Нитраты и нитриты

Содержание статьи

1. Чем опасна и для чего нужно очищать воду от нитратов?

2. Типы фильтров для очистки воды от нитратов

2.1. Фильтр для очистки воды от нитратов методом ионного обмена

2.1.1. Описание принципа действия.

2.1.2. Область применения.

2.2. Очистка воды от нитратов методом обратного осмоса

3 Сравнение фильтров для очистки воды от нитратов методом ионного обмена и методом обратного осмоса

1. Чем опасны нитраты и для чего нужно очищать воду от нитратов?

Современное состояние нашей планеты всё больше вызывает беспокойство, так как техногенное воздействие на окружающую среду приводит к тому, что в природе практически не осталось мест, не тронутых хозяйственной или промышленной деятельностью человека.

С одной стороны, это оправданное вмешательство: население планеты увеличивается - увеличивается и потребность в добыче ресурсов. С другой же стороны, это ведет за собой необратимые изменения климата, ландшафта, флоры и фауны. Она из основных причин таких изменений – загрязнение мирового океана. Весь запас воды на планете так или иначе подвергся антропогенному воздействию, в том числе и внутренние воды, которые находятся глубоко под землей.

С чем связаны основные факторы загрязнения окружающей среды? Прежде всего, это нитраты – соли азотной кислоты, которые попадают в почву благодаря сельскохозяйственной, промышленной и бытовой деятельности.  Чтобы уточнить сферу их применения, отметим, что нитраты используются при изготовлении удобрений (в особенности селитры – самого распространенного удобрения), пиротехники, в фармацевтической и пищевой промышленности (добавки в колбасных изделиях), а так же нитраты входят в состав ракетного топлива. Как видим, сфера применения солей азотной кислоты поистине всеобъемлющая. И именно широкое распространение делает их такими опасными, в особенности если учесть тот факт, что в воде их нельзя увидеть глазом и почувствовать на вкус.

И если для растений азотная кислота служит для построения хлорофилла – питательного вещества, то в организме человека нитраты преобразуются в нитриты и нитрозамины, которые могут явиться причиной серьезных проблем со здоровьем.

Нитраты генерируют в крови человека метгемоглобин – это измененный белок крови, в котором происходит окисление железа. В норме железо, содержащееся в гемоглобине, не окисляется, поэтому процесс насыщения крови кислородом происходит естественно. При повышенном содержании метгемоглобина кровь перестает в полной мере обслуживать потребность организма в кислороде, в результате чего возникает так называемое «кислородное голодание» - гипоксия. На ранних стадиях гипоксия вызывает быструю утомляемость, постоянную сонливость, отсутствие физических сил. Впоследствии развиваются регулярные головные боли.

Сердечно-сосудистая система, перекачивающая по организму засоренную кровь, не может в полной мере справляться со своей работой, поэтому образуются тромбы, которые могут привести к инсульту.

Помимо этого, нитриты и нитрозамины разрушают зубную эмаль, повреждают состояние пищеварительной системы и оказывают воздействие на эндокринную систему, что в свою очередь нередко ведет за собой появление раковых новообразований – главной болезни XXI века.

Учитывая, что наше биологическое устройство совпадает с устройством братьев наших меньших, опасно давать воду с нитратами домашним животным, тем более, что для них вода подается сырой, не прошедшей тепловую обработку. Через молоко коровы, употреблявшей некачественную воду и траву, выращенную на «нитратных полях», и через её мясо в организм человека так же поступают нитраты. Таким образом, мы имеем повсеместное распространение нитратов в жизни человека.

Примечателен и тот факт, что механизмы защиты от нитратов формируются в нашем организме только к годовалому возрасту, до этого времени ребенок особенно сильно подвержен воздействию азотной кислоты.

Имея поистине впечатляющие масштабы проблемы, можно сделать вывод о том, что борьба с поступлением нитратов в рацион питания – задача каждого здравомыслящего и заботящегося о своем здоровье человека.

