Марганец – необходимый микроэлемент, однако для человека полезны лишь некоторые его формы в ограниченном количестве. При сбалансированном питании он в достаточном объеме поступает из пищи. Из-за опасности потребления повышенных доз этого микроэлемента для питьевой воды установлена норма марганца в воде (она же предельно допустимая концентрация — ПДК) — до 0,1 мг/л (СанПиН), а директива ЕС и стандарты США содержат еще более низкие ПДК — до 0,05 мг/л.
В чем вред марганца
Чем опасен марганец в воде из скважины для человека? Это тяжелый металл. Вредным является как его дефицит, так и переизбыток. В отличие от еды, марганец в питьевой воде находится в ионной форме, из-за чего может преодолевать барьер кровеносной системы и накапливаться в нейронах головного мозга, что превращает его в нейротоксин — вещество, негативно влияющее на клетки мозга.
Результатом длительного употребления воды с превышением содержания марганца могут стать:
- изменения в центральной нервной системе,
- нарушения деятельности головного мозга,
- ухудшение когнитивных функций,
- заболевания печени, почек, кишечника.
Особенно чувствительны к марганцу в воде дети: в канадской провинции Квебек в 2007-2009 годах было проведено масштабное исследование, которое показало, что повышенное содержание марганца в воде приводит к снижению интеллектуального развития детей. Опасен он для развития плода, может вызывать осложнения при беременности и родах.
Для взрослых также есть риски. Существует понятие «марганцевое безумие». Так называют энцефалопатию, при которой клетки головного мозга гибнут из-за токсического воздействия высоких доз марганца. Ученые говорят о связи этого нейротоксина с развитием болезни Паркинсона. Признаком кратковременного воздействия его больших доз может стать учащение пульса, тошнота.
Высокая концентрация марганца снижает качество питьевой воды: ухудшает её вкус, добавляет цвет. Металл наносит урон системам водоснабжения, может выводить из строя бытовую технику, оставляет налет на сантехнике.
Насколько актуальна проблема?
Из всех тяжелых металлов чаще марганца воду загрязняет только железо. Его повышенные концентрации могут быть выявлены как в воде из индивидуального источника, так и из системы центрального водоснабжения.
Один из случаев загрязнения марганцем питьевой воды, очищенной городским водоканалом, подробно описан в приложении к журналу «Гигиена и эпидемиология» №11 за октябрь 2007 год. Загрязнение марганцем открытого питьевого источника в г. Каменск-Уральский было вызвано цветением водорослей в Нижне-Сысертском водохранилище, причем стандартная обработка на городском водоканале с помощью хлора, коагулянтов и флокулянтов с последующим осветлением, отстаиванием и фильтрацией через песчаную загрузку не снижала марганец в воде до ПДК по нормам СанПиН, понадобились специальные меры.
Как марганец попадает в воду
Можно выделить 3 основные пути попадания марганца в питьевую воду. В такие источники как глубокая скважина, родник, гидротермальный источник он попадает чаще всего путем вымывания минеральных грунтов, и это наиболее распространенный путь загрязнения марганцем питьевой воды. Металл присутствует в виде растворимого двухвалентного соединения. Такой марганец вы найдете во многих видах лечебно-столовой минеральной воды (подобную воду стоит пить только по указанию врача и в ограниченном объеме).
Второй путь загрязнения — биохимический. При прогреве воды в открытых водоемах интенсивно развиваются сине-зеленые и темно-коричневые микроводоросли, а вместе с ними — железо-марганцевые бактерии. Продукты жизнедеятельности этих микроорганизмов — органические соединения железа и марганца. Марганец находится преимущественно в трехвалентной форме, становится частью устойчивых органических соединений жирных и гуминовых кислот, коллоидов и тонкодисперсных взвесей, что затрудняет очистку. Такое биохимическое загрязнение имеет сезонный характер: превышение определяется летом, во время «цветения» водоемов.
Колонии железистых и марганцевых бактерий могут развиваться и в трубопроводах. Такое загрязнение в меньшей степени связано с сезонностью: условия позволяют колониям микроводорослей и марганобактерий развиваться практически круглогодично.
Третий путь попадания марганца в воду — техногенный. Он может поступать из стоков предприятий, поскольку широко применяется во многих отраслях промышленности, в том числе металлургии. Плохая организация очистки сточных вод может приводить к попаданию металла в источники питьевой воды.
