家 住宅の建物 飲料水中の過剰なマンガン。 家電製品や通信ネットワークへの被害

飲料水中の過剰なマンガン。 家電製品や通信ネットワークへの被害


血液中のマンガン

血液中のマンガン濃度の測定。急性および慢性のマンガン中毒を診断し、体内のこの微量元素のバランスを評価するために使用されます。

同義語 ロシア語

血清中のマンガン。

英語の同義語

Mn、マンガン、血清。

研究方法

原子吸光分析法 (AAS)。

単位

μg/L (1 リットルあたりのマイクログラム)。

研究に使用できる生体材料は何ですか?

静脈血。

研究の準備を適切に行うにはどうすればよいでしょうか?

  1. 検査の 2 ～ 3 時間前は食事をとらないでください。きれいな水を飲んでも構いません。
  2. 検査前30分間は喫煙しないでください。

研究に関する一般情報

マンガンは、生きた自然界に遊離形態で存在する元素であり、人体の一部の有機化合物および無機化合物の一部でもあります。 骨組織の形成、タンパク質、ATP 分子の合成、細胞代謝の調節に必要です。 さらに、マンガンは、フリーラジカルを中和するスーパーオキシドジスムターゼ (マンガン) の一種と糖新生酵素の補因子として機能します。

この微量元素は食物とともに体内に入ります。 ヘーゼルナッツ、クルミ、ピーナッツ、ほうれん草、ビート、ニンニク、アプリコット、その他の食品に大量に含まれています。 成人の1日あたりのマンガン必要量は1.8～2.6mgです。 通常、食物から供給されるマンガンのうち腸で吸収されるのはわずか 1 ～ 3% で、大部分は糞便中に排泄されます。 他の微量元素と同様に、マンガンの濃度は非常に低いレベルに維持されていますが、生理学的機能を確保するには十分な濃度です。 マンガンのバランスの乱れは急性または慢性の場合があり、血液中のマンガンの検査を使用して診断されます。

マンガン塩による食中毒は、通常、腸で吸収されるのはごく一部だけであるため、非常にまれです。 中毒事件の大部分は、マンガン粉塵の吸入に伴う慢性中毒の例です。 鉱石採掘と鉄鋼生産に携わる労働者が最も危険にさらされています。 肺の表面積が広いため、マンガンは血液中に急速に吸収され、そこからさまざまな臓器に流入します。 脳組織へのマンガンの沈着は、マンガンパーキンソニズムと呼ばれる特徴的な臨床症候群の発症を伴います。 その兆候には、歩行障害、マスクのような顔、ジストニア、よだれが含まれます。 特発性パーキンソニズムとは異なり、この型には安静時振戦はありませんが、姿勢振戦や意図振戦が観察されます。 特発性パーキンソニズムとマンガン性パーキンソン病は予後が異なり、治療法も異なるため、これらの疾患の鑑別診断は必須です。 マンガン性パーキンソニズムの特徴は、ドーパミン薬による治療に対する反応の欠如と変化の不可逆性です。 血液中のマンガンを分析すると、これら 2 つの状態を区別することができます。

また、非定型パーキンソニズムの兆候がある若い患者を検査する場合には、血中のマンガン濃度の評価が必要になる場合があります。 注射薬を使用したり、独自に製造したりする人の中には、酸化剤として過マンガ​​ン酸カリウムを使用している人もいますが、これは麻薬物質と一緒に血液に入ります。 その結果、そのような患者のマンガン濃度は 2000 ～ 3000 mg/l になる可能性があります (比較のために、正常なレベルは 10 ～ 12 mg/l)。 マンガンレベルの持続的な増加は、中脳の黒質のニューロンに損傷を与え、特徴的な症状を引き起こします。 マンガンパーキンソニズムの臨床像は肝臓疾患の患者にも観察されます。肝臓はマンガンを体から確実に除去する主要な臓器です。 肝硬変では、この元素の排泄が困難になり、その結果、血液や脳組織に蓄積します。

特定の生理学的特徴により、子供は経腸および吸入の両方のマンガン中毒の危険性が高いと考えられています。 たとえば、高濃度のマンガン塩を含む飲料水は、成人よりも子供の病気の発症においてより重要です。 さらに、小児の慢性マンガン中毒の臨床症状も成人の場合とは異なります。 マンガンは、注意、調整、認知活動をもたらすドーパミン作動性経路における神経インパルスの伝達に悪影響を及ぼします。 したがって、注意欠陥多動性障害や学習障害のある子供を診察するときは、血中濃度を測定することをお勧めします。

マンガン蒸気を吸入すると、いわゆる金属熱の発症につながる可能性もあります。 この状態は酸化マンガン蒸気を吸入してから 3 ～ 12 時間後に発症し、溶接工でよく観察されます。 この病気の臨床像はインフルエンザに似ており、発熱、咳、喉の痛み、鼻づまり、息切れ、脱力感、筋肉痛などです。 「金属熱」の特徴は、金属蒸気との接触を止めると（週末などに）すべての症状が消えることです。 このような患者の血液を検査すると、マンガン濃度の上昇が検出できる場合があります。 「金属熱」の症状は急性マンガン中毒に特有のものではなく、酸化亜鉛、銅、鉄、鉛、その他の金属の蒸気を吸入した場合にも観察されることに注意してください。 したがって、マンガンや血液中の他の金属の分析は、職業病の診断に使用できます。

マンガン欠乏症は、いくつかのまれな先天性代謝疾患を伴います。 多くの場合、その欠乏症は、長期間非経口栄養を摂取している患者に発生します。 マンガン欠乏の兆候：骨の成長と石灰化の障害、炭水化物と脂肪の代謝。 このような患者の血液中のマンガン濃度を測定することは、体内のこの微量元素のバランスを評価するために必要です。

研究は何に使われますか?

  • 溶接機の「金属熱」を診断します。
  • 鉱山労働者、薬物注射を行う若者、肝硬変患者のマンガン性パーキンソニズムの診断に使用されます。
  • 注意欠陥障害のある子供、多動性の子供、学習障害のある子供における慢性マンガン中毒の診断用。
  • 非経口栄養療法を受けている患者の体内のマンガンのバランスを評価します。

研究はいつ予定されていますか?

  • 症状の場合:
    • パーキンソニズム、特に鉱山労働者、薬物を注射する若者、肝硬変患者（歩行と平衡感覚の障害、「マスクのような」顔、ジストニア、姿勢振戦および意図振戦）。
    • 溶接工におけるインフルエンザ様症候群（発熱、咳、喉の痛み、鼻づまり感、息切れ、脱力感、筋肉痛）。
    • 子供の注意欠陥・多動性障害（集中力の欠如、おもちゃ、筆記用具などの外部刺激によって気が散りやすい、練習を完了できない、ゲームで順番を待つ、会話に割り込む、席から叫ぶ）。
  • 完全非経口栄養療法を受けている患者をモニタリングする場合。

結果は何を意味しますか?

参考値： 0～2μg/l。

血液中のマンガン濃度が上昇する理由:

  • 急性または慢性のマンガン中毒;
  • 肝硬変。

マンガンはあらゆる生物に少量含まれており、微量元素です。 血液形成のプロセスと性腺の機能を調節し、成長プロセスも制御します。

マンガンは水中でどのように現れるのでしょうか?

マンガンはこのグループに属します ヘビーメタル。 土壌中にマンガン含有肥料が自然に不足しているため、マンガン含有肥料が「供給」されている土地の地域から、溶融物や地面の流れとともに外水に侵入する可能性があります。

もう 1 つの考えられる理由は、地殻変動により深層から一定量のマンガンを含む水が上層に上昇し、その後それらが混合することです。 水中に大量のマンガンが含まれている場合にのみ、それを官能的に測定できます。 このような水には顕著な特徴があります 渋みと黄色がかった色.

水中のマンガン不純物のノルム

人間の体内のマンガン濃度は千分の１パーセントを超えないため、 水の豊富さは受け入れられない。 人間にとって有毒な特性を持つ用量は次のとおりです。 1日あたり40mg。 致死量はまだ決定されていません。 この物質の含有量がより高いのは一部の生物のみです。 これらには、ビート (約 0.3%)、アリ (0.5%)、および一部の細菌 (最大数パーセント) が含まれます。

しかし、食品や水に含まれるマンガンは最も毒性が低いと考えられているため、医療現場ではマンガンが原因で中毒が発生した例はないことに注意することが重要です。 通常、マンガンの悪影響は、生産時の継続的な排出によって発生します。 同時に、医師らは、この物質、特にマンガンを含む水の破壊的な影響は、通常、すぐには現れないと主張しています。 体内のマンガン量は徐々に増加するため、臨床像が現れるまでに数年かかる場合があります。

最大許容濃度ロシア、ウクライナ、その他のCIS諸国における家庭用マンガンと水は、 0,1 水1リットルあたりミリグラム。 欧州の一部の国では要件が強化され、濃度が1リットルあたり0.05ミリグラムを超えない水を国民に供給することが義務付けられている。

