Примеси которые загрязняют воду

Характеристика природных вод

Все примеси, загрязняющие природную воду в результате ее кругооборота, можно по степени дисперсности (крупности) разделить на три группы: 1) грубодисперсные с размером частиц больше 100 ммк; 2) коллоиднодисперсные с размерами частиц от 1 до 100 ммк и 3) молекулярнодисперсные с размером частиц меньше 1 ммк. Грубодисперсные и коллоиднодисперсные примеси образуют с водой гетерогенную систему, т. е. систему с наличием границ раздела между фазами, входящими в состав системы, а молекулярнодисперсные — истинные растворы, т. е. гомогенную систему. Грубодисперсные частицы задерживаются при фильтровании через обыкновенную фильтровальную бумагу; в отличие от них коллоидно- и молекулярнодисперсные вещества не задерживаются фильтровальной бумагой. Между этими тремя группами веществ нет резких границ.

Грубодисперсные вещества, обусловливающие мутность природных вод и являющиеся механическими примесями, состоят из песка, глины и других частиц минерального и органического происхождения, которые смываются с верхнего покрова земли дождями или талыми водами во время весенних и осенних паводков, а также попадают в воду в результате размыва русла рек. Природная вода считается прозрачной при концентрации грубодисперсных взвешенных веществ меньше 5 мг/л. С течением времени частицы грубодисперсных веществ осаждаются в воде, если плотность их больше плотности воды.

Коллоиднодисперсные вещества по размерам частиц занимают промежуточное положение между грубодисперсными и молекулярнодисперсными. Они свободно проходят через бумажный фильтр, но не проникают через мелкие поры животных и растительных перепонок. Коллоидные частицы не осаждаются даже в течение весьма длительного времени. В природных водах в коллоиднодисперсном состоянии находятся соединения кремния, алюминия, железа, а также органические вещества, образующиеся в результате распада животных и растительных организмов.

К молекулярнодисперсным веществам относятся растворенные в воде соли, кислоты и щелочи. В подавляющем большинстве случаев состав природных вод определяется следующими ионами:

Са 2+ , Mg 2+ , Na + , Cl — , SO₄ 2- , HCO₃ — , HSiO₃ — .

Остальные ионы: СО₃ 2- , Н + , ОН — , NH₄ + , NО₂ — , NO₃ — , Fe 2+ , Cu 2+ и др. обычно содержатся в природных водах в незначительных количествах, хотя иногда они существенно влияют на свойства воды и поведение ее в котлах, тракте питательной воды и конденсаторах паровых турбин.

Ионы кальция в маломинерализованных водах по количеству занимают первое место. Основными источниками появления ионов кальция в природных водах являются известняки, состоящие из карбоната кальция СаСО₃, которые растворяются находящейся в воде свободной углекислотой. Другим источником появления Са 2+ в природных водах является гипс CaSО₄ • 2H₂О.

Ионы магния поступают в воду преимущественно при растворении доломитов MgCО₃ • СаСО₃ при наличии в воде свободной углекислоты.

С ростом минерализации природных вод относительное содержание ионов Са 2+ уменьшается, так как СаСО₃ и CaSО₄ при увеличении их концентрации из-за испарения воды переходят в твердую фазу вследствие их малой растворимости и непрерывно выводятся из раствора.

Вследствие лучшей растворимости MgCО₃ и MgSО₄ ионы Mg 2+ могут содержаться в природных водах в больших концентрациях, доходящих в минерализованных водах до нескольких граммов в литре, а в соленых озерах до десятков г/л.

Из ионов щелочных металлов в природных водах в наибольшем количестве содержатся ионы натрия, причем с увеличением минерализации воды их концентрация возрастает.

Ионы хлора присутствуют почти во всех природных водах, причем содержание их изменяется в очень широких пределах. Залежи хлористых солей осадочных пород растворяются в воде и выносятся подземными водами и реками в моря и океаны, где постепенно они накапливаются, достигая высокой концентрации. Подобно ионам Na + ионы С1 — являются характерными ионами сильно минерализованных вод морей и океанов.

Сульфат-ионы, так же как и хлорид-ионы, распространены повсеместно. В подземных водах содержание SО₄ 2- обычно выше, чем в воде рек и озер. Основным источником появления в воде растворенных сульфат-ионов является гипс CaSО₄ • 2H₂О.

Водородные (Н + ) и гидроксильные (ОН — ) ионы появляются в воде в результате ее диссоциации:

Н₂О ↔ Н + + ОН — . Водородные ионы могут появиться в растворах также в результате диссоциации кислот, например: НС1 ↔ Н + + С1 — ,

а гидроксильные ионы — в результате диссоциации щелочей, например: NaOH ↔ Na + + OH — . В химически чистой воде при температуре 23°С концентрации [Н + ] и [ОН — ] равны 10 -7 г-ион/л и характеризуют нейтральную реакцию жидкости. В кислой среде [Н + ] > 10 -7 > [OH — ], а в щелочной [Н + ] -7 — ]. Реакцию раствора удобнее выражать показателями рН или рОН, каждый из которых является отрицательным логарифмом концентрации соответствующего иона. В нейтральной среде рН=7=рОН. Кислая среда характеризуется неравенством рН 7>рОН.

Угольная кислота является двухосновной и имеет две ступени диссоциации:

В природных водах, кроме так называемой «свободной» углекислоты, находящейся в них в виде растворенного углекислого газа СО₂ и недиссоциированных молекул угольной кислоты Н₂СО₃, содержатся бикарбонатные ионы НСО₃ — , а в некоторых случаях карбонатные ионы CO₃ 2- .

Количественные соотношения между СО₂, Н₂СО₃, НСО₃ — и СО₃ 2- определяют значение рН воды (табл. 11).

Таблица 11. Соотношение форм угольной кислоты в воде при 25° С и различных значениях рН, %

Форма угольной кислоты

В водных растворах существует кинетическое равновесие между различными формами угольной кислоты:

Из этого уравнения следует, что для поддержания в растворе определенной концентрации НСО₃ — требуется, чтобы в воде присутствовало соответствующее этой концентрации количество свободной «равновесной углекислоты» СО₂. Если фактически содержащееся в воде количество свободной углекислоты больше «равновесной концентрации», то избыток ее будет способен вызывать растворение СаСО₃ при контакте воды, например, с известняками, доломитами и бетонными сооружениями. Такую воду называют «агрессивной».

Наоборот, при недостатке СО₂ по сравнению с равновесной концентрацией будет наблюдаться распад части бикарбонатных ионов, т. е. сдвиг равновесия вправо. Это приведет к образованию дополнительного количества карбонатных ионов СО₃ 2- , которые будут реагировать с обычно присутствующими в природных водах катионами кальция, выделяя из раствора осадок карбоната кальция по уравнению Са 2+ +СО₃ 3- → СаСО₃.

Соединения азота встречаются в природной воде в виде ионов аммония NH₄ + , нитритных ионов NО₂ + , и нитратных ионов NO₃ + . Основным источником появления этих ионов в природных водах являются продукты распада различных сложных органических веществ животного и растительного происхождения. Ионы аммония, кроме того, попадают в водоемы со сточными промышленными водами. В незагрязненных поверхностных водах содержание NH+₄ исчисляется долями мг/л, а в загрязненных водах оно может достигать сотен мг/л. В присутствии достаточного количества кислорода и особого вида бактерий ионы аммония окисляются в нитритные, а затем нитратные ионы.

Таким образом, NO₂ — и NО₃ — являются конечным продуктом сложного процесса минерализации органических веществ.

Соединения железа встречаются в природных водах в виде двухвалентного (закисного) и трехвалентного (окисного) железа. Эти соединения могут быть в истинно растворенном состоянии, в виде коллоидов и суспензий.

В грунтовых водах содержится преимущественно бикарбонат закиси железа Fе(НСО₃)₂, легко гидролизующийся и окисляющийся при наличии в воде кислорода и уменьшении концентрации растворенной в воде углекислоты.

В поверхностных водах железо содержится главным образом в виде органических комплексных соединений либо в виде гидрата окиси железа Fe(OH)₃.

