Способы очистки от марганца

Современные технологии очистки воды от марганца

Сторонние примеси в водопроводной воде не только сказываются на состоянии здоровья человека, но и вредят жилищным коммуникациям. Пятна и налеты снижают срок службы труб, ухудшают их проводимость, провоцируют закупоривание.

Доступные химические средства помогут решить проблему марганцевых отложений, а своевременная профилактика позволит избежать их образования.

Допустимая норма

На количество марганца в воде влияет несколько факторов.

Среди основных – местность, «разновидность» воды. Самая безопасная жидкость – морская, содержащая 2 мкг/м 3 .

В речной воде показатель варьируется от 1 до 160 мкг/м 3 , наиболее неблагоприятная – подземная, содержащая от сотни до нескольких тысяч мкг марганца на дм 3 .

Цифры колеблются в зависимости от времени года – зимой и летом из-за застоя водоемов показатель содержания марганца выше, весной и осенью – наоборот.

Рискуют потребители воды, в которую попали продукты разложения животных, отходы химических и металлургических предприятий, некоторые удобрения для сельскохозяйственных культур.

Признаки, указывающие на превышение концентрации

Большинство людей употребляет воду с содержанием марганца и других металлов, даже не подозревая об этом. Держите руку на пульсе, чтобы вовремя устранить угрозу.

Признаки, которые укажут на превышение нормы марганца в воде:

• желтые или рыжие потеки на сантехнике;
• металлический привкус воды;
• желтизна на вещах после стирки;
• изменение оттенка струи;
• появление мутного осадка;
• ржавчина;
• низкая теплоотдача батарей в отопительный период;
• накипь на электроприборах и бытовой технике.

Узнают о том, что воде требуется очистка по изменившемуся запаху (даже несущественные нотки нового аромата в воде – серьезный знак). В отстоянной воде появляется осадок, на посуде остается черный налет, а после длительного контакта с такой жидкостью кожа рук и ногти темнеют.

Узнать об избытке железа и марганца в воде можно самостоятельно в домашних условиях. Выявив хотя бы один фактор, стоит обратиться в санитарную службу или лабораторию для проведения анализа воды. Результаты предоставляют в течение 3-7 дней.

Высокая концентрация марганца в организме даст о себе знать:

1. головной болью,
2. плохим аппетитом,
3. судорогами,
4. упадком сил,
5. постоянной сонливостью и апатией,
6. аллергическими реакциями.

Методы удаления примеси

Получив результаты из санитарной службы, и, убедившись в неотложности действий, приступают к борьбе с тяжелыми металлами.

Существует несколько методов для устранения марганца из водопроводной воды, но их объединяет суть – окисление двухвалентной формулы марганца (которая растворяется) до нерастворимой с валентностью, равной 4 Mn(IV).

Перманганат калия

Специалисты называют эту процедуру деманганацией. Это технологически несложный способ устранения химического элемента.

Применяется как для подземных, так и для наружных вод. В воду вводят перманганат калия, что приводит к окислению марганца и появлению дисперсного осадка оксида.

Большая удельная поверхность (около 300 м2/г) превращает последний в эффективный сорбент. В ходе обработки восстанавливаются запах и вкус воды.

К преимуществам метода относят:

• качественный и быстрый результат (окисляется до 97% двухвалентного марганца);
• простоту процесса;
• дополнительное задействование ультрафиолетового оборудования повышает конечный эффект.

• высокая стоимость рабочего материала;
• требует фильтрации воды дополнительным коагулянтом и применения песчаного наполнителя;
• наличие тяжелых металлов в продуктах современных производителей.

Каталитический подход

Осуществляется за счет безреагентной системы очистки с аэрацией, в процессе которой вода обогащается кислородом, и уже насыщенная водно-воздушная смесь направляется в засыпной фильтр.

Имеющийся в фильтре каталитический материал задерживает металлы в виде нерастворимого осадка.