危害

水中のマンガン濃度が過剰になると、人間の健康、家電製品、通信に悪影響を及ぼします。

人間と動物の健康に害を及ぼす

  1. マンガンが体内に蓄積すると、 中枢神経系の障害。 その最初の兆候は、疲労、絶え間ない眠気、記憶障害です。 これは、微量元素の濃度の急激な変化と、それに身体が適応できないことが原因です。
  2. 水からのマンガン摂取により体内のマンガン量が継続的に増加すると、次のような症状が起こる可能性があります。 アレルギー反応の発症全く異なる物質に。
  3. すべての重金属に固有の特性により、マンガンは体内に沈着する可能性があります。 これを表現すると、 尿路結石、血管の閉塞その結果、心血管疾患、肝臓や内分泌腺の問題が発生します。
  4. マンガンは通路を遮断し、同時にアレルギー反応を増加させる可能性があるため、次のような症状にもつながります。 肺の問題気管支炎などのさまざまな慢性疾患。
  5. 最も危険だがまだ対処されていない問題の 1 つは、次のような可能性があります。 突然変異誘発効果体の微量元素。 変異誘発過程の具体的な証拠はまだないが、マンガンの新たな濃度に強制的に適応させられる身体機能の再構築によって説明される。
  6. 過剰は次の原因につながります 骨の病気。 それらはよりもろく脆くなり、骨折の危険性が急激に高まります。
  7. マンガン中毒が重度すぎると発生する可能性があります 「マンガン狂気」、行動障害、幻覚、攻撃性などとして現れます。 しかし、そのような反応を引き起こす可能性のある水中のマンガンの量はまだ観察されていません。

家電製品や通信ネットワークへの被害

家電製品や通信網への被害はそれほど大きくなく、ほぼ同程度だ。

  1. マンガンは除去が困難な形状です 配管器具の濃い茶色または黒色の汚れ、表面に堆積されるため。
  2. 沈殿物 パイプに溜まるそして時間が経つにつれて彼らは殺されます。 マンガンの詰まりを取り除くことは、単にパイプを汚染することよりもはるかに困難です。 蓄積物は家電製品にも発生する可能性があります。
  3. 場合によっては、マンガンが グレーや茶色の服。 特別な手段を使用しないと除去できません。

マンガンの危険性は、その特性が完全に研究されていないことと、水中に存在する場合の困難さにあります。 この物質は少量であれば体に害はありませんが、蓄積し続けると障害を引き起こす可能性があります。 そのため、許容されるコンテンツの基準は厳しく管理されています。

アレックス、2016 年 4 月 28 日。

記事について質問する

マンガンは、フェロマンガン鉱石や他の土壌鉱物の浸出の結果として天然水に入ります。 かなりの量が水生動物や植物生物の死骸の分解から生じます。

飲料水中のマンガンの最大許容濃度は 0.1 mg/dm3 です。

マンガンは、湧き水に最も一般的に見られる有毒元素の 1 つと考えられており、MPC レベルを超えると、多くの望ましくない健康への影響を引き起こす可能性があります。

飲料水中のマンガンの許容濃度を超えると、液体は黄色がかった色になり、不快な渋味が生じます。 このような水を飲むと、味が悪くて不快なだけでなく、健康にも危険です。

飲料水中のマンガンの含有量が増加すると、この金属が主に集中している肝臓疾患の恐れがあります。 さらに、水と一緒に摂取されるマンガンは、小腸、骨、腎臓、内腺に浸透し、脳に影響を与える能力があります。 この化学元素の含有量を超える飲料水を継続的に摂取すると、この金属による慢性中毒が始まる可能性があります。 中毒には神経系または肺系のいずれかの形式があります。 神経系の中毒（マンガンが神経細胞の細管に浸透すると、神経インパルスの通過が阻害される）の場合、患者は自分の周囲で起こっている出来事に対する完全な無関心、眠気、食欲不振、めまい、ひどい頭痛を経験します。 。

マンガン中毒は診断が非常に困難です。 マンガン中毒の症状は多くの病気に共通しています。 妊婦が高濃度のマンガンを含む水を飲むことは特に危険です。 妊娠中に高濃度のマンガンを含む水を飲んだ女性は、知的障害のある子供を出産することが非常に多い。

水中の鉄の濃度は顕著な季節変動の影響を受けます。

飲料水中の鉄の最大許容濃度は 0.3 mg/dm3 です。

水中の鉄の最大許容濃度を超えると、心臓発作、アレルギー反応、肝臓疾患や血液疾患のリスクが高まります。

すべての地下水源と地表水源は水質が異なることに注意してください。 さらに、あらゆる水源、特に地表水では、水の性質は時間の経過とともに変化します。 したがって、通常、洪水時に最大の有機物が観察されます。

都市化と工業生産の成長、農業の化学化に伴い、人為的要因が水生生態系全体に与える影響が増大しています。 人間の水使用の要因。

したがって、消費される水の安全性と品質を監視する必要性が非常に高まっています。

化学的および毒性学的研究は、認定された研究所で実施する必要があります。

連邦州予算機関 TsNPVRL の化学毒物部門では、水中の鉄とマンガンの含有量（およびアルミニウム、銀、ニッケル、カルシウム、マグネシウム、クロム、ナトリウム、シリコン、カドミウム、ヒ素、鉛、コバルト、ニッケルなど）の分析は、最新の Optima 7300DV デバイスで誘導結合アルゴン プラズマを使用した原子発光分光分析によって実行されます。

今日では、時間と経済的機会があれば、民家に水道を設置することは特に難しくありません。 多くの人が水源として井戸を使用しています。 運が良ければ、井戸の水が衛生基準やその他の基準を満たしていれば幸いです。 そうでなく、有害な化学物質が含まれている場合はどうなるでしょうか? 同じマンガンが水中に存在することはそれほど珍しいことではありません。 また、その濃度が高すぎる場合は、水を浄化する必要があります。 今日はこれを行う最善の方法について話します。

この記事では次のことを学びます:

    水中のマンガンの増加は人体にどのような影響を与えるのでしょうか?

    マンガンが水中で危険なのはなぜですか?その含有量の基準は何ですか?

    水中のマンガンをどのように測定できますか?

    マンガンから水を精製するにはどのような方法が使用されますか?

    マンガンから水を浄化するためにどのようなフィルターが使用されますか

水中のマンガンは人体にどのような影響を与えるのでしょうか?

人々ははるか昔にマンガンを自分たちの目的のために使用することを学びました。 古代ローマのもう一人の博物学者である大プリニウスは、ガラスを明るくするために使用できる一種の磁性鉄鉱石について書いています。 おそらくプリニウスはさらに研究を進めたであろうが、ヴェスヴィオ火山の噴火中に亡くなった。 16 世紀、有名な錬金術師アルベルトゥス マグナスはこの鉱物をマグネシアと名付けました。 そして18世紀末になってようやく、スウェーデンの科学者カール・シェルは、マグネシアは磁性鉄鉱石とは何の関係もなく、まだ未知の金属の化合物であると断定した。 1774 年に金属マンガンを最初に入手したのは、シェルの友人である化学者のヨハン ゴットリーブ ガンでした。

マンガンは非常に一般的な元素であり、地球上での存在量は 14 位にランクされています。 それは文字通りどこにでも存在します：地中、水中、植物や動物の中。 マンガンの特性は、産業から医療に至るまで、生活のさまざまな分野で使用できるようなものです。 日常生活でもマンガンを使用することは珍しくありません。

人間の体内のマンガンは非常に微量で微量ですが、その重要性を過大評価することはできません。 たとえば、マンガンがなければ、体の神経系や消化器系の機能に関与するビタミンB1を吸収できません。 正常な心臓機能さえもビタミン B1 に依存しており、したがってマンガンに依存しています。 不足すると糖尿病を発症するリスクが高まります。 この微量要素は骨格系の正常な発達にも役立ちます。

私たちは体内に一定量のマンガンがなければ生きていけません。 そして、この量は医学者によって長い間計算されてきました。

    成人の1日の摂取基準は最大5mgです。

    15歳未満の子供の場合 - 2 mg。

    1歳までの子供には1 mg。

しかし、ヒポクラテスが言ったように、「すべては薬であり、すべては毒です。すべては用量の問題です。」 マンガンも同様です。 この微量元素が体内に多量に存在しても、人には何も良いことはありません。 マンガン含有量が8倍を超えると、脳の機能が損なわれます。 最も危険なのはマンガンによる組織的な中毒です。

マンガンは天然水中でどのように現れるのか

現在、安全な飲料水源はそれほど多くありません。 原則として、天然水は浄化する必要があり、これが浄水場で行われます。 我が国の一部の地域では、土壌にマンガン塩が特に豊富に含まれており、これらの地域で地下水源からの水を使用すると、それに対応した問題が発生します。 人間の健康を守るためには、過剰なマンガンを水から除去する必要があります。

マンガンは純粋な形で見つかることはほとんどありませんが、多くの鉱物に含まれています。 一部の酸性鉄鉱石にはマンガンも含まれています。 これは水源とどのような関係があるのでしょうか、マンガンはどのようにして水源に侵入するのでしょうか？ 主に次の 2 つの方法があります。

    自然。 マンガンは、それを含むミネラルから水によって洗い流されます。 また、分解された水生動物や植物生物（特に青緑色のもの）から非常に大量に水中に入る可能性があります。

    テクノジェニック。 これは、水域に投棄された化学工場や冶金工場からの廃棄物です。 一部の農業用肥料にはマンガンも含まれており、マンガンは最終的に水中に流れ出ます。

水中にはどのくらいのマンガンが含まれているのでしょうか？ 地域や水の種類によって大きく異なります。 最も少ない量は海水中にあり、立方デシメートルあたり約2マイクログラムです。 河川中 - 1～160 mcg。 しかし、ここでの絶対的な記録保持者は地下水です。 それらには、立方デシメートルあたり数百、さらには数千マイクログラムが含まれる場合があります。 多くの場合、マンガンは鉄とともに水中に含まれていますが、その濃度は低くなります。

水中のマンガンの量は一定ではなく、季節によって変化します。 冬と夏には、水が停滞するため、水域内の重金属の含有量が高くなります。 しかし、春と秋には状況がまったく逆になります。 飲料水中のマンガン濃度に影響を与える要因は他にもあります。 例えば：

    温度;

    酸素の量;

    pH (水素値);

    水生生物がどのように積極的にマンガンを吸収したり、逆に放出したりするのか。

    貯水池は地元の湖や川につながっていますか?

