этим сильные окислители.

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

Читайте на нашем сайте: Система обратного осмоса: как выбрать и установить

Методы удаления марганца из воды

Аэрация марганца

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

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

Каталитическое окисление

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

Деманганация перманганатом калия

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

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

Введение реагентов-окислителей

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

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

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

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

Ионный обмен

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

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

Дистилляция

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

Фильтры для очистки воды от марганца

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

Каково содержание железа и марганца в воде;
На уровень pH воды;
На количество в воде кислорода или углекислого газа;
Есть ли в воде аммиак или сероводород;
Также важны характеристики водопровода: его производительность и напор воды.

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

СУПЕРФЕРОКС

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

Ferosoft B

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

Читайте на нашем сайте: Как выбрать фильтр для воды в квартиру и частный дом

Где купить фильтры для очистки воды от марганца

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

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

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

Специалисты нашей компании готовы помочь вам:

Подключить систему фильтрации самостоятельно;
Разобраться с процессом выбора фильтров для воды;
Подобрать сменные материалы;
Устранить неполадки или решить проблемы с привлечением специалистов-монтажников;
Найти ответы на интересующие вопросы в телефонном режиме.

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