Воды от тяжелых металлов

Обновлено: 04.10.2024

Периодическая система Д. И. Менделеева – один из наглядных способов показать многообразие формирующих мироздание «кирпичиков», каждый из которых нужен для поддержания гармоничного равновесия общей конструкции. Любой из химических элементов независимо от степени распространенности в природе – необходим, даже если его роль до конца не ясна современным ученым.

Присутствие так называемых тяжелых металлов в питьевой воде, воздухе, пище, природных или искусственно созданных материалах – столь же значимо для живых существ, как дождь, солнце, кислород и твердь под ногами. Каждый элемент группы в строго определенных количествах важен для нормального функционирования организма человека, участвуя в химических реакциях, микробиологических процессах, входя в состав ферментов, гормонов и других веществ. Только при превышении пороговых значений полезные микроэлементы становятся токсичными и причисляются к обширной категории опасных для здоровья ксенобиотиков – нарушающих течение естественных биологических процессов веществ.

Какие металлы называют тяжелыми

Наиболее общее определение относит к данной группе элементы таблицы Менделеева с металлическими свойствами и большим молекулярным весом. Более четкий критерий – относительная атомная масса выше 50, согласно которому в перечень входят все металлы, начиная с ванадия. Другой пороговый показатель – плотность, равная или превышающая удельный вес железа (7,8 г/см 3 ).

Каждый из методов классификации обладает своими недостатками, исключая из рассматриваемой категории очевидные (олово, марганец) или предлагая сомнительных (мышьяк, висмут) представителей. В водоочистке, которая призвана минимизировать воздействие вредