Марганец относится к группе тяжёлых металлов. В небольших количествах содержится во всех организмах, как важный для здоровья микроэлемент. Однако превышенная концентрация марганца в воде может привести к крайне серьёзным последствиям. Этот элемент накапливается в организме человека и его почти невозможно вывести. Марганец проникает в канальцы нервных клеток и тем самым препятствует прохождению нервных импульсов.
Как марганец попадает в воду?
Часто марганец попадает в почву вместе со специальными удобрениями для растений. А дальше вместе с грунтовыми потоками путешествует в открытые водоёмы. К тому же это один из самых распространённых элементов земной коры. И изначально входит в состав многих видов почв, осадочных и горных пород.
Также марганец используется, например, в сталелитейной или химической промышленности. Вместе со сточными водами предприятий он попадает в грунтовые и открытые воды.
Чем вреден марганец в воде?
Полезная концентрация марганца в организме человека составляет тысячные доли одного процента. Если доза, потребляемого в день марганца, превышает 40 мг, то он превращается в настоящий яд для человека. Так как много марганца содержится в пище, превышение его содержания в воде попросту недопустимо. Важно учесть, что разрушающее воздействие может быть сразу незаметно и ещё несколько лет марганец будет накапливаться в организме.
Интоксикация марганцем вызывает заметные нарушения в работе центральной нервной системы. Основные симптомы: быстрая утомляемость, сонливость, ухудшение памяти, потеря аппетита и сильные головные боли. А очень большие концентрации марганца могут вызвать даже раскоординацию движений, судороги, спазмы и острые смены эмоционального состояния.
Марганец относят так же к политропным ядам. А значит он оказывает очень вредное воздействие на лёгкие, сердечно-сосудистую систему, может вызывать аллергические и даже мутагенные реакции. Особенно опасна передозировка марганцем для беременной женщины. Исследования показали, что в таком случае нередко рождаются умственно-неполноценные дети.
Как любой тяжёлый металл, марганец очень сложно выводится из организма и, скапливаясь, способен закупоривать сосуды и мочевыводящие каналы. Это так же разрушительно влияет на костную систему - она становится хрупкой и ломкой.
Если марганца в воде слишком много, то жидкость обретает темный оттенок и у неё появляется неприятный вяжущий вкус. К тому же он имеет свойство откладываться и накапливаться не только в организме человека, но и в системе водопровода. От этого трубы покрываются чёрными наростами, которые постепенно их закупоривают. Такими же наростами и пятнами начинает обрастать сантехника и бытовая техника. Избавиться от них очень трудно.
Для определения концентрации марганца в воде, необходимо провести химический анализ воды . По нормам СанПин предельно допустимая его концентрация в воде не должна превышать 0,1 мг/л.
Для (деманганации) используют либо
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.
Чистая питьевая вода – это залог здоровья любого человека. Однако ни колодезная ни водопроводная вода не может гарантировать отсутствия загрязнений.
И если центральные системы водоснабжения оснащены промышленными фильтровальными системами, то вода, добытая на собственном, участке обычно нуждается в качественной очистке. Один из распространенных видов загрязнений – это марганец в воде из скважины.
Норма содержания марганца
Повышенное содержание марганца в воде из скважин, это явление хоть и не слишком частое, но отнюдь и не редкое. Это вещество относится к тяжелым металлам и чаще всего встречается в воде вместе с железом.
Кстати, именно из-за марганца, железо, содержащееся в воде, переходит в трехвалентную нерастворимую форму. Обычно, этот элемент попадает в скважины из верховодки, либо из пластов насыщенных рудой.
Но в любом случае, лучше не допускать превышения максимально допустимых норм содержания. Ведь это чревато серьезными последствиями.
Чем опасно повышенное содержание марганца
Этот элемент оказывает негативное влияние на водопроводную систему, бытовую технику и здоровье человека.
Влияние на водопроводную систему:
- марганец оставляет отложения в водопроводных трубах, чем уменьшает их срок эксплуатации;
- образует накипь на электроприборах;
- от контакта с загрязненной водой остаются пятна.
Влияние на здоровье:
- повышается утомляемость, снижается память, ухудшается общее состояние нервной системы;
- оказывает негативное влияние на состояние скелета;
- способствует развитию аллергических реакций;
- марганец имеет свойство откладываться в организме, поэтому он постепенно зашлаковывается.