Почему государство не исключает из использования сельхоз промышленности селитру? Потому что это одно из самых дешевых удобрений, к тому же в рамках ПДК она не опасна, однако злоупотребления на местах приводят к тому, что в целях добиться более высокой урожайности, объемы селитры превышают предельно допустимые. В результате азотная кислота проникает в землю, а из неё – в подземные воды, либо смывается дождями в реки. Так или иначе – нитраты оказываются в наших с вами кранах.

Летом 2019 года по всей России прокатилась волна новостей, связанных с массовой гибелью медоносных пчел. Как выяснилось, виной тому послужило превышение допустимого уровня использования нитратосодержащих пестицидов. Это яркий пример того, как природа реагирует на вмешательство в её жизнь: и если о гибели пчел можно привести конкретные цифры, то о количестве людей, пострадавших от нитратов, попадающих в организм в том числе и из воды, точных сведений нет.

2. Типы фильтров для очистки воды от нитратов

Чтобы приступить к разбору способов очистки воды от нитратов, стоит иметь ввиду тот факт, что в чистых природных источниках, которые можно взять за эталон, нитратов содержится менее 2 миллиграммов на литр, в то время как допустимая концентрация нитратов в питьевой воде составляет 45 миллиграммов на литр.

Можно ли считать этот показатель допустимым? Учитывая возможные риски, каждый сам решает для себя, устроит ли его такая питьевая вода, или нет. Следуя статистике заболеваемости сердечно-сосудистой системы и новообразований, можно говорить о том, что этот индекс неоправданно завышен.

2.1. Фильтр для очистки воды от нитратов методом ионного обмена

2.1.1. Описание принципа действия

Ионообменный фильтр – это устройство регенерации воды, в основе которого - фильтр из ионообменного материала. Как следует из его названия, этот фильтр задерживает только нитраты, не разрушая полезных составляющих, присутствующих в воде.

В качестве фильтра может быть использован один из трех ионных материалов:

- ионообменная смола;

- волокнистая ионообменная структура;

- ионообменный материал Арагон.

Все эти материалы обладают необходимым запасом ионов – как надежно «сросшихся» с материнским материалом, так и противоионов – молекул, способных к обмену между фильтруемым веществом. Таким образом, ионный материал выполняет сразу две функции: заменяет вредоносные и тяжелые вещества безвредными и «цепляет» на свои ионы нитраты, не оставляя их в воде.

По типу фильтруемого материала иониты могут быть нескольких видов:

- амфолиты;

- катионы;

- анионы;

- селективные иониты.

У каждого вида – своя роль. так, селективные иониты способны деструктуризировать только избранные виды вредоносных веществ и, удаляя нитраты, селективные ионы не удалят прочие молекулярные структуры. Амфолиты позволяют вести беспрерывный процесс очистки за счет возобновляемости ресурсов собственного присутствия, а аниониты рассчитаны на строго выверенный процент очистки, после которого их служба подлежит замене.

Исходя из специфики всех этих факторов, можно сделать вывод о том, что фильтр ионного обмена – многовариантное устройство, способное выполнять определенные цели и добывать воду нужной чистоты. К примеру, говоря о различных нуждах хозяйственной деятельности, мы можем подразумевать, что вода, потребляемая в качестве питья, и вода, в которой можно стирать вещи – это разные по качеству жидкости. Соответственно, для каждой из них может послужить определенный фильтр ионного обмена.

Помимо нитратов, ионообменный фильтр освобождает воду от кальция, магния, железа, тяжелых металлов, карбоносодержащих веществ. Все негативные скопления выводятся через отдельную трубку в специальный резервуар, проходя перед этим деструктивную очистку, то есть разлагаясь на относительно безопасные соединения, подлежащие удалению.

Важно учитывать тот факт, что в результате работы ионосодержащего фильтра необходимо точно и вовремя восполнять ресурсы ионного материала. Это можно делать как вручную – заменять специальный картридж или таблетку, так и автоматически, при настройке специального устройства.