    排水管等へのマンガンの排出量

世界保健機関の基準によれば、水中のマンガンの量は 1 リットルあたり 0.05 ミリグラムを超えてはなりません。 残念ながら、どこでも観察できるわけではありません。 たとえば米国では、場所によってはマンガン含有量が許容レベルの10倍も高い。 ロシアでは、飲料水の確立された基準は1リットルあたり0.1ミリグラム以下です。 ただし、同じ数字は生活用水にも当てはまります。


水中の過剰なマンガンの危険性は何ですか?

水中のマンガンが多すぎると、人間の健康に悪影響を及ぼすだけでなく。 化学物質の影響にはるかに強い家電製品や配管システムも被害を受けます。

配管システムや家電製品に対するマンガンの影響:

    マンガンの堆積により水道管の透水性が低下し、寿命が短くなります。

    同じことが暖房システムにも当てはまります。パイプ内のマンガンの堆積により熱伝達が減少します。

    マンガンバクテリアの「おかげで」パイプが完全に詰まることがあります。 すべては鉄バクテリアの作用の場合と同じように起こります。

    水中に多量のマンガンが含まれると、電化製品に悪影響を及ぼします。 やかんや洗濯機の水垢は、まさにこの物質が原因で発生することがよくあります。

    配管設備や家電製品に黒い斑点が現れる場合は、水中のマンガン含有量が多すぎることを示している可能性があります。

人間の健康は家電製品よりもはるかに脆弱です。 このため、使用する水を注意深く監視する必要があります。 水が突然わずかに黄色がかって、それ自体だけでなく、お茶やコーヒーでも不快な味がする場合、これはその中のマンガン濃度が許容できないほど高いことを示す確かな兆候です。

人体に過剰なマンガンが含まれると、具体的に何が危険なのでしょうか? まず第一に、神経系への悪影響です。 これは子供にとって特に危険です。 研究によると、子供の体内に高濃度のマンガンが存在すると、知的能力に影響を与える可能性があります。

体内の金属濃度が高すぎると、全身中毒が発生する可能性があります。 主な症状それは次のとおりです:

    人の食欲は減退します。

    頭痛やめまい;

    けいれんや腰痛が起こります。

    気分の変化が起こります。

    患者は全身的に体力が低下し、無関心になります。

高濃度のマンガンを含む水を常に飲んでいる場合、次のことが起こります。

    骨格の状態が悪化する可能性があります。

    筋肉の緊張が低下し、さらには筋萎縮が発生する可能性があります。

    アレルギーの可能性があります。

    腎臓、肝臓、小腸、さらには脳が影響を受ける可能性があります。

    がんやパーキンソン病を発症するリスクが高くなります。

水中のマンガン含有量が高いと、なぜ人間の神経系にとって危険なのでしょうか?

マンガンは重金属であり、体内に徐々に蓄積される傾向があります。 過剰な濃度のマンガンを含む水を継続的に摂取すると、遅かれ早かれ人間の神経系に障害が発生します。 ここで強調表示できます 病気の3つの段階:

最初の段階では、神経系の障害は本質的に機能的です。 人はより早く疲れます、彼は定期的に、または常に眠りたいとさえ思っています。 手足の筋力が低下し、栄養性ジストニアの症状が現れます。 発汗と唾液の分泌が増加します。 逆に、顔の筋肉が衰えると、必然的に表情に影響が出てきます。 筋肉の緊張も低下し、腕や脚にしびれが感じられます。

このような患者の精神活動も変化しますが、これは外部の観察者には常に気づかれるわけではありません。 これは次の点で表現されます。

    このような患者の関心領域はさらに限定されます。

    活動性も低下します。

    連想的思考の能力が鈍くなっています。

    記憶力が弱くなる。

患者が自分の状態を適切に評価できないことは重要です。 したがって、彼の中毒による局所的な神経学的症状は、専門家であっても診断するのが非常に困難です。 この場合、病気の原因が時間内に特定されない場合（つまり、体内のマンガン濃度が高い場合）、病気が引き起こされる可能性があります。 そうなるとダメージは取り返しのつかないことになるかもしれません。

病気の第2段階では、中毒性脳症の症状が増加します。 つまり:

    人はますます無関心になっていきます。

    彼はますます眠くなります。

    一般的な衰弱が進行し、パフォーマンスが低下します。

    記憶術的知的欠陥はさらに深まる。

    錐体外路機能不全の兆候が現れます：動作の遅さ、表情の弱さ、不随意の筋肉の収縮など。

さらに、内分泌腺の活動が混乱し、四肢のしびれの兆候がより顕著になります。 病気の第二段階は非常に危険です。 実際のところ、たとえ病気の原因が判明し、マンガンとの接触がなくなったとしても、プロセスはそこで止まりません。 さらに、それは今後数年間でしか発展しません。 最終的に病気を止めることは可能ですが、最終的な回復を達成することはおそらく不可能です。

中毒の最終段階であるマンガン性パーキンソニズムは、重度の運動機能障害を特徴とします。 患者には次のような特徴があります。

    発音が障害されている。

    スピーチは単調になり、手書きは不明瞭になります。

    顔はマスクのようです。

    身体活動が非常に低い。

    痙性麻痺性歩行（歩くときに足を広げすぎて、左右に揺れる）。

    足の麻痺は、歩行中に足が地面に沿って「引きずられる」状態です。

さらに、主に脚で不随意の過剰な筋肉の動きが発生します。 逆に、筋緊張が大幅に低下する場合もあります。 患者の心理も変化します。 マンガン中毒にさらされた人は無関心になったり、逆に過度に自己満足したり陶酔したりすることがあります。 不当に笑ったり泣いたりする可能性があります。 多くの場合、人は自分が病気であることを理解していないか、自分の病気は深刻ではないと信じています。 記憶術的知的欠陥が進行しています。 患者は時間を決めることが困難になり、記憶力が低下し、職業的活動と社会的活動の両方に問題が生じます。

ご覧のとおり、その結果は非常に深刻です。 だからこそ、病気の原因を時間内に特定することが非常に重要です。 また、水中に高濃度のマンガンが含まれている場合は、直ちに措置を講じる必要があります。 覚えておくべきことは、人体は「悪い」水で調理された食べ物を食べることだけでマンガンを摂取するわけではないということです。 この場合、汚染された水で歯磨きや洗顔をするだけでも非常に危険です。

マンガンから水を浄化するには、次を使用します。

水中のマンガンを測定する方法

マンガンが鉄の永遠の仲間と呼ばれているのは偶然ではありません。 使用する水に鉄が含まれている場合は、マンガンも存在します。 しかし、その逆はありません。 水中に鉄が存在しない場合でも、マンガンが存在する可能性は十分にあります。 この元素が人体に過剰に存在する場合の影響についてはすでに説明しました。 したがって、水をマンガンから精製する必要があります。

特別な化学分析を行わずに、水中に高濃度のマンガンが含まれていることをどのようにして知ることができるのでしょうか? 注意すべき兆候がいくつかあります。

    マンガン化合物が存在すると、水は濁って黒くなります。

    臭いに注意してください。 あなたにとってそれが普通ではないと思われる場合、これはすでに憂慮すべき兆候です。

    水を放置すると黒い沈殿物が皿の底に落ちます。

    水中にマンガンが多く含まれていると、長時間それに触れると、手や爪が確実に黒くなります。

そして、これらがすべての兆候ではありません。 このような水を沸騰させると、黒い残留物が皿に残ります。 マンガンを多く含む水は、異臭がするだけでなく、不快な渋みを感じます。 配管設備の黒ずみ、水道管内の堆積物、さらにはそれらの完全な詰まりも、この要素の「欠陥」です。 アパートが寒くなったと感じましたか? 暖房システム内にマンガンの堆積が発生し、熱交換プロセスが複雑になっている可能性があります。

これらの兆候の少なくとも 1 つが存在するということは、すでに考え直すべき理由となります。 この場合、マンガンが含まれている可能性のある水の摂取を直ちに制限する必要があります。 そして必ず衛生ステーションまたは民間検査機関に連絡して分析を行ってください。 約3～7日で結果が届きます。

マンガンから水はどのように精製されるのですか?