Учитывая серьезные последствия, которые влечет за собой высокое содержание этого вещества, вода, в обязательном порядка должна очищаться от марганца. Однако, нужно понимать, что в первую очередь, нужно сдать воду анализ в лабораторию. А уже зная точное содержание, можно планировать меры по очистке.
Очистка от марганца
Фактически, очистка воды от марганца, проводится такими же способами, как и от железа. Т.к. этот элемент относится к металлам и содержится в жидкости в нерастворимой форме, основная задача сводится к его окислению и последующей фильтрации. А это позволяет сделать установку и своими руками.
Аэрация
Суть метода сводится к насыщению воды кислородом. Благодаря этому происходит окисление железа и марганца и переход их в растворимую форму. Далее, вода либо отстаивается, либо пропускается через систему картриджных или сорбционных фильтров. Существует два вида аэрации:
- Напорная.
- Безнапорная.
Напорная система стоит дороже и состоит из аэрационной колонны и дополнительных фильтров. В колонну под высоким давлением подается кислород, который активно ее окисляет. Излишки газов выводятся через специальный клапан.
Аэрационная колонна
Достоинства этой системы в ее эффективности и автономии – всеми процессами управляет блок автоматики. Также она не требует установки дополнительного оборудования, поскольку в результате очистки, не теряется давление в системе.
Безнапорная система аэрации, считается более упрощенным вариантом напорной. В этом случае, за основу берется бак большой емкости. Обычно это 700 – 1000 литров. Вода в него поступает через специальные распылители с мелкими форсунками.
Безнапорная аэрация
Сам распылитель устанавливается таким образом, чтобы между ним и поверхностью воды оставалось не менее 1 метра. Благодаря этому, вода успевает хорошо перемешаться с воздухом и окислиться.
Дополнительно устанавливается маломощный компрессор, который осуществляет подачу воздуха в емкость. Поскольку водопровод разрывается за счет использования распылителя, требуется установка насосной станции для закачки воды обратно в систему.
В целом, оба варианта аэрации могут успешно очистить воду от марганца и железа. Дополнительный плюс – это удаление примесей сероводорода.
Отстаивание и механическая очистка
Механическая очистка основана на применении картриджных систем. Это системы грубой очистки, поэтому они подходят лишь для отфильтровывания крупных частиц. Их использование оправданно только в паре с другими видами очистки, т.к. они способны задерживать растворенный марганец и железо.
Например, картриджный фильтр можно установить после аэрационной емкости. А перед ней не лишним будет использование грязевика, который задержит в себе все крупные фракции.
Ионные фильтры
Эти системы основаны на использовании каталитических смол и относятся к реагентным методам. В зависимости от необходимой степени очистки, могут применяться разные виды реагентов.
Принцип действия таких систем основан на замене ионов марганца и железа на натрий. Таким образом, ионные колонны без проблем справляются с растворенными в воде примесями.
Ионизация
В отличие от аэрационных систем, ионные колонны, требует периодической замены реагента. Однако его свойства можно частично восстановить при помощи обычной пищевой соли. Таким образом, его может вполне хватить на 3-4 года использования.
Обратный осмос
Система очистки, основанная на обратном осмосе, считается наиболее эффективной. Она позволяет удалить из воды практически все существующие примеси. В основе этой системы, лежит использование мелкозернистой мембраны.
В результате работы системы, поток воды разделяется на две части – чистая идет в водопровод, а грязная уходит в слив. Однако, обратный осмос имеет и недостатки:
- высокая стоимость системы;
- слишком сильная очистка – немного абсурдно, но это факт. На выходе из установки, получается практически дистиллированная вода. И чтобы использовать ее для питья, потребуется сделать дополнительную минерализацию;
- низкая производительность – из-за технологии очистки, около 2\3 поступающей воды уходит в канализацию.
Чтобы сэкономить, имеет смысл разделять общий водопровод на питьевой и технический. Обратный осмос подключается только к питьевому. Еще один момент – мембрана очень чувствительна к твердым загрязнениям. Поэтому лучше установить перед системой фильтр для грубой очистки.