• актуален в запущенных случаях;
• использование натуральных материалов, содержащих диоксид марганца;
• самый бюджетный вариант по сравнению с остальными;
• не требует использования дополнительных фильтрующих добавок, так как гранулированный катализатор одновременно выступает и в роли фильтрующей среды.

Недостатки:

• обязательное наличие вакуумно-эжекционного аппарата;
• наличие в воде двухвалентного железа обязательно (так как в процессе окисления образуется гидроксид железа, являющийся адсорбентом для марганца двухвалентного).

Реагент

Самым популярным веществом до недавних пор считался хлор. Он качественно обезжиривал, удалял железо.

Содержание последнего сокращалось до 0,1 мг/л.

Органические соединения железа под действием данного реагента переходили в форму неорганических солей железа с валентностью 3. Они легко гидролизуются, выпадая в осадок.

Это стало веским основанием для замены хлора на другой реагент – гипохлорид натрия. Вода при этом не подкисляется, что играет важную роль в фильтрации. Раствор щелочной, что благоприятно сказывается на фильтровании.

Диоксид хлора или озон

Не менее распространенные реагенты-окислители получили много положительных отзывов экспертов в силу высокого эффекта и быстрого действия – марганец окисляется всего за 10-15 минут! Время не будет увеличиваться, если уровень рН составляет не менее 6,5-7,0 баллов.

• озон – 1,45 мг на 1 г марганца;
• диоксид хлорида – 1, 35 мг на 1 г соответственно.

Из минусов выделяют только то, что дозировка в теории имеет существенные расхождения с количеством используемого реагента на практике.

На это повлияло:

1. серьезное загрязнение питьевой воды,
2. различный уровень рН,
3. наличие органики в воде,
4. используемое оборудование.

Ионный обмен

Метод основан на водородном или натриевом катионировании воды. Соли марганца растворяются и требуют немедленного удаления.

Для этого вода очищается на двух уровнях ионообменного материала.

Для реализации этого действия используют две смолы: катионообменную (с ионами водорода Н+) и (анионообменную с ионами гидроксила OH).

Причем использование может быть как последовательным, так и одновременным. Тандем смол заменяет соли, растворимые в воде, на ионы гидроксида и водорода (ОН, Н+). Объединившись, ионы образуют чистые молекулы обычной воды, но уже без содержания соли.

Данный способ относительно новый, но количество его сторонниковстремительно увеличивается. Ключевое в такой чистке воды – правильная комбинация ионообменных смол.

Чтобы не запутаться в терминологии и разнообразии очистительных методов, специалист проводит консультацию. Именно на его плечи ложится выбор оптимального варианта устранения марганца из воды, соответствующего каждой индивидуальной ситуации.

Рейтинг лучших фильтров

Актуальность темы марганцевого загрязнения воды подвигла производителей на изготовление различных моделей фильтров и их модификаций.

Во избежание ошибок и покупки некачественной системы очистки воды, стоит ознакомиться с лидерами продаж, получившими наивысшие оценки экспертов и положительные отзывы покупателей.

Таблица – ТОП-3 фильтров для очищения воды

Наименование	Описание	Цена, руб.	Преимущества
Барьер EXPERT Ferrum	Избавит от марганца, железа, солей. Актуальна для загородных домов, где количество указанных элементов в воде в разы больше. Простая установка и эксплуатация.	4 000	Борется даже с крупными механическими частицами, ионами тяжелых металлов и активным хлором; в комплекте имеется отдельный кран.
Новая вода Expert M312	Удаляет нерастворимые примеси (ржавчину, песок), а также хлор, органические вещества. Марганец и железо удаляются за счет модуля с синтетическим цеолитом и активированным углем, обеззараживание обеспечивает серебро.	6 000	Малогабаритность;

кран для чистой воды в комплекте;

гарантия – 3 года. Аквафор Фаворит Удаляет из водопроводной воды опасные вещества, такие как хлор, тяжелые металлы, нефтепродукты и канцерогенные примеси. Ресурс – 12 тысяч литров. Производитель-ность – 2,5 л/мин.