まず、専門家が水のマンガン濃度を分析し、その後で最適な浄化方法を選択します。

土中の岩石中のマンガンは、ほとんどの場合、水に非常に溶けやすい塩の形で見つかります。 したがって、マンガンから水を浄化するには、この元素が溶解しなくなるようにする必要があります。 ここで化学が役に立ちます。 2価のマンガンは酸化により3価または4価のマンガンに変換されます。 2価と3価の水酸化マンガンは水にほとんど溶けません。

マンガンを酸化するにはいくつかの方法があります。

    環境の酸化還元電位を高める強力な酸化剤の助けを借りて。 この値では、水の pH は調整されません。

    弱い酸化剤が使用され、同時に水の pH 値が上昇します。

    強力な酸化剤を使用して水の pH 値を上昇させます。

2価のマンガンは4価の水酸化マンガンに変換され、フィルターに堆積します。 さらに、それ自体が触媒となり、溶存酸素の助けを借りて水中に残っている2価マンガンの酸化プロセスを促進します。

水からマンガンを除去する方法

マンガン曝気

この方法は非常に手頃な価格であるため、最も一般的です。 マンガンに十分な曝気を行った後、濾過します。 まず、真空下で遊離二酸化炭素が水から分離され、pH レベルが 8.0 ～ 8.5 単位に上昇します。 この後、フィルターが機能する番です。 珪砂などの粒状充填材として使用されます。

ただし、この方法はすべてのケースに適しているわけではありません。 水の過マンガン酸酸化度が 9.5 mgO2/l を超える場合は使用されません。 この方法を使用するには、水中に二価の鉄が存在する必要があり、酸化すると水酸化鉄に変わります。 次に、二価マンガンを吸収して酸化します。 もう1つの条件は、マンガンと第一鉄の厳密な比率（7対1）を遵守することです。 ただし、最後の点は水に硫酸鉄を加えることによって人為的に修正できます。

接触酸化

四価水酸化マンガン（定量ポンプによってフィルター表面に形成される）は、二価酸化マンガンを酸化します。 得られた三価酸化物は、溶存酸素の助けを借りて酸化され、水に不溶な状態になります。

過マンガン酸カリウムによる脱マンガン

地下水だけでなく外水の浄化にも使用できます。 過マンガン酸カリウムは、水に溶けたマンガンを酸化し、水に溶けにくくなる酸化物に変えます。 酸化マンガンは、二価のマンガンを溶解するための優れた触媒です。 後者を 1 mg 除去するには、1.92 mg の過マンガン酸カリウムが必要です。 この比率では、2 価マンガンの 97 パーセントが酸化されます。

この後、特別な凝固剤を使用して水をろ過する必要があり、その後追加の砂充填剤が使用されます。 場合によっては限外濾過装置も使用されます。

酸化剤の紹介

水中のマンガンを酸化するにはさまざまな試薬が使用されます。 しかし、主に塩素、その二酸化物、次亜塩素酸ナトリウム、オゾンです。 水のpHレベルを考慮することは非常に重要です。 pH 値が少なくとも 8.0 ～ 8.5 の水に塩素を添加すると、効果が得られるまで約 1 時間半待つ必要があります。 次亜塩素酸ナトリウムも同時に作用します。 多くの場合、処理水をアルカリ化する必要があります。 これは、酸素が酸化剤として作用し、水のpHが7単位に達しない場合に行われます。

計算によると、二価マンガンを四価マンガンに変換するには、マンガン 1 mg あたり 1.3 mg の試薬物質を摂取する必要があります。 しかし、これは理論上にすぎず、実際にはさらに多くの酸化剤が必要です。

二酸化塩素またはオゾンは、水を処理する際にはるかに速く作用します - わずか約 15 分です。 水の pH が 6.5 ～ 7.0 単位の場合にのみ当てはまります。 化学量論的な計算によれば、1 mg の二価マンガンは 1.35 mg の二酸化塩素または 1.45 mg のオゾンを消費します。 しかし、繰り返しになりますが、理論上の計算よりも多くのオゾンが必要になります。 これは、オゾン化プロセス中にマンガン酸化物がオゾンを分解するために起こります。

一般に、計算で示されているよりも多くの試薬が必要になる理由はいくつかあります。 水中でのマンガンの酸化プロセスは、多くの要因の影響を受けます。 たとえば、これは水の pH レベル、水中の有機物の存在、使用される試薬の作用時間などです。 プロセスに使用される機器に大きく依存します。 実践によると、過マンガン酸カリウムは通常 1 ～ 6 倍、オゾンは 1.5 ～ 5 倍、酸化塩素は 1.5 ～ 10 倍必要になる場合もあります。

イオン交換

イオン交換には、水の水素またはナトリウムのカチオン化が含まれます。 水に溶解したマンガン塩を効果的に除去するには、2 層のイオン交換材料で処理する必要があります。 このために、水素イオン H+ によるカチオン交換とヒドロキシル イオン OH- によるアニオン交換の 2 つの樹脂が使用されます。 これらは同時に、順番に使用されます。 この樹脂混合物は、水溶性塩を水酸化物 OH- と水素イオン H+ に置き換えます。 これらのイオンが結合すると、塩が存在せずに最も一般的な水分子が得られます。

現時点では、水からマンガンと鉄の不純物を除去するこの方法が最も有望です。 重要なのは、イオン交換樹脂の適切な組み合わせを選択することです。

蒸留

この方法は、水の蒸気への変換とその後の濃縮に基づいています。 水の沸点が100℃であることは昔から誰もが知っています。 しかし、これは他の物質でも同様であるという意味ではありません。 マンガンから水を精製するこの方法は、沸騰温度の違いに基づいています。 純粋な水は最初に沸騰し、蒸気になります。 他の元素は、ほとんどの水が沸騰して蒸発した後にのみ蒸発します。 したがって、不純物のないきれいな水が得られます。 このテクノロジーはシンプルで誰でも理解できますが、非常にエネルギーを消費します。

マンガンから水を浄化するためのフィルター

この場合、フィルターを選択するのはそれほど簡単ではありません。 ここではシステムに従って行動する必要があります。 まず、マンガンから精製する必要がある水の組成を決定します。 次に、濾過後の水質に対する最小要件を特定します。 第三に、洗浄システムを選択するときは、次の点に注意する必要があります。

    水のpHレベルに合わせて;

    水中の酸素または二酸化炭素の量。

    水中にアンモニアや硫化水素は含まれていませんか?

    給水システムの特性、つまりその性能と水圧も重要です。

この後、マンガンから水を浄化するためのフィルター材料の選択を開始できます。 その中で最も人気のあるものがいくつかあります。

スーパーフェロックス

SUPERFEROX フィルター材は、水に溶けている鉄イオンとマンガンイオンを除去し、水の濁りや色を減らすように設計されています。 濾材のベースとなるのは耐久性の高い天然素材「ピンクサンド」の表面に高級マンガン酸化物からなる触媒膜を施したものです。 SUPERFEROX の作用は、収着 (材料の多孔質構造による) と触媒酸化の 2 つの原理に基づいています。 水を濾過する際、触媒膜に存在するマンガン酸化物は、対応する水酸化物の形成を伴う二価鉄の三価鉄への酸化プロセスを加速します。 材料構造の多孔性により、水酸化第二鉄の形成が SUPERFEROX 粒子の表面と細孔内部の両方で発生し、汚れ保持能力の増加と水からの鉄除去プロセスの加速につながります。 得られる水酸化鉄は、二価マンガンを触媒酸化して、実質的に不溶性の水酸化物 Mn(OH)3 および Mn(OH)4 を形成することができます。 フィルター資源が枯渇した場合、フィルター媒体の特性を回復するには、元の水または精製水の逆流 (水と空気の混合物を使用するとより効率的) で設備を再生する必要があります。

フェロソフトB

多成分イオン交換電荷 FeroSoft は、水処理システムの問題を包括的に解決するために作成されました。 この負荷は、異なる粒度組成のいくつかのイオン交換樹脂で構成されており、硬度塩 (Ca2+ および Mg2+)、鉄不純物 (Fe3+ および Fe2+)、マンガン (Mn2+)、および有機化合物を原水から効果的に除去することができます。 この負荷は、飲料水に関する最も一般的な問題を解決するように設計されており、カントリーハウスやコテージの水処理システムでの使用に最適です。

マンガン浄水用フィルターはどこで購入できますか

訓練を受けていない人が、浄水に適したフィルターを独自に選択することは困難です。 幸いなことに、これには専門家がいます。

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ウクライナ国立科学アカデミーのコロイド化学および水化学研究所、キエフ

人間の人為的活動と水消費量の継続的な増加により、淡水源の質的劣化が生じています(1、2)。 天然水の生態学的状態のモニタリング (2-14) では、ほとんどの国の水域で生態学的最適値を何倍も超過していることが示されました。つまり、フランスの水域には鉄、マンガン、アンモニウム、フッ素化合物が広範囲に存在しています (5)。ロシア連邦（6-9、12、13）、中国（14）、クレメンチュグとウクライナの下流の貯水池に大量のマンガンが蓄積し（11）、河川流域の生態学的最適条件を3倍超えている。 プリピャチ（4）（ウクライナ、ベラルーシ）など

地表水源の質の悪化により、私たちは地下水に目を向けざるを得なくなりました。地下水の組成はより安定しており、季節変動や近隣地域の地表汚染の影響を受けず、地下水からの最も困難な汚染物質が含まれていません。水処理の視点 - 有機物、重金属、細菌、ウイルス。

しかし、ほとんどの場合、地下水は地球化学的形成条件が不十分であるため（地殻中のマンガン含有量は約 0.1%）、飲用には適していません。 地面を通る濾過による顕著な浄化効果にもかかわらず、自噴井戸から採取された水には、多くの場合、鉄、マンガン、硬度塩が多く含まれています。 同時に、その濃度は増加し、飲料水の最大許容濃度を超えるという着実な傾向があります。 マンガン、鉄、その他の金属による地下水汚染の危険は、鉱床の開発や採石場の操業によってもたらされます(6、8、9、15)。 既存のテクノロジーはこの問題を部分的にしか解決していません (16、17)。

WHO および SANPiN の規制勧告 (18、19) によれば、飲料水中のマンガンの最大許容濃度は 0.1 mg/dm3 です。 鉄 – 0.3 mg/dm3。 食品、エネルギー、エレクトロニクスなど、多くの業界の要件はさらに厳しくなっています(18、20)。

人体におけるマンガンの必要性は、通常、水や食品に含まれるマンガンの含有量によって確保されます。 マンガンの 1 日あたりの摂取量は、食品から平均 3.7 (2.2 ～ 9) mg、空気から 0.002 mg、飲料水から最大 0.064 mg です (21)。 人体のマンガン欠乏は、生殖器系、神経系、聴覚系の機能の混乱や骨格形成の障害を引き起こします(22)。

基準を超えると、人間に突然変異を引き起こす影響があります。 顕著な蓄積特性を有するマンガンは、肝臓、腎臓、脳、甲状腺、膵臓、リンパ節に蓄積します。 リスク管理戦略では、飲料水は、マンガンへの曝露源としてはわずかではありますが、他の潜在的な人体の曝露源と併せて考慮されるべきです。 飲料水や食品中の高レベルのマンガンと、幼児 (23-25) および冶金学者 (26) の神経毒性との間に強い相関関係が確立されています。この状態は「マンガン症」として知られ、多くの点でパーキンソン病 (27-27) に似ています。 29)、ギリシャの工業地帯居住者の神経症状(30)、日本居住者の精神障害、筋肉の震え(31)など。

したがって、マンガンやその他の不純物を多く含む地下水の利用は、それらを浄化する効果的な技術があって初めて可能となります。

脱マンガン化と脱鉄のプロセスは、マンガンと鉄の化合物の性質（鉱物か有機か）によって決まります。 pH、遊離二酸化炭素濃度、溶存酸素、酸化還元電位、硫化物、有機物、硬度、総塩分、溶存ガス(32-35)。

水中では、マンガンは分子、コロイド、重量の 3 つの分散領域で存在します。 分子分散 (d<1 ммк) не осаждаются, проходят через все фильтры, диализируют и диффундируют. Коллоидные системы – гидрофобные золи проходят сквозь фильтры тонкой чистки, но задерживаются фильтрами сверхтонкой очистки, заметно не осаждаются, не диализируют и весьма незначительно диффундируют, видны в ультрамикроскоп. Простые дисперсии или суспензии (d>100 mmk) はしばらくすると沈降し、透析や拡散ができず、薄い紙フィルターを通過しません。 コロイド分散液からのマンガンおよび鉄化合物は、ミセルの凝集により懸濁液の状態になります(33)。

水中にマンガンが存在するのは、マンガンによって形成される化合物の溶解度によるものです。 pH 4 ～ 7.5 では、Mn 2+ イオンが水中で支配的になります。酸化還元電位の値が高い場合、二酸化マンガンが沈殿します。pH > 7.5 では、マンガンが水酸化物またはさまざまな価数の酸化物の形で放出されます。 35、36）。 Mn(II) の溶解度は、酸化マンガンと他の酸化状態のマンガンとの平衡を制御できます。 高度に還元性の環境では、マンガン含有量は難溶性硫化物の形成に依存します(37)。 フミン化合物は、マンガンのコロイド状態 (10、11、36) と安定で酸化しにくい有機錯体を決定します。

自然条件下の地表水源では、藻類の繁殖中の光合成プロセスにマンガンが関与するため、Mn 2+ イオンの形成と酸化反応の促進を伴う光触媒還元が可能であり、これにより水中の濃度が低下します (38)。 ）。

地下水では、マンガンはほとんどの場合、可溶性の高い重炭酸塩 (0.5 ～ 4 mg/dm 3) または水酸化物の形で検出され、硫酸マンガンの形で検出されることははるかにまれです。 (10、35)。 リン酸イオンおよびいくつかの有機リガンドと錯体を形成する可能性があります (11)。 低酸素地下水では、Mn(II) が化学的または生物学的に酸化されて Mn(IV) になります (37)。 マンガンは通常、鉄を含む水に含まれます。 化学的には鉄と関係があると考えられるからです。 それらは外側の電子層の構造が同じです。

天然水の組成とその変動性を決定するさまざまな要因により、人生のあらゆるケースに適用できる、経済的に正当な普遍的な単一の方法を開発する可能性は排除されています。 現在開発されたあらゆる水処理技術が実用化されています。 多くの場合、特定の水源向けの技術を選択する場合、それぞれに長所と短所の両方があるため、いくつかの方法が組み合わされます。

鉄とマンガンの除去は、各成分の特定の抽出を考慮して、単一の技術内で解決されることがよくあります (33)。 鉄とマンガンの二価イオンはそれぞれ三価と四価の状態に酸化され、反応生成物は液相から分離されます（コロイド化合物の凝固と、吸着、化学吸着、または接触酸化の結果として沈降タンクまたはフィルターに滞留することによって） ）（29、39-41）。 粉砕された玄武岩および玄武岩砂利 (2)、珪砂、ドロマイト、炭酸カルシウム、大理石、酸化マンガン (IV)、無煙炭、ポリマー材料 (35) がフィルター材料として使用されます。

酸素による可溶性 Mn(II) の酸化は、可溶性 Fe(II) の酸化よりもはるかにゆっくりと起こります。 Mn(II) は、単に水を曝気するだけでは酸化できません。 プロセスをスピードアップするために、触媒作用の特殊な粒状充填物が使用され、これにより酸化が起こり、同時に酸化された物質が分離される(42-46)。

真空排出 (47) または深部曝気 (29、39)、高圧下 (48)、地下水の人工酸素飽和 (49、50) による空気酸素による無試薬酸化により、CO 2 、H 2 S、そこからCH 4 を注入すると、環境が還元から酸化に変わり、酸化還元電位が250～500 mVに、pHが7以上に上昇します。 Fe(OH)3 の層が形成され、その表面に Fe(II)、Mn(II) イオンおよび分子状酸素が吸着されます。 後者は、通常の条件下で溶解した鉄およびマンガンイオンを酸化して、わずかに溶解する鉄およびマンガンオキシ水和物にし、これは濾過によって容易に分離される。 二酸化マンガンまたは他の触媒活性物質を砂フィルターに添加すると、水に溶けた空気によってマンガンの触媒酸化と沈殿が可能になります (51)。

フィンランドの会社が開発した Viredox 法を使用して空気を酸素で酸化すると、空気中の酸素で飽和した水の総流量の約 10% が、半径 5 メートルの円形に配置されたいくつかの吸収井を通って帯水層にポンプで戻されます。生産井 (52, 53 ) の周囲 10 m。 生化学的および化学的プロセスの結果、マンガンは不溶性になり、帯水層に沈殿します。 しかし、この方法の単純さと費用対効果にもかかわらず、マンガンからの水の適切なレベルの浄化が常に保証されるわけではなく、帯水層が詰まる危険性が生じます。 明らかに、この方法は水文地質学的に正当な理由がある場合にのみ使用できます。 これはコンセプシオン湾とその隣接する大陸棚の地下水に対して行われており (54)、この方法により適切な水の脱マンガン深さが確保されました。

化学酸化は塩素およびその誘導体、オゾン、過マンガン酸カリウムなどを用いて行われます。

塩素を使用すると、鉄とマンガンが除去され、硫化水素が破壊され、脱色されます (最適 pH > 4) (55-57)。場合によっては洗浄と消毒を組み合わせます (pH 8) (57)。 塩素ガスの重大な欠点は、その輸送と保管に対する安全要件の増加と、クロロホルム、ジクロロブロモメタン、ジブロモクロロメタン、ブロモホルムなどのトリハロメタン (THM) の生成の可能性に関連する潜在的な健康リスクであると考えられています (58)。 分子状塩素の代わりに次亜塩素酸ナトリウムまたは次亜塩素酸カルシウムを使用すると、THM 形成の可能性は減少しませんが、著しく増加します (55、59)。

水の脱マンガン技術が知られており、これは深部曝気と塩素の組み合わせ作用を利用し、酸化剤および溶存酸素の酸化作用の触媒として作用する(20)。

最も強力な既知の天然酸化剤はオゾンであり、塩素含有トリハロメタンを形成せず (60、61)、pH 6.5 ～ 7.0 で 10 ～ 15 分間 Mn(II) を酸化します (30、62、63)。