Система обратного осмоса
Стоимость готовых решений
В зависимости от производительности, а также самого принципа работы, у фильтров для очистки воды от марганца могут быть совершенно разные цены:
Таким образом, можно приобрести фильтр за сравнительно небольшие деньги. При этом нужно помнить, что наилучший результат даст только комплексная очистка воды из скважины. А чтобы правильно подобрать систему, нужно вначале сделать лабораторный анализ воды.
Загрязнение воды марганцем - серьезная проблема при подготовке воды к использованию.
Источником загрязнения марганцем служит поднятие глубинных воды при тектонических подвижках земли. Но это не столь частый случай, как загрязнение сточными водами с земель, где используются марганце содержащие удобрения. Марганец относится к тяжелым металлам и повышение его концентрации грозит тяжелыми последствиями для организма. При этом внешне на вид и на вкус определить повышение количества марганца в воде можно определить уже только при очень высоком уровне его концентрации. Тогда вода становится мутноватой с желтоватым оттенком и терпкой.
В организме марганец способствует кровеобразующим функциям, регулирует деятельность половых желез и гипофиза. При этом количество марганца, необходимое для этих функций очень мало. Любой переизбыток приводит к тяжелым последствиям. Доза, обладающая токсичными свойствами для человека равняется 40 мг в день . Летальная доза до сих пор не определена. В принципе этот элемент считается наименее ядовитым из всех тяжелых металлов, а его содержание в естественных условиях редко бывает завышенным. Обычно все отравления случаются вследствии регулярных технологических производственных выбросов. Симптомы проявляются не сразу. Только по прошествии несколько лет можно заметить явную клиническую кратину нарастания накопления марганца в организме.
Предельно допустимая концентрация марганца в питьевой воде и воде для бытового использования в России, Украине и других странах СНГ составляет 0,1 миллиграмма на литр воды. В некоторых странах Европы требования ужесточены.
Вред для здоровья человека
Во-первых повышенное содержание марганца приводит к нарушениям работы нервной системы. Симптомами является утомляемость, сонливость, ослабление памяти. Организм не может усвоить избыточное содержание марганца.
Во-вторых , повышенное содержание марганца в воде может вызвать элементарную аллергию как на марганец, так и на другие вещества в комплексе.
В-третьих , марганец может вызвать мочекаменную болезнь, закупорку сосудов, нарушение работы вегето-сосудистой системы, проблемы с печенью и железами внутренней секреции. Все эти симптомы вызываются отложениями солей тяжелых металлов.
В четвертых , опосрдеованно благодаря нарушению работы сосудов вкупе с аллергией марганец провоцирует легочные и бронхиальные заболевания.
Переизбыток марганца является одной из причин повышения хрупкости и ломкости костей.
В редких случая чрезмерная концентрация марганца вызывает "марагнцевое безумие". Человек ведет себя неадекватно, агрессивно, непоследовательно.
Вред для бытовой техники и коммуникационных сетей
В отличии от переизбытка железа в воде марганец не влечет за собой таких суровых последствий для техники и коммуникаций.
Его избыток выражается в пятнах и коричневатом осадке на поврехности сантехники. В долгосрочном периоде марганец в виде отложений может забить трубы. Единственное отличие, что засор от марганца убрать намного сложнее. Иногда марганец может стать красящим веществом при стирке и испортить вещи.
Удаление марганца из воды
Определение количества марганца в воде осуществляется в химической лаборатории. На внешний вид, как уже говорилось выше, этот фактор не определить.
Для очистки воды от марганца применяется окисление. С его помощью марганец из неактивной двухвалентной формы преобразуется в трех- и четырехвалентную. Затем этот марганец выпадает в виде осадка, который в свою очередь благополучно удаляется фильтром.
Методы, применяемые для извлечения солей и ионов марганца из воды:
1. Аэрация с последующим механическим фильтрованием;
2. Реагентная обработка при помощи перманганата калия с последующей коагуляцией слабыми кислотами, например кремневой кислотой. Применяется при больших концентрациях загрязнителя.
3. Обратный осмос применяется при очень высоких концентрациях марганца в исходной воды.
4. Фильтрование через загрузку, на которую был нанесен слой гидроксида 4-валентного марганца.