Рис. 1 - Внешний вид фильтра от нитратов ионообменного типа (схожий с умягчителем воды)

2.1.2. Область применения

Учитывая довольно простую систему эксплуатации, данный вид очистки широко используется как в промышленных, так и в частных целях. Механизм ионной очистки может быть самых разных размеров в зависимости от задач, которые на него возложены, и объемов производимой жидкости.

Важный факт – удаляя из воды все нитраты, ионный фильтр не делает воду стерильной, то есть не уничтожает в ней присутствие полезных микроэлементов, которые необходимы человеку для здорового функционирования организма. Таким образом, ионный фильм используется прежде всего на предприятиях общественного питания и в жилом секторе.

При этом не стоит путать воду, обработанную через ионный фильтр, с ионизированной водой. Последняя считается панацеей от многих болезней и средством, продляющим жизнь, тогда как первая – ни много, ни мало – обыкновенная качественная питьевая вода.

Стоит уточнить, что ионизированная вода – это маркетинговый миф, так как из рассмотренных нами особенностей взаимодействия воды с ионами следует, что сама жидкость не способна задерживать большее количество полезных свойств, взятых от ионов, чем в ней уже содержится. Таким образом, разрекламированные домашние установки для ионизации воды в лучшем случае лишь немного подчистят её состав, не наделяя её целебными свойствами.

Если же вы решили прожить долгую и здоровую жизнь, используя услуги ионного очищения, рекомендуем обратить внимание на полноценные установки.

2.2. Очистка воды от нитратов методом обратного осмоса

Главное оружие в борьбе за качество жизни – осведомленность о лучших возможностях её оздоровления. Поэтому помимо ионного обмена мы обсудим ещё один популярный метод избавления от нитратов – фильтр обратного осмоса.

Осмос – это процесс одностороннего проникновения частиц одного вещества в частицы другого вещества. Например, проникновение загрязненной воды в фильтр.

Обратный осмос – это тот же самый процесс, при котором применяется высокое давление, способствующее проникновению через фильтр лишь части веществ. В данном случае речь идет о чистой воде, из которой удаляются все нитратосодержащие структуры.

Из описания понятно, что установка обратного осмоса должна иметь два основных компонента, определяющих её работу – очень плотный, полупроницаемый фильтр и насос, нагнетающий давление в трубах для «проталкивания» воды через микроскопические мембраны фильтра.

Так же конструкция подразумевает наличие двух водоотводных трубок – для поступления необработанной и для вывода очищенной вод.

Рис. 2. - Внешний вид системы обратного осмоса "Вагнер", которую можно использовать как фильтр от нитратов

В бытовых условиях установка может поместиться на обыкновенной кухне, а на производстве она может достигать крайне внушительных размеров – всё зависит от объема перерабатываемой жидкости.

В результате осмотического воздействия вода полностью лишается каких-либо составляющих, за исключением собственно H2O. Эта вода считается стерильной и «пустой», поэтому в ней не только нет нитратов, но и полезных для здоровья человека веществ.

Эта особенность относится и к положительным, и к отрицательным сторонам воды. В медицине стерильная вода используется при оперативных и постоперативных вмешательствах, на производстве этой водой питают сложные механизмы, а вот в пище стерильная жидкость может служить только как средство для растворения, не себя в себе существенных достоинств.

Более того, вода имеет уникальное свойство для организма – она преумножает всё, что «принесла» с собой. Если мы говорим о нитратах, то они откладываются в теле, засоряя его изнутри, разъедая все системы жизнеобеспечения. А если речь идет о стерильности, то она «забирает» все необходимые соли, кальций и ряд других строительных материалов, ослабляя таким образом суставы, кости, зубы, ногти.