しかし、オゾンは化学活性が非常に高い不安定な化合物であり、副生成物（アルデヒド、ケトン、有機酸、臭素含有トリハロメタン、臭素酸塩、過酸化物、ブロモ酢酸）を生成します。 副産物の除去には追加のフィルターが必要となるため、初期の設備コストとその後のプラントのメンテナンスコストが高くなります(64)。 オゾン化によるドニエプル川の水のマンガン(II)からの浄化の有効性を調べる研究では、水のオゾン化とその後の凝集剤による処理、沈殿およびろ過を組み合わせることによってのみ、マンガンからの水の必要な浄化度が達成されることが示されました。ただし、接触凝固の場合は砂フィルター、二層フィルター、またはカーボンフィルターが使用されましたが、その有効性はオゾンおよび凝固剤の用量には依存しませんでした(65)。 オゾン処理は、紫外線と組み合わせて使用​​することもできます (66)。

効果的かつ技術的に簡単な方法は、過マンガン酸カリウム (67) を酸化剤として使用することです。これにより、Mn(II) が酸化されて、難溶性の酸化マンガン MnO(OH) 2 になります。 大きな比表面積（約 300 m 2 /g）を有する酸化マンガン MnO 2 の微細な綿状の沈殿物は、有機化合物の一部を効果的に吸着し、凝固プロセスを強化し、pH 5 ～ 11 の範囲で反対の電荷を持ちます。凝固剤の加水分解生成物 - 水酸化アルミニウムまたは水酸化鉄の使用量(35)。

マンガンと鉄（これらの金属の化合物のコロイド形態を含む）が一緒に存在すると、低温、低アルカリ度、水の硬度が低下する条件下で、KMnO 4 と H 2 O の連続処理によってその精製度が増加します。 2(40)。 H 2 O 2 を使用したナノ濾過は、最も効果的で最も安価な方法として推奨されています (68)。

鉄塩は、H2O2 を使用した脱マンガン化プロセスに触媒効果をもたらします (69)。 Ｈ ２ Ｏ ２ が酸化剤、Ｆｅ ２＋ が触媒であるフェントンプロセス（７０）、およびＵＶ放射をさらに使用する修正フェントンプロセス（６６）が知られている。

酸化試薬がポンプで汲み上げられる井戸内で地下水汚染物質の酸化分解を直接実行し、反応生成物や過剰な試薬を地下水の流れによって輸送することが実践されている(71)。

生物学的方法は水の浄化に広く応用されています (35、72、73)。 マンガンを消費するバクテリアなど マンガニクス菌, メタロゲニウム・ペルソナタム、カウロコセウス マンガニファー、Leptothrix lopholea、Leptothrix echinata (35, 75, 76) ペドミクロビウムマンガニクム(77)、シアノバクテリア ( シアノバクテリア）（78、79）。 水からのマンガンの同化の結果、多量のマンガン酸化物を含む多孔質塊が形成され、これがMn(II)の酸化の触媒として機能する(75)。 鉄、マンガンの含有量、その他のイオンの存在に応じて、さまざまなタイプのフィルターが使用されます (35、80)。 2段式(74)、スロー(81)など

細菌を固定化するための媒体として、ミネラルに加えて、水に不溶で微生物の作用に耐性があり、天然のバイオセノースを確保するために最大限に発達した表面を有する合成繊維が使用されます(82)。 海洋植物のズモリン (Zostere L.) は、元の形または化学的に修飾された形で、高い吸収能力を持ち、生体吸着剤として使用されます (83)。 アルコール生産および乳製品工場の生物学的処理施設のバイオセノーシス (84)

鉄とマンガンを生物学的に除去する方法の効率は、地下水の化学的処理よりも著しく低い(73、85)。

鉄またはアルミニウム塩による凝固はマンガンの除去に満足のいく結果をもたらしますが、アルミニウムの使用は必然的に残留アルミニウムによる水の汚染を引き起こし、人骨のカルシウムを置き換えます(29)。

塩化第二鉄と過酸化水素を組み合わせ、その後限外濾過を行うと、有機炭素含有量の高い水から鉄とマンガンが効果的に除去されます (86, 87)。 酸化剤 (二酸化塩素と過マンガン酸カリウム) で前処理すると、洗浄の質が向上し、凝固剤の使用量が減ります (88)。

チタン凝集剤（凝集速度が高い）を使用すると、沈殿物の量を減らし、試薬の導入量を減らすことができるため、残留チタンによる二次汚染のレベルを減らすことができます。

アルミニウム - シリコン凝集剤 - 凝固剤は、pH = 5.5 ～ 10 の範囲で作用し、遷移金属および重金属のイオンを除去し、それらを不溶性ケイ酸塩に結合します (89)。 電気凝固により、鉄やマンガンの化合物だけでなく、ケイ酸の形のシリコンも除去できます (90)。 マンガン除去の効率は、プロセス時間が増加するにつれて増加します。これは、MnO 2 との自己触媒反応の存在と、予備凝固を受ける有機成分の濃度の増加によって説明されます (91)。

ポリリン酸塩による水処理は、水から可溶性マンガンと鉄を除去する方法として検討されています(92)。

水処理ラインにおける脱マンガンの最終段階として、限外濾過とナノ濾過が使用されます (93-95)。 膜を使用すると、細かく分散したコロイド状の不純物、高分子、藻類、単細胞微生物、嚢胞、細菌、0.1 ミクロンを超えるウイルスを保持できます。 装置を適切に使用すれば、化学物質を使用せずに水を浄化し、消毒することができます。

0.4 ～ 5.7 mg/L の範囲の Mn 濃度はほぼ完全に除去されます (96)。 孔径 0.1 μm の中空糸膜では、pH >9.7 で >93% の Mn が除去されます (97)。 膜の本来の性能を回復するには、年に数回、特殊な酸性およびアルカリ性試薬を使用して膜装置を化学的に洗浄し、蓄積した汚染物質を除去する必要があります。 さらに、このようなフィルターには懸濁物質を比較的多く含む水を供給することができません。 アニオン性界面活性剤は、水に添加されると、膜の細孔サイズよりもはるかに大きなサイズのミセルを形成します。 金属イオンはこれらのミセルと錯体を形成し、濾過中に 99% 以上保持されます。

金属イオンに加えて、キレート膜やポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフッ化ビニリデン、セルロース、再生セルロースなどで作られた膜を使用すると、他の汚染物質も効果的に除去できます(98, 99)。 合成（ポリアミド、ポリエステル、芳香族ポリアミド、ポリアクリレート）、生物学的（タンパク質、カロゲン）材料、および活性炭で作られた膜は、その効果において逆浸透膜と同様です（大きな陰イオン、Ca、Mg 陽イオン、重金属イオン、大きな有機物を保持します）化合物）であると同時に、ナトリウム、カリウム、塩素、フッ素の小さなイオンに対する透過性が高くなります。 ナノファイバーをベースにした膜はより高い性能を持っています (100)。 地表水や地下水から重金属イオンを抽出するために、山の玄武岩を基にして作られたフィルターエレメントを形成する根本的に新しい方法が開発されました(101)。

水を深く軟化し、マンガンと鉄を除去すると同時にイオン交換法を使用することをお勧めします (102)。 このプロセスは、水の軟化中にナトリウムの陽イオン交換電荷または水素の陽イオン化を通して濾過することによって実行されます。 有機陰イオン交換体を使用すると、触媒媒体フィルター (103) では除去されなかった有機化合物に結合した少量の鉄を回収できます。

米国を含む多くの国では (104、105)、マンガン陽イオン交換体を使用してマンガンを除去する方法が普及しています。 マンガン陽イオン交換体は、塩化マンガンと過マンガン酸カリウムの溶液を連続して通過させることによって、ナトリウム型の陽イオン交換体から調製されました。 この場合に起こるプロセスは、次の反応で表すことができます。

2Na[Cat]+MnCl2 –>

Mn[Cat] 2 +2NaCl

Mn[Cat]+Me + +KMnO 4 –>

2Me[Cat]+2MnO 2 、

どこ 私+– カチオン な+または K+.

過マンガン酸カリウムはマンガンを酸化して酸化マンガンを形成し、これが陽イオン交換体粒子の表面に膜として堆積します。 陽イオン交換体の膜は過マンガン酸カリウム溶液で再生（復元）されます。 マンガン陽イオン交換体の再生における過マンガン酸カリウムの消費量は、除去されたマンガン 1 g あたり 0.6 g です (106)。 この方法によるマンガン含有量は 0.1 mg/dm3 まで低減されます。 マンガン陽イオン交換体を使用してマンガンを除去する方法は、コストが高いため、国内では実用化されていない。

飲料水の調製における地表水と地下水の脱マンガンの問題の状況の分析は、収着法の徹底的な開発と見通しを示しています(107-109)。 これらはよく制御されたプロセスであり、非常に広範な性質の汚染物質 (化学的安定性に関係なく) をほぼすべての残留濃度まで除去することができ、二次汚染物質を引き起こすことはありません。

吸着剤は、天然または人工起源の発達したまたは特定の表面を持たなければなりません (10)。 収着プロセスは、バルク垂直フィルターに充填する付着容積濾過の方法によって実行されますが、重要な位置は粒状充填フィルターに与えられます (2)。

現代の理論的概念によれば、最大の保持能力は、粒子と水との接触面が最大で流体力学的揚力が最小、さらに粒子間および開放気孔率が最大である荷重によって保持されます。 さらに、酸性、アルカリ性、中性の環境における機械的摩耗に対する耐性が向上する必要があります (110-113)。

工業用微多孔性吸着剤には通常、有効半径の細孔があります。<1,5¸1,6 нм и с позиций современной технологии они могут быть названы ультрананопористыми. Именно такие адсорбенты обеспечивают высокую энергию и селективность адсорбции (114).