Примером органического комплексного соединения железа является гуминовокислое железо в речных водах болотного питания. Частой причиной содержания железа в речных водах является загрязнение их производственными сточными водами. Концентрация железа в исходной воде может увеличиваться в процессе транспортирования ее по стальным и чугунным трубам в результате загрязнения воды продуктами коррозии.

Соединения кремния присутствуют в природных водах в виде соединений различной степени дисперсности (коллоидных частиц, молекул и ионов). Разнообразие форм кремнекислых соединений объясняется тем, что кремниевый ангидрид способен присоединять разные количества молекул воды, образуя различные кислоты с общей формулой mSiO₂ • nH₂О. Соли этих кислот образуют ряд минералов, растворение которых природными водами дает кремнекислые соединения разного химического состава. Растворимость кремниевой кислоты в природных водах зависит от ряда факторов и в первую очередь от ионного состава воды и величины рН. Присутствие в воде катионов Са 2+ и Mg 2+ , способных образовывать с кремниевой кислотой малорастворимые силикаты, понижает возможную концентрацию ее в растворе. Наличие в воде катионов Na + и повышение значения рН, наоборот, повышают растворимость кремниевой кислоты.

В поверхностных водах рек, озер, водохранилищ и прудов, а также в грунтовых водах артезианских скважин кремнесодержание в пересчете на SiO₃ 2- обычно находится в пределах 0,6-40 мг/л и лишь в отдельных случаях повышается до 65 мг/л.

Кремниевая кислота является двухосновной и имеет две ступени диссоциации:

В табл. 12 приведены соотношения различных форм кремниевой кислоты при 25°С в зависимости от величины рН. Приведенные данные свидетельствуют о том, что в поверхностных водах, значение рН которых близко к 7, вторая ступень диссоциации H₂SiО₃ практически не возникает.

Таблица 12. Соотношения форм кремниевой кислоты в воде при 25° С и различных рН, %

Источник

Вредные примеси в воде: виды и способы очистки

Вредные примеси в воде: виды и способы очистки

Вредные примеси в воде: виды и способы очистки

Вода является универсальным растворителем. Ее взаимодействие с чем бы то ни было влияет на состав жидкости. В воде может содержаться огромное количество самых разнообразных примесей – около 70 тыс. веществ. Очистить воду от вредных примесей можно, применяя специальные приборы. Данная статья расскажет вам о том, какие могут содержаться вредные примеси в воде и как от них избавиться.

Из этой статьи вы узнаете:

Как встречаются неметаллические вредные примеси в воде

Какие есть металлические вредные примеси в воде

Как очистить воду от вредных примесей

Неметаллические вредные примеси в воде

Среди множества неметаллических веществ в воде могут быть:

Рассмотрим каждый из этих химических элементов более подробно.

Данный химический элемент играет важную роль в составе человеческого организма. Он содержится в человеке как фторопатит и является составляющей наших костей и зубов. Фторопатит помогает нам усваивать железо и защищать зубную эмаль от поражения кариесом. Однако во всем необходим баланс. Избыток фтора в организме может спровоцировать флюороз, что приводит к появлению темных пятен на зубах, изменению состава костей (деформируя их, подвергается тяжелым изменениям и связочный аппарат). Вредные примеси в воде, такие как фтор и марганец, распознаются по желтоватому окрасу жидкости и ее вяжущему вкусу.

Хлор попадает в жидкость благодаря системе дезинфекции, применяемой водоочистительными станциями. Хлорирование помогает сделать воду пригодной для ее использования в бытовых целях. Однако пить такую воду не рекомендуется, поскольку это приведет к снижению иммунной системы организма, может вызвать аллергическую реакцию, бронхиальную астму, болезни сердечно-сосудистой системы, атеросклероз и даже рак. Вредные примеси в воде, которые являются производными хлора, имеют канцерогенные свойства. Если вода в бассейне хлорированная, то ее контакт с зубами может вызвать эрозию эмали и появление темных пятен.

Статьи, рекомендуемые к прочтению:

Данный элемент довольно часто встречается в природе в составе химических соединений. Также его можно найти в нашем организме: в составе крови, мочи, слюны, даже в мозге и печени. Бром попадает в воду из-за сточных вод предприятий. Жидкость с элементами брома опасна для питья, т. к. может стать причиной нарушения работы нервной системы человека. Кроме того, такая вода может вызвать бромодерму – кожные высыпания.

