Очистка воды от марганца

Содержание статьи

1. Проблемы, которые вызывает вода с высоким содержанием марганца

2. Методы очистки воды от марганца

3. Сравнительный анализ эффективности методов очистки воды от марганца

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.

Рис. 2 - Схема установки безреагентного обезжелезивателя для очистки воды от марганца и железа

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.

Рис. 3 - Схема установки очистки воды от марганца и железа методом ионного обмена

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.

Рис. 4 - Система дозирования гипохлорита для очистки воды от марганца

Озонирование воды

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

 Исходя из требований к объему и качеству исходных вод, можно выделить преимущественные способы очистки. Для личных бытовых нужд лучше подойдет озонирование, дозирование гипохлорита натрия и ионный обмен: они просты и компактны. В то время как аэрация требует больших площадей и регулярных финансовых затрат - этот способ очистки воды от марганца эффективно работает на крупных промышленных предприятиях.

Вы всегда можете обратиться в нашу компанию за помощью в подборе системы очистки воды от марганца, скачать опросный, заполнить опросный лист и отправить нашим специалистам по водоподготовке. Мы постараемся Вам обязательно помочь.