歴史的に、吸着剤の使用は微孔性炭素材料、つまり活性炭と関連付けられていました。 最近まで、飲料水の精製に最適な吸着剤は活性炭 (AC) で、その中には最高の米国産粒状ココナッツ活性炭 (GAC) も含まれていました。 石炭は、多くの有機汚染物質、残留塩素、さまざまな形の有機炭素、重金属イオン (115 ～ 118) など、幅広い種類の不純物から水を浄化します。 しかし、その吸着能力と資源は小さい。 これは高価な材料であり、攻撃的な環境では耐性が低く、バクテリアがよく増殖し、再生が必要です (107、108、119)。 Mn 2+ カチオンから水を浄化するために、活性炭の表面に過マンガン酸カリウムが含浸されます (120、121)。

飲料水を浄化するには、スルホン化石炭またはその酸化物 (122)、「Puralat」ブランドの破砕無煙炭 (最高の炭化度、95% の炭素を含む石炭) およびさまざまな方法で酸化したその改質物 (116、123)も使用されます。

さまざまな前駆体から得られ、さまざまな方法で酸化された石炭およびカルボン樹脂上の、水溶液からの Cu 2+、Ni 2+、Co 2+、Zn 2+、および Mn 2+ の吸着の研究により、材料の選択性が示されました。方法や酸化状態、前駆体や吸着剤の種類、細孔構造には依存しません(124)。

科学技術の最新の成果は、高反応性の炭素混合物を含むフィルター - USVR (94, 125) です。 水を不溶性不純物や微生物から十分に浄化し、石油製品やエーテル可溶性物質を最大許容濃度未満のレベルまで吸収し（浄化係数 1000 以上）、有機および無機の多くの陽イオン（銅、鉄、バナジウム、マンガン）を効果的に除去します。陰イオン (硫化物、フッ化物、硝酸塩) は、浮遊粒子の濃度を 100 倍以上減少させます。 HRCM に含まれるナノ構造は、グラフェン (六角形に配置された炭素原子)、ナノチューブ、ナノリング、ナノフラクタルです。 部分的に壊れた共有結合は、HRCM の塊の炭素六角形の周囲に沿って膨大な数の不飽和原子間炭素結合を形成します。 非常に幅広い物質群（すべて不溶性不純物と一部の水溶性不純物）と接触した不飽和原子間炭素結合（フリーラジカル）は、それらを塊の中に保持し、水分子の通過を可能にします。 HRCM は、フリーラジカルによる不純物を分子レベルと原子レベルの両方で、化学反応を起こさずに、また純粋に機械的に保持します。

HRCM は、AlO(OH) ナノファイバーや他の酸化物や水酸化物の非繊維相を含むナノマテリアルの代表であり、Ni 2+、Fe 2+、Mn 2+、Zn 2+、As 3+ の除去に効果的な吸着剤です。 、5+ アニオンとして、Cr 6+ (94)。 ただし、水の不溶性不純物はよく浄化しますが、可溶性不純物は実際には除去できません。

水の浄化に適した新しく有望な吸着材料は、ほとんど研究されていませんが、天然鉱物シュンガイト (126-130) です。 シュンガイトは、非結晶状態の炭素 (シュンガイト) 物質が飽和した先カンブリア時代の岩石です。 それらは、鉱物ベースの組成（アルミノケイ酸塩、ケイ質、炭酸塩）とシュンガイト物質の量が異なります。 2 番目の基準によれば、それらは低炭素 (最大 5% C)、中炭素 (5 ～ 25% C)、および高炭素 (25 ～ 80% C) に分類されます。 これらは、非晶質炭素マトリックス中にサイズ約 1 ミクロンの高度に分散した結晶性ケイ酸塩粒子が均一に分散した、珍しい構造を備えた天然の複合材料です。

1100℃の温度で焼成されたシュンガイトは、沿岸取水井のフィルターカセットの充填材として使用されます。 有望なシュンガイトベースの材料は、500 ～ 550℃で 2 ～ 3 時間焼成することによって得られる、軽量の粒状および塊状の材料 (ただし、吸水率が 10 ～ 13% である場合) であり、その結果、独立気泡シュンガイト顆粒が得られます。形成されました。

頁岩およびその熱処理生成物は、重金属カチオンおよび重油留分に対して吸着特性を持っています(131)。 頁岩は、鉱物が平行（層状）に配置された岩石です。 組成は、方解石、ドロマイト、水雲母、モンモリロナイト、カオリナイト、長石、石英、黄鉄鉱などの鉱物部分が大半を占めます。有機部分（ケロジェン）は岩石塊の 10 ～ 30% を占め、最高品質の頁岩のみに含まれます。 50-70%に達します。 それは、その細胞構造を保持した（タロアルギナイト）または失った（コロアルギナイト）原生動物藻類の生化学的および地球化学的に変換された物質によって表されます。 高等植物の改変された残骸（ビトリナイト、フサイナイト、リポイジン）が不純物として存在します。

最近、重金属化合物から水を浄化するために、天然および人工起源の非炭素吸着剤である鉱物アルミノケイ酸塩（さまざまな粘土、オポカ、ゼオライト、シリカなど）がますます使用されています。 このような吸着剤の使用は、その選択性、かなり高い吸着容量、一部の吸着剤の陽イオン交換特性、比較的低コスト、および（現地の材料として）入手しやすいためである(107、108、132-135)。 鉱物の種類に応じてさまざまな大きさの微細孔が発達した構造が特徴です。 これらは、発達した比表面積、高い吸収能力、環境の影響に対する耐性、反応を促進する能力を備えており、修飾中にさまざまな化合物を表面に固定するための優れた担体として機能します (136、137)。

これらの材料への汚染物質の吸着機構は非常に複雑で、炭化水素鎖とケイ酸塩微結晶の発達した表面とのファンデルワールス相互作用や、帯電し分極したソルビン酸分子とH + およびAlを含む吸着剤表面の正に帯電した領域とのクーロン相互作用などがあります。 3+イオン。 特定の条件下では、粘土材料はアルボウイルス、ミクソウイルス、エンテロウイルス、植物ウイルス、バクテリオファージ、アクチノファージなど、研究されているほぼすべてのウイルスを効果的に吸着します。

したがって、オポキ（粘土質の物質、生物の骨格部分、石英の鉱物粒子、長石などの混合物を含む非晶質シリカで構成される微多孔質の岩石）は、「黒い砂」よりも 1.5​​ 倍を超える吸着容量を持っています (138)。

活性アルミノケイ酸塩吸着剤「Glint」は、含有量 (mg/dm 3): Fe 2+ – 8.1、Fe 2+ – 8.1; Mn 2+ – 7.9; H2S – 3.8 (135)。 複合フミン-アルミナ-シリカ吸着剤の吸着容量は、Fe 3+ および Mn 2+ については 2.6 mmol/g、Cr 3+ については 1.9 mmol/g に達します (139)。

粘土鉱物のモンモリロナイト、マイカ (140)、および改質シリカ (141) は、浄水技術での用途が見出されています。

層状構造 (142) を持つ水雲母のグループに属する鉱物であるバーミキュライトは、中性のキトサン-フェロフェリシアン化物錯体で化学修飾されており、さまざまな性質の金属イオンや染料を吸着します。

天然ゼオライトは、独特の吸着、イオン交換、触媒特性を持っています。 ゼオライトは、イオンと水分子が占める空隙を含む骨格構造を持った含水アルミノケイ酸カルシウムであり、これらは大きな自由度を持ち、イオン交換と可逆的な脱水につながります。 ゼオライトの構造内の空隙とチャネルは、鉱物の総体積の最大 50% を占めることがあり、これによって吸着剤としての価値が決まります。 酸素原子の環によって形成されるチャネルの入口開口部の形状とサイズによって、ゼオライト構造の空洞に侵入できるイオンと分子のサイズが決まります。 したがって、その 2 番目の名前はモレキュラーシーブです。

ゼオライトの主な構成単位は、酸素架橋によって結合されたケイ素 - 酸素 (SiO 4) およびアルミニウム - 酸素 (AlO 4) 四面体です。 四面体の中心にはシリコン原子とアルミニウム原子が含まれています。 アルミニウム原子は 1 つのマイナス電荷を持っています（ スプ3これは通常、アルカリまたはアルカリ土類金属カチオンの正電荷によって補償されます。 30 種類以上の天然ゼオライトが知られています (143)。