Марганец - элементпобочной подгруппы седьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева, атомный номер 25. Обозначается символом Mn.
Марганец принадлежит к весьма распространённым элементам, составляя 0,03% от общего числа атомов земной коры. Среди тяжёлых металлов (атомный вес больше 40) марганец занимает по распространению в земной коре третье место вслед за железом и титаном.
Марганец весьма интересен в биохимическом отношении. Точные анализы показывают, что он имеется в организмах всех растений и животных. Содержание его обычно не превышает тысячных долей процента, но иногда бывает значительно выше. Например, в листьях свеклы содержится до 0,03 %, в организме рыжих муравьёв - до 0,05 %, а в некоторых бактериях даже до нескольких процентов марганца.
Марганец принадлежит к числу немногих элементов, способных существовать в восьми различных состояниях окисления. Однако в биологических системах реализуются только два из этих состояний: Mn (II) и Mn (III).
Марганец присутствует в природных водах в различных формах, которые зависят от кислотности среды. В подземных водах при отсутствии кислорода марганец встречается обычно в форме двухвалентных солей. В поверхностных водах марганец находится в форме органических комплексных соединений, коллоидов и тонкодисперсных взвесей.
К основным источникам поступления соединений марганца относятся:
1. Питьевая вода является источником поступления марганца, так как нормативы для очищенного стока для сброса в залив в 10 раз жёстче нормативов по питьевой воде (фактическое содержание марганца в питьевой водопроводной воде до 0,05 мг/дм 3) .
2. Грунтовые воды (содержание марганца до 0,5 мг/дм 3): в случаях дренирования в самотечную систему хозбытовой канализации.
3. Внешние субабоненты: предприятия, имеющие независимые источники водоснабжения (скважины) (содержание марганца до 0,1 мг/дм 3), хозфекальные воды с танкеров (содержание марганца до 0,6 мг/дм 3).
В итоге получаем, что концентрация общего марганца на входе очистных сооружений хозбытовых сточных вод составляет 0,3 - 0,4 мг/дм 3 .
Содержание марганца в поверхностных водных объектах непостоянно и имеет выраженные периодические колебания. Максимумы наблюдаются в зимне-весенний период (февральско-мартовский пик), летний период (августовский пик) и осенне-зимний период. В эти периоды содержание марганца в поверхностных водных объектах может в десятки раз превышать средние значения. Вероятные причины февральско-мартовского пика: снижение концентрации растворённого кислорода и рН воды (при ещё существующем ледовом покрытии), уменьшение роли окислительных процессов в толще воды. Увеличению концентрации свободного марганца в августе способствуют: отмирание фитопланктона, в частности сине-зеленых водорослей, которые выделяют марганец в виде свободных катионов Мn (II) (около 60%) и низкомолекулярных соединений (около 30 - 35%), уменьшение концентрации растворённого кислорода, который расходуется на окисление «органического вещества» разлагающихся гидробионтов. Следует отметить, что разложение высшей водной растительности с последующим выделением в воду Мn (II) протекает в течение 7-8 месяцев. Это обстоятельство, по-видимому, также может быть причастно к февральско-мартовскому пику.
Высокие концентрации растворённого марганца в осенне-зимний период обусловлены поступлением его из иловых вод. Этот период очень близок в зимне-весеннему. В восстановительных условиях содержания растворённых форм марганца в иловых водах составляет 1-3 мг/дм 3 .
Нейротоксичность марганца не до конца объяснена. Есть данные, говорящие о взаимодействии марганца с железом, цинком, алюминием и медью. На основании ряда работ, нарушение метаболизма железа считается возможным механизмом повреждения нервной системы. При этом возможно окислительное повреждение.
Возможно, долговременное накопление марганца влияет на способность к воспроизведению. В исследованиях на животных, беременность под длительным воздействием больших доз марганца чаще завершалась врожденными уродствами у потомства.
Марганец может нарушать работу печени, однако эксперименты показывают, что порог токсичности очень высок. С другой стороны, более 95% марганца выводится из организма с желчью, и любое повреждение печени может замедлить детоксикацию, повышая концентрацию марганца в плазме крови.
Указанные обстоятельства свидетельствуют в пользу ужесточения нормативов содержания солей этого тяжелого металла в сточных водах.