5 500 Долговечность;
стильный дизайн;

нечастая замена модулей (1 раз в год).

Видео по теме

Также вы можете посмотреть видео об очистке воды от марганца:

Заключение

Таким образом, обезопасить себя и своих родных от пагубного воздействия марганца и других примесей, содержащихся в воде, можно с помощью профессиональной очистки. После анализа состояния воды специалист санитарной службы на основании полученных результатов выберет оптимальную технологию чистки.

Среди прочих методов наиболее хорошо себя зарекомендовали: введение перманганата калия, реагентов, диоксида хлора или озона, а также ионный обмен и каталитическое очищение. С помощью этих действий удаляется не только марганец, но и различные формы железа. Одновременно исчезают запахи, улучшается вкус воды.

Источник

Очищение питьевой воды от примесей марганца

Это процесс, сводящийся к окислению двухвалентного марганца до трех- или четырехвалентного, его дальнейшего вступления в реакцию с каким-либо веществом или кислородом и образованием при нагревании нерастворимого осадка, который отфильтровывается механическим способом.

Эта мера является необходимой, поскольку избыток марганца, способен:

• значительно ухудшать вкус воды;
• вызывать различные заболевания;
• оставлять пятна на изделиях и продуктах;
• образовывать осадок в виде черной пленки на внутренней стороне теплонапряженных элементов и труб, затрудняя теплообмен.

Способы очистки воды от марганца

Рассмотрим следующие виды очистки воды от марганца, благодаря которым эта бесценная влага станет более пригодной как для употребления в пищу, так и для других целей.

1. Аэрация

Процесс аэрации аналогичен безреагентному обезжелезиванию воды и подразумевает очищение жидкости с помощью вакуумно-эжекционного аппарата. Подвергающаяся очистке вода насыщается кислородом, который и окисляет марганец до необходимой степени валентности. Затем производится механическая фильтрация с помощью песка или других методов.

Несмотря на то, что этот способ самый дешевый, его применение не всегда возможно, поскольку требует соблюдения целого ряда условностей.

Применение данного метода очистки воды от марганца осуществимо в случае, когда перманганатная окисляемость исходной субстанции составляет не более 9,5 мг/л. Причем обязательным является присутствие в воде двухвалентного железа, в процессе окисления которого происходит образование гидроксида железа, являющегося адсорбентом для двухвалентного марганца и окисляющего его каталитически. Соотношение концентрации двухвалентных: железа и марганца не должно быть ниже 7:1.

2. Способ очистки воды от марганца с помощью перманганата калия

Применение данного метода оправдано в том случае, когда концентрация марганца в воде значительно превышает показатель 9,5 мг/л. Во время процесса образуются хлопья черного цвета – это и есть марганец. Применение слабых кислот, к примеру, кремниевой, позволяет сделать эти хлопья еще крупнее.
Интересно, что оксид марганца является реактивом в последующей очистке воды от марганца, являясь отличным катализатором, в чем собственно и заключается преимущество данного способа.

3. Каталитическое окисление марганца

Каталитические процессы широко применяются для очистки воды от марганца. Насос-дозатор создает на поверхности фильтрующего материала слой гидроксида марганца четырехвалентного, который обладает способностью окисления двухвалентного оксида марганца до его трехвалентной формы. Далее даже при больших концентрациях трехвалентная форма оксида марганца окисляется до нерастворимой формы с помощью растворенного кислорода воздуха.

4. Метод обратного осмоса и введение реагентов окислителей

Практикуются эти способы в тех случаях, когда исходная жидкость содержит чрезвычайно высокое количество марганца. Мощными окислителями в качестве реагентов выступают: гипохлорит натрия, озон, хлор и диоксид хлора.