天然ゼオライトは、界面活性剤、芳香族および発がん性有機化合物、染料、殺虫剤、コロイド状および細菌汚染物質から水を浄化するために、粉末およびフィルター材料の形で使用されます。 ゼオライトは、水からセシウム、ヒ素、ストロンチウムを抽出するための選択フィルターとして機能します (144)。 Tovuz 鉱床 (アゼルバイジャン) からのゼオライト - クリノプチロライト グレード (Na 2 K 2 1OAl 2 O 3 10SiO 2) は、事前にバリア型の放電にさらされた地下水を鉄とマンガンから浄化するために使用することに成功しました (145)。 ゼオライトは、工業用および家庭用フィルターで HRCM およびジエチルアミノエチルセルロース添加剤とともに使用できます (146)。 広く知られているフィルター材は、ゼオライト（海緑石ナトリウム）をベースとしたマンガングリーンサンド（生砂）で、酸素源となる塩化マンガン溶液で前処理し、二価のマンガンイオンと鉄イオンを三価に酸化して沈殿させます（ 103）。

天然ゼオライトは機械的強度が高いため、吸着剤を造粒する作業が不要となり、合成ゼオライトに比べて数分の１のコストで吸着剤を使用することができます。 ゼオライトの吸着容量は、水温の上昇とともに増加します (147)。

マンガンおよび鉄イオンに関連して、天然および変性鉱物 – ブルーサイト、ロードクロサイト、キシロメラン – には吸着特性と触媒特性があります (148)。

ブルーサイトは、同形の不純物である Fe (フェロブルーサイト) または Mn (マンガノブルーサイト) を含む鉱物、水酸化マグネシウムです。 ブルーサイトの結晶構造は通常、層状です。 OH イオンは緻密な六角形の充填を形成し、各層は (0001) 面に平行な 2 枚の平らなシートで構成されます。 ヒドロキシルイオン間の八面体空隙は Me イオンで満たされており、6 重配位 (一方のシートの 3 つの OH イオンともう一方のシートの 3 つのイオンに関連付けられている) を持ちます。 ゼオライトを超える天然ブルーサイト Mg(OH) 2 の吸着特性の技術的利点は、天然水および廃水の浄化のための有望な技術の活性吸着剤として証明されています (149)。 天然鉱物を 400 ～ 600 ℃ で熱変性すると、吸着剤の脱水中に表面構造変化が起こり、二価の鉄の存在下でマンガンイオンに対するブルーサイトの吸着活性が増加します (150)。 超音波処理により、ブルーサイトへの金属吸着の反応速度が強化されます。 金属の脱着と吸着剤の再生は、塩酸とアンモニアの溶液で処理することによって効果的に行われます (151)。

触媒特性を備えた粒状媒体によるろ過は、現在マンガンから水を精製する最も有望な方法と考えられています。 原水に含まれる２価のマンガンイオンは、触媒の存在下、空気中の溶存酸素により酸化され、不溶性のマンガン化合物となり、担持層により分離される。

触媒はほとんどの場合、マンガンの高級酸化物として機能し、何らかの方法でフィルターの粒状マトリックスに適用されます (152-158)。 マンガンまたは酸化鉄のフィルムを天然由来のマトリックス (石英砂、ドロマイト、膨張粘土、アルミノケイ酸塩、天然および人工ゼオライト、またはその他の材料) に適用するか、これらの酸化物を構造に導入します。 このような負荷の粒子では酸化が発生し、同時に酸化物質が保持されます。

水に含まれる酸素は、水をバーム、グリーンサンドなどの触媒装入物に通すときに少量の鉄を酸化するのに十分です。 結果として生じる水酸化物は充填層上に残ります。 水中に酸素が存在しない場合、粒子の表面から鉄とマンガンの酸化物が還元されるため、鉄の酸化が起こります。

マンガンは、その形態に関係なく、井戸水と水道水の両方から高濃度で除去されます。 同時に、浮遊粒子と天然有機物が水から除去されます (159)。 酸化物が粒子から洗い流されると、触媒の効率が低下します。 マンガンとともに鉄も水中に存在する場合、pH レベルは 8.5 を超えてはなりません。 粒度の高いロードの中には復元する必要がないものと、復元する必要があるものがあります。 したがって、Birm は物理的磨耗の影響を受けにくく、幅広い原水温度にわたって効果を維持します (29)。 逆洗により酸化物を除去します。

可溶性マンガンを酸化マンガンに酸化するプロセスの触媒特性は、炭酸塩型マンガン鉱石を装入し、400〜600℃で少なくとも30分間熱変性することによって保持されます。 装填には化学的再生が必要ないため、プロセスが簡素化され、コストが削減されます (160)。

酸化物タイプのマンガン鉱石および熱変性マンガン酸化物に基づく無機イオン交換体 (III、IV) も触媒特性を持っています (161-163)。 既知のフィルター材料には、少なくとも 80% の二酸化マンガンを含む天然鉱物 (鉱石) と、その表面に酸化マンガンが含浸されている石灰石という 2 つの成分が含まれています (164)。

粉砕した軟輝石から充填し、圧力下で空気を導入することにより、Mn 2+ と NH 4 + (165) を組み合わせて除去できます。 このプロセスは、フィルター反応器のプロファイルに沿ったすべてのゾーンに酸素が浸透するため、効果的です。 マンガン (III、IV) 酸化物とチタン (III、IV) 酸化物の混合物をベースとした無機吸着剤は、吸着特性 (交換容量) が増加し、性能特性 (ケーキング特性) が改善されています (166)。

サイロメランは、マンガンおよび/または鉄を酸化して難溶性酸化物にするための触媒です (167)。 最大許容濃度制限内で保証された浄水品質を提供し、石灰処理操作と濾材のより経済的な洗浄モードを排除することでプロセスを簡素化し、コストを削減します。

国産触媒床材MZhFとDAMFは、炭酸カルシウムと炭酸マグネシウムを含む天然素材ドロマイトをベースに作られています。 これらは水の pH を調整し、鉄除去プロセスに最適な弱アルカリ性反応を維持する固体緩衝システムです。

ドロマイトは通常、理想的な化学式 CaMg(CO 3) 2 を持つ複炭酸塩鉱物です。 CaCO 3 はモル体積が小さいため、炭酸カルシウム (方解石) の置換によって形成され、細孔の形成と持続によって形成されると考えられています (168)。 ドロマイトを濾材として使用する見通しについては (168-171) で報告されています。 「流動床」条件下で 700 ～ 800℃に加熱されたドロマイトは、水からの金属の抽出を強化します (172-174)。 ドロマイトをベースとした吸着剤は、空気雰囲気中 500 ～ 900 ℃で 1 ～ 3 時間焼成され、二価マンガン イオン (Mn 2+ ~ 0.01 ～ 0.2 mol/dm 3) を含む溶液で処理され、高い吸着容量を持ちます。能力を持ち、水をマンガンと鉄から衛生基準で許可されている値よりもはるかに低い値まで効果的に浄化します(175)。

ボルシェベレジンスキー鉱床からの炭酸塩岩は、マグネシウム塩 (176) で収着能力を高めるために処理されており、収着剤として使用できます。

ウクライナ国立科学アカデミーのコロイド化学および水化学研究所で現在実施されている研究で示されているように(177)、ニコポール鉱床(ウクライナ、ドネプロペトロウシク地域)の酸化炭酸マンガン鉱石から非常に有望な吸着触媒が得られる。 ４５０～８００℃の温度で熱処理し、続いて０．２～０．５重量％の濃度の過マンガン酸カリウム溶液を用いて改質する。 ムカチェヴォ市（Mn 1.77～1.83 mg/dm 3）と村のチェルヌィシェフスキー取水口の既存井戸での地下水脱マンガンの過程で合成された吸着剤の大規模試験。 キエフ地方、ルサノフ。 (Mn 0.82-0.88 mg/dm 3) は、その高い収着能力と水からマンガンを完全に抽出できる可能性を示しました。

磁気特性を備えた高度に分散された吸着剤の使用の見通しに関する報告があります (178,179)。 試薬を使用しない磁気収着法では、水が細かく分散された常磁性材料と混合され、金属イオンと錯体を形成します。 その後、高勾配磁場で処理するか、一定レベルの磁化を備えた細い鋼線の層で濾過することにより、形成された複合体が除去されます。 pH シフト法: 精製段階前の精製水の pH は局所的に変化しますが、汚染物質はさまざまな収着精製段階で堆積し、環境の pH を逆に変化させることによって再生されます。

天然水のさまざまな脱マンガン方法に関する多数の報告があるにもかかわらず、それらは二価マンガンイオンの四価状態への酸化と、主に吸着現象の結果としてのフィルター媒体上での液相からの反応生成物の分離に基づいています。 、化学吸着または触媒酸化。 近年の研究が示しているように、精製水からマンガン化合物を除去するための最も有望なフィルター材料は、無機化合物で熱的または化学的に修飾された天然鉱物です。 ウクライナにおける地下水利用のニーズの高まりを考慮すると、これらの目的のために安価な国産原料（例えば、ニコポール鉱床の酸化炭酸塩鉱石、トランスカルパチアのクリノプチロライトなど）を使用することは、その効率と利点の両方の点から興味深いものである。経済的な観点から。

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