Как определить загрязнение воды марганцем
Чаще всего марганец является спутником железа, поэтому задача деманганации нередко сочетается с задачей обезжелезивания. Небольшое превышение марганца в воде определить без лабораторного анализа сложно. Ощутить присутствие металла по вкусу и запаху можно только при значительном превышении норм.
Признаки марганца в воде:
- цвет — от желтоватого до черного;
- вяжущий вкус;
- темный налет на сантехнике;
- светлые вещи сереют после стирки.
Способы удаления марганца из воды
Способы удаления марганца из воды можно разделить на безреагентные и реагентные, вторые более избирательны. Примеры реагентных способов очистки — окисление хлором и его производными, озоном, перманганатом калия, использование щелочных реагентов.
Также способы удаления можно разделить в зависимости от метода водообработки: окислительные, сорбционные, ионообменные, мембранного разделения. Превышение содержания марганца может определяться как в мягкой, так и жесткой воде. При этом в мягкой воде нейротоксическое воздействие марганца более выражено.
Рассмотрим бытовые способы деманганации.
Аэрация
При небольшом объеме примеси железа и марганца, а также высоком pH воды, специалистом водоподготовки может быть предложена деманганация путем аэрации. Аэратор насыщает воду кислородом воздуха, происходит окисление растворимых двухвалентных соединений, которые при контакте с окислителем (кислородом) переходит в четырехвалентные нерастворимые соединения, а затем отфильтровывается механически.
Каталитическая фильтрация
Для деманганации можно использовать скорый фильтр — колонну с каталитической загрузкой, которая ускоряет скорость окисления марганца. Вода проходит через слой каталитического материала, который инициирует химические реакции, превращающие марганец в осадок, после чего он удаляется механической фильтрацией.
Очистка от марганца и железа методом каталитической фильтрации может быть выполнена с помощью сорбентов RuBirm и Puromix FSM. В зависимости от концентрации и особенностей загрязнений, они могут применяться для фильтрации без или с аэрацией, с дозированием перманганата калия или гипохлорита натрия, в качестве однослойной или в составе смешанной загрузки в колонну.
Фильтр обратного осмоса
Обратный осмос — это высокотехнологичный безреагентный способ очистки воды методом мембранного разделения, который позволяет удалять марганец наряду с другими примесями и минералами. Суть процесса заключается в том, что вода проходит через молекулярное сито — мембрану, которая задерживает частицы марганца, железа, солей жесткости и любых других загрязнителей.
Обратноосмотические системы могут быть компактными, как серии ГЕЙЗЕР «Аллегро», «Престиж», «Престиж Смарт», и даже сверхкомпактными, как «Престиж-2» без бака, а могут быть высокопроизводительными, способными очищать до 300 и более литров воды в час, как «Престиж Про 1600», «Охта», «Макси», так что вы найдете оборудование как для небольшой квартиры, так и для частного дома. Вне зависимости от габаритов обратноосмотические системы обеспечивают степень очистки, близкую к абсолютной, вне зависимости от степени загрязнения исходной воды: она достигает 95-99%.
Ионный обмен
Для очистки воды от марганца применяются фильтры с ионообменными материалами. Эта технология способна удалять не только марганец, но и другие загрязнители, такие как железо и соли тяжёлых металлов. Принцип работы заключается в замене ионов марганца на безвредные ионы натрия.
Ионообменные фильтры с загрузкой серии «Экотар В» могут быть рекомендованы для частных домов. В большинстве случаев очистку от всех типов примесей можно выполнить 1 колонной, поскольку засыпка «Экотар» оказывает комплексное действие. Такое решение компактно, просто в обслуживании. Эксплуатационные затраты небольшие: загрузка служит до 10 лет благодаря периодической регенерации смолы раствором соли.
Для ионообменной очистки воды в квартире можно использовать намоточный картридж для магистрального фильтра Fe и Fe Mix, а также «Каталон» и «Каталон Дуплекс». Они изготовлены путем намотки нити из Каталона, волокнистого ионообменного материала, на сердечник. Картриджи серий рекомендованы для воды с показателями растворенного железа до 3 мг/л, марганца до 0,2 мг/л.
Картриджи с модификациями фильтрующего материала Арагон сочетают механическую, сорбционную и ионообменную очистку питьевой воды, поэтому способны также извлекать марганец и другие тяжелые металлы.
Подбор оборудования для очистки от марганца проводится на основании анализа воды, с учетом концентрации тяжелого металла и перечня сопутствующих примесей. Вы можете поручить подбор технологии водоочистки профессионалам ГЕЙЗЕР.