Есть несколько путей попадания бора в состав вредных примесей в воде:

из сточных вод промышленности;

из бытовых сточных вод;

из природных подземных вод.

Если употреблять воду, в состав которой входит большое количество бора, можно добиться полного обезвоживания организма. Ко всему прочему, данный химический элемент плотно оседает в человеческом организме и плохо поддается выведению, накапливаясь вместе с потреблением зараженной воды. Со временем процесс может вызвать интоксикацию, что сопровождается такими симптомами, как рвота, расстройство желудка, отсутствие аппетита, шелушения и сыпь на коже.

Йод может войти в состав вредных примесей в воде:

из сточных вод химических предприятий;

из морских испарений;

из магматических пород.

Этот химический элемент полезен для человеческого организма в определенных количествах. Однако пить воду с повышенным содержанием йода категорически запрещено, т. к. это опасно для здоровья. Употребление такой воды вызывает слабость и головную боль, рвоту и учащенное сердцебиение, а также появляется специфический налет на языке.

Мышьяк

Мышьяк очень токсичен и поэтому опасен для нашего организма. Мышьяковые вредные примеси в воде крайне нежелательны, поскольку употребление такой жидкости разовьет эндемический зоб. Если продолжить пить зараженную мышьяком воду, смерть неизбежна. Этот элемент испаряется во время извержения вулканов, попадая в атмосферу. В составе вредных примесей в воде оказывается благодаря токсичным осадкам и путем вымывания из минеральных источников в природе.

В эту же группу вредных примесей в воде относятся пестициды, удобрения, механические частицы, о которых пойдет речь далее.

Многие вредные примеси в воде могут стать причиной отравления. Пестициды, помимо этого, вызывают массу аллергических заболеваний и диатез. Потребление воды с пестицидами в больших количествах является причиной хронических заболеваний, пагубно сказывается на развитии детей, вызывая у них аномалии различного характера.

Фосфаты, нитраты, нитриты и полифосфаты – все это и есть химические удобрения. Как правило, появляются в воде во время ее добывания. Если таких вредных примесей в воде, как химические удобрения, не так много, то ее потребление вызовет слабость и сонливость. Однако продолжая употреблять данную жидкость, человек рискует серьезно отравиться, заболеть и даже умереть.

Крупные механические примеси в воде – это песок, глина, частички ржавчины, минеральные отложения и прочее. Данные примеси вредят не только человеку, но и различным бытовым приборам и сантехнике.

Металлические вредные примеси в воде

Этот раздел посвящен изучению вопроса о содержащихся вредных металлических примесях в воде, поступающей в наши дома по водопроводу. Речь пойдет о железе, марганце, хроме, ртути, свинце, кальции и магнии.

Железо содержится в огромном количестве и в артезианских, и в поверхностных водах. Если питьевая вода содержит слишком большой процент железа, то велика вероятность появления заболеваний печени, снижения репродуктивности организма, увеличения риска инфаркта и аллергических реакций.

Железные вредные примеси в воде также отрицательно воздействуют на бытовую технику и водопроводные трубы из-за развития бактерий и окислительных процессов. Также железо способно накапливаться в теле человека (во внутренних органах и мышцах).

Марганец тоже довольно часто встречается в составе вредных примесей в воде. Он развивает анемию и пагубно воздействует на нервную систему человека.

Учеными доказано, что большое содержание хрома в воде способствует быстрому развитию рака в теле человека. Данный элемент крайне опасен своей токсичностью.

Данный химический элемент и его соединения отрицательно сказываются на белковом обмене в человеческом организме, также ртуть нарушает работу центральной нервной системы. Со временем отказывают почки, печень, возникают заболевания ЖКТ. Так называемая метилртуть – крайне опасная вредная примесь в воде. Она вызывает болезнь Минамата, которая сопровождается такими симптомами, как нарушение слуха, моторики, со временем развивается паралич.

Свинец считается наиболее токсичным металлом, что также позволяет отнести его в группу вредных примесей в воде. Он откладывается в костях человеческого организма, нарушая работу центральной нервной системы и снижая иммунную защиту. Крайне опасен для детей до 6 лет.