5. Метод удаления марганца из воды с помощью ионообменной смолы

Применение подобного способа целесообразно, когда концентрация марганца в воде небольшая, причем трехвалентное железо должно отсутствовать полностью, а значение рН в воде быть не высоким.

Источник

Очистка воды от марганца

Содержание статьи

1. Проблемы, которые вызывает вода с высоким содержанием марганца

Марганец — один из самых часто встречающихся элементов периодической таблицы Менделеева, следы его присутствия можно найти в воде, земле, растениях. По степени распространенности на планете марганец занимает 14 место.

Марганец — это тяжелый металл, наряду с железом он относится к подгруппе черных металлов. Его высокое содержание в природе обусловило и его важную роль в формировании живых организмов. Доказано, что марганец оказывает существенное влияние на кроветворный процесс, на развитие половых желез.

Казалось бы, если марганец так важен для здоровья, почему стоит предпринимать меры по очищению воды от этой структуры? Ведь так называемая «марганцовка» активно применяется при лечении отравлений и обеззараживания желудочно-кишечного тракта. Может быть постоянное поступление марганца в организм будет иметь целебный эффект?

Как и все микроэлементы, марганец содержится в нашем организме в тысячных долях от общей массы, поэтому его избыточное поступление в ткани и клетки тела не является полезным, а напротив — имеет серьезные негативные последствия.

Марганец токсичен для центральной нервной системы. Его повышенное содержание влечет за собой ухудшение памяти, головные боли неясной этиологии, снижение работоспособности и быструю утомляемость. Так же есть свидетельства о том, что повышенные дозы марганца способны вызывать аллергические реакции.

Помимо проблем со стороны здоровья, вода с избыточным содержанием марганца может иметь специфический привкус и цвет, что заметно снижает её эстетические качества и затрудняет использование в питании.

Так же «железистая» вода является источником повышенного риска образования ржавчины, накипи и других коррозийных процессов на металлах, поэтому наличие марганца в воде нежелательно и на производстве, обслуживающем промышленно-технические установки.

Рис. 1 — Вода с высоким содержанием марганца и мутностью

2. Методы очистки воды от марганца

Так как марганец — это металл, при его удалении из воды чаще всего используются методы, характерные для аналогичных задач, связанных с фильтрацией железа и прочих тяжелых взвесей.

Обезжелезивание и деманганация на безреагентном обезжелезивателе воды

Почему безреагентное обезжелезивание воды считается одной из самых многообещающих отраслей гидроочистки? Потому что при её использовании вода обрабатывается более деликатными способами, несущими в себе меньшее количество сопутствующих химических элементов, которые после вступления в реакцию с марганцем так же нуждаются в изъятии из состава H2O.

Самый популярный способ деманганации воды без использования реагентов — аэрация, каталитическая деманганация с последующей фильтрацией.

Из названия метода следует, что в процессе очистки активную роль играет кислород. Специальные воздуходувы находятся внутри аэрационных бассейнов. В вакуумную систему подается загрязненная вода, где она проходит через процесс дегазации, то есть из неё удаляются различные газы, в том числе и углекислый, в результате чего жидкость приобретает статус щелочной (с высоким индексом жесткости). Следующая ступень очистки — поставка внутрь бассейна кислорода через воздуходувы. Вода насыщается O2, и после этого проходит через фильтр, на котором оседают тяжелые металлы, в том числе и окисливший марганец, вступивший в реакцию с железом и его оксидами — таким образом, катализатор реакции выступает так же и в роли фильтрующего элмента. Кислород в данном случае является проводником, ускоряющим процессы связи между металлами.

Существуют напорный и безнаполный вид аэрации. В первом случае напорный насос находится внутри аэрационного бассейна, а во втором насос работает вне водной ёмкости, качая жидкость из резервуара с неподготовленной водой.

Чтобы в дальнейшем вернуть воде средний уровень ph, в неё может вводиться кислый раствор. Так же нередко требуются дополнительные средства для умягчения и декарбонизации воды, которые окончательно освободят её от присутствия железистых образований.