Примечательно, что одна из самых передовых в научном плане стран – Израиль, использует для очистки и опреснения именно установки обратного осмоса, и самое крупное водоперерабатывающее предприятие, работающее по методу обратного осмоса, находится именно в этом государстве. Его мощности хватает на то, чтобы поставлять чистую питьевую воду 1,5 миллионам человек, а сами мембраны очистки настолько малы, что в них невозможно продеть человеческий волос.

Правда, у этого способа есть существенный недостаток: ввиду молекулярной точности отверстий, они регулярно забиваются тяжелыми напластованиями нитратов и других нежелательных элементов, поэтому такие установки нужно регулярно чистить и следить за их состоянием.

Чтобы минимизировать данную проблему, в установках нового поколения устанавливают сразу три картриджа: с более крупной сеткой, с той самой полунепроницаемой мембраной и со слоем активированного угля. Это позволяет останавливать наиболее крупные взвеси и выводить их из устройства через специальный клапан.

Так же, чтобы «оздоровить» воду и сделать её более питательной, можно снабдить устройство дополнительными минерализаторами. При этом не стоит забывать, что такая вода в любом случае будет считаться лишь «идентичной натуральной», потому что искусственное обогащение не даст ей тех же свойств, что и, скажем, родники Боржоми.

Очень важна роль воды, добытой при обратном осмосе, в пищевой промышленности, например, на производстве приготовления соков. Так как данная вода не обладает своим собственным «характером», она может служить прекрасным «компаньоном» для других жидкостей, не изменяя их структуры и качества молекулярного состава. Так же вода при обратном осмосе не подвергается химической или тепловой обработке, благодаря чему она не нарушает физических свойств окружающей среды.

Не обойдем стороной и тот факт, что технология обратного осмоса фактически безопасна для природы: обезвреживая нитраты, они скапливаются в концентрированном составе, благодаря чему их проще идентифицировать, извлекать, уничтожать и в целом контролировать, поэтому с точки зрения экологии обратный осмос лидирует как современный и  качественный метод очистных сооружений по всему миру.

3. Сравнение фильтров для очистки воды от нитратов методом ионного обмена и методом обратного осмоса.

Учитывая всё, нами сказанное, можно сделать несколько промежуточных выводов: оба способа имеют высокую эффективность, оба достаточно просты и удобны в эксплуатации, оба имеют ресурсный запас – от бытовых до промышленных масштабов. Однако есть и ряд отличительных особенностей, которые делают различия между ними принципиальными.

Рассмотрим данный вопрос с помощью сравнительной таблицы.

Таблица 1 – Образец таблицы сравнения характеристик опреснителей.

   Как видим, выбор довольно сложный. Лучше один раз по-крупному вложить средства и после лишь обслуживать установку обратного осмоса или сэкономить на покупке и периодически вкладываться в сменные детали? Каждый выбирает для себя.
   Согласитесь, что постоянный контроль над подобного рода устройствами – дето довольно утомительное, особенно если ваши собственные знания о его принципах работы довольно условны. Полагаться вслепую на работу механизма опасно, а установка дополнительных датчиков – лишние траты в бюджете.
   Практичность установки обратного осмоса заключается в том, что с ее приобретением вы можете заручиться поддержкой сразу всех необходимых систем: дополнительная минерализация решит проблему «пустого» состава воды, автоматика позаботится о соблюдении заданного уровня чистоты, соответствующего СанПин, а доступная и современная конструкция не доставит хлопот в обхождении.
   Проблема нитратосодержащей воды – одна из основных на повестке дня в передовых европейских сообществах. Экологическая задача всей планеты и каждого человека в частности – обеспечить себя и своих близких чистой питьевой водой, свободной от токсинов. В этом просом условии кроется ключ к здоровью, долголетию и активности человеческого организма.

Ниже мы представили видео по монтажу фильтра от нитратов, которое аналогично видео по монтажу фильтра умягчителя с той разницей, что в фильтр от нитратов засыпается анионообменная смола типа Purolite A520 или аналоги.

Расчет фильтроцикла (межрегенерационного периода) фильтра от нитратов ионообменного типа