Как известно, повышенное содержание кальция и магния делает воду жесткой и непригодной для питья. Кипячение жесткой воды способствует появлению на стенках сосуда накипи. Отслоения накопившейся накипи вызывают сбои в работе бытовых приборов. Американскими учеными было проведено исследование, благодаря которому удалось установить, что слой накипи толщиной полтора миллиметра снижает теплопередачу на 15 %, толщина накипи в три миллиметра – на 25 % и т. д. Кроме того, такие вредные примеси в воде, как кальций и магний, требуют для нагревания жидкости до 25 % больше электроэнергии.

Свыше 90 % нагревательных приборов становятся неисправными при постоянном контакте с жесткой водой. Растворенные в воде кальций и магний пагубно сказываются на качестве стираемого в ней белья, сокращая его «жизнь» на 15–30 %, при этом на 30 % увеличивая количество расходуемого стирального порошка. Если вы применяете во время умывания специальные косметические средства, то их полезные свойства становятся малоэффективными при контакте с жесткой водой.

При длительном умывании жесткой водой сильно страдает кожа человека. Это приводит к закупориванию пор, ослаблению защитных свойств жировой пленки на поверхности кожи, что становится причиной шелушения, раздражения и появления различных высыпаний. Помимо самой кожи, страдают и волосы, что сопровождается такими симптомами, как зуд, перхоть. Сами же волосы становятся сухими и жесткими на ощупь, перестают «слушаться», визуально обретают неухоженный вид.

Такие вредные примеси в воде, как кальций и магний, способны накапливаться в организме, приводя со временем к отложению камней в почках и закупорке сосудов. Ни в коем случае не пейте жесткую воду, если не хотите серьезных проблем со здоровьем.

Как очистить воду от вредных примесей

Отстаивание

Очистить воду от вредных примесей можно путем ее отстаивания в течение 5 часов. Содержащийся в воде хлор испаряется за это время, соли же оказываются на дне сосуда. Только после подобной процедуры можно спокойно прокипятить воду, осторожно перелив ее в чайник. Кипячение окончательно испарит такую вредную примесь в воде, как хлор, а также поможет избавить жидкость от нежелательных микроорганизмов. Оставшиеся после пятичасового настаивания соли в воде осядут на стенках чайника в виде накипи.

Покупка небольшого бытового фильтра

Также очистить воду от вредных примесей можно посредством бытового фильтра. Работа данной конструкции сильно схожа с принципом промышленной фильтрации жидкости. Небольшой бытовой фильтр для очистки воды от вредных примесей – это своего рода кувшин с двумя уровнями и съемным модулем. В первом уровне кувшина находится водопроводная вода, которая далее очищается, проходя через съемный модуль. Очищенная вода находится во втором уровне бытового фильтра. По словам производителей, небольшой бытовой фильтр очищает жидкость от таких вредных примесей в воде, как песок, глина, ржавчина, пестициды, фенолы, хлор, а также убивает опасные для здоровья человека бактерии. Сам съемный модуль необходимо менять каждый квартал.

Самостоятельное изготовление фильтра

Очистить воду от вредных примесей можно и с помощью фильтра, изготовленного собственноручно. Вероятно, он может пригодиться в походных условиях или на даче. Вам понадобятся: активированный уголь, обыкновенная марля, бутылка из пластика, сосуд для очищенной жидкости, ножницы или нож. Для начала берем пластиковую бутылку и отрезаем у нее дно. Далее подготавливаем несколько слоев марли, помещаем их в горлышко бутылки. Оставшейся марлей заматываем активированный уголь и та же располагаем в перевернутой вниз горлышком бутылке. Горлышко должно находиться строго над сосудом для очищенной жидкости. Таким образом, очистить воду от вредных примесей можно, заливая ее со стороны отрезанного дна бутылки. Вода будет очищаться, проходя через слои активированного угля и марли.