Удаление марганца методом ионного обмена

В данном методе используются катионы натрия и водорода, которые содержатся в составе специальных смол-катионитов. Эти смолы и служат в качестве очистителя воды.

Принцип работы ионного обмена прост: ионит — то есть смола-фильтр взаимодействует с электролитом, то есть с неочищенной водой. В процессе реакции железо и марганец «прилипают» с смоле и освобождают воду от своего присутствия, распадаясь на водород, который в процессе оседания преобразуется в соли кальция и магния.

Таким образом, устройство водоочистной установки, работающей по методу ионного обмена, подразумевает наличие резервуара со смоляным картриджем посередине, двумя трубками — для поступления грязной и выведения чистой вод, а так же присутствие солевого хранилища, куда отправляются все переработанные вещества.

Удаление марганца с помощью дозирование гипохлорита натрия (окислением)

Ещё один химический способ очистки воды — использование гипохлорита натрия. Это соединение считается безопасным для человека в малых концентрациях, поэтому указанный способ широко практикуется в современном обществе.

Этот метод очень удобен и практичен с точки зрения требуемых мощностей. В бытовой среде его использование сводится к следующей схеме: при подаче воды по трубам запускается работа гидросчетчика — счетчик в свою очередь посылает информацию на автоматизированное устройство по выбросу гипохлорита натрия в трубу. Таким образом, система работает только тогда, когда крутится счетчик: перекрывая кран и останавливая счетчик, работа очистного автомата прекращается.

Сам по себе гипохлорит натрия работает в данной схеме как аналог кислорода. Оба они являются мощными окислителями, которые охотно вступают в реакцию с металлами, в том числе и марганцем. Однако кислороду требуется больше времени, а его расход выше, чем у гипохлорита натрия, поэтому в современных установках всё чаще используют именно это соединение.

Сера, получаемая в результате химической реакции гипохлорита натрия с железом и марганцем, задерживается в специальном фильтре-накопителе, который препятствует поступлению ненужных элементов.

При этом стоит учитывать тот факт, что гипохлорит натрия используется ещё и как обеззараживающее средство в составе бытовой химии, а при высокой концентрации имеет резкий запах хлора и его отравляющие свойства.

Озон — природный газ, способный оказывать антибактериальное, обеззараживающее действие. Кроме того, озон является окислителем, который вступает в контакт с металлами и способствует из выпадению в осадок, который отделяется от чистой воды угольными или песчаными фильтрами. В кран поступает вода, прошедшая в финале ещё один фильтр, с наиболее мелкими порами.

Примечательно, что помимо очистки воды от марганца, озонирование позволяет избавиться ещё и от грибков, бактерий, спор и других вредоносных микроорганизмов.

Плюсы данной технологии в том, что озон не требует наличия дополнительных катализаторов, что делает производство более чистым, а так же не нуждается в значительной подаче кислорода, а соответственно и объемных площадей для его хранения.

Однако озонирование способно справиться ежемоментно только с определенной долей марганца в воде. Если показатели марганца подскочат, озон не справится с новыми задачами и потребуется дополнительный этап очистки, что удорожит процесс.

Система озонирования состоит из контактного резервуара, в который подаются неочищенная вода и озон, добытый прямиком из обыкновенного воздуха с помощью специального генератора. Отработанный газ проходит через деструктор и возвращается в атмосферу в виде кислорода. Отработанная вода разделяется на очищенную, которая поступает в кран, и осадок с окисленным марганцем, который утилизируется.

Рис. 5 — Система озонирования воды для окисления марганца

3. Сравнительный анализ эффективности методов очистки воды от марганца

Рассмотрев четыре методики очистки воды от марганца, мы можем сделать выводы, которые для удобства и практичности занесем в таблицу 1.

Таблица 1 — Сравнение эффективности методов очистки воды от марганца

Источник