Замораживание

Очистить воду от вредных примесей можно не только путем ее кипячения, но и с помощью заморозки. Чтобы избавить воду от опасных микроорганизмов, достаточно поместить ее в морозилку на 10 часов. По окончании времени заморозки сосуд с водой оттаивает при комнатной температуре. Оставшийся небольшой кусочек льда необходимо выбросить, т. к. именно он содержит вредные примеси в воде. Очищенную воду можно употреблять, добавляя по 100 граммов соли на каждый литр. Некоторые источники указывают на то, что талая вода помогает продлить молодость и улучшить общее состояние организма.

Использование серебра

Очистить воду от вредных примесей можно и с помощью серебра. Ни для кого не секрет, что данный металл обладает бактерицидными свойствами. Для того чтобы очистить воду от содержания вредных веществ, достаточно поместить в сосуд с жидкостью серебряный предмет высшей пробы, потому как металл с сомнительным составом может оказать на воду обратное воздействие. Однако серебро даже высшей пробы необходимо держать в воде определенное количество времени, чтобы оно не стало токсичным для здоровья.

Использование кремния

Очистить воду от вредных примесей можно не только серебром, но и кремнием. Данный неметалл тоже имеет бактерицидные свойства. Перед применением для очистки воды его необходимо тщательно промыть и только потом разместить в сосуде с водой, накрыв поверхность емкости марлей. Процедура очистки будет осуществляться в течение нескольких суток. В это время важно сохранить емкость с водой от попадания прямых солнечных лучей. Кипятить воду, очищенную кремнием, нельзя ни в коем случае! Сосуд с очищенной водой следует хранить в закрытом виде, чтобы жидкость как можно дольше оставалась свежей.

Покупка комплексной системы доочистки воды

Водопроводная вода уже прошла этапы предварительной очистки, прежде чем попасть в наши дома. В связи с этим фильтры, применяемые в домашних условиях, относятся, скорее, к комплексной системе доочистки воды. Данные конструкции избавляют воду от различных вредных примесей и микроорганизмов, которые остаются в воде даже после очистки на городской станции. Часть вредных веществ попадает в водопроводную воду по пути к нашим квартирам (например, ржавчина водопроводных труб).

Фильтры для доочистки воды имеют следующие функции:

Очистка воды от механических примесей (ржавчина, окалина, мутность, песок, грязь и др.).

Смягчение воды, т. е. понижение уровня содержащихся солей: кальция, магния, а также ртути, свинца и многих других тяжелых металлов.

Процесс устранения запахов и хлора, избавление жидкости от органических веществ, улучшение вкусовых качеств, устранение следов хлора, нефтепродуктов, фенола, радионуклидов и прочее.

Как правило, бытовые фильтры очистки воды не обладают обеззараживающими свойствами, поскольку этот процесс должен проходить на городских водопроводных станциях путем хлорирования.

Таким образом, очистить воду от вредных примесей можно любым из вышеперечисленных методов, сделав воду не просто чистой, но и полезной. Чистая вода – это залог крепкого здоровья и прекрасного самочувствия.

Российский рынок имеет массу компаний, которые разрабатывают и реализуют системы водоочистки. Выбрать индивидуальную систему водоочистки довольно сложно, если не обратиться за помощью к профессионалам. Не стоит пытаться собственноручно установить выбранную водоочистительную систему, если вы столкнулись с этим впервые. Прочитав пару статей в интернете, вы не станете специалистом в этой области.

Лучше всего обратиться за помощью в специализированные компании, которые занимаются разработкой и установкой водоочистительных систем. Как правило, такие фирмы предлагают несколько видов услуг: профессиональная консультация специалиста, анализ воды из скважины или колодца, помощь при подборе системы водоочистки с учетом индивидуальных особенностей, а также доставка и установка оборудования. Помимо вышеперечисленных услуг, подобные компании ведут сервисное обслуживание фильтров для очистки воды.

Компания Biokit предлагает широкий выбор систем обратного осмоса, фильтры для воды и другое оборудование, способное вернуть воде из-под крана ее естественные характеристики.

Специалисты нашей компании готовы помочь вам:

подключить систему фильтрации самостоятельно;

разобраться с процессом выбора фильтров для воды;

подобрать сменные материалы;

устранить неполадки или решить проблемы с привлечением специалистов-монтажников;

найти ответы на интересующие вопросы в телефонном режиме.

Доверьте очистку воды системам от Biokit – пусть ваша семья будет здоровой!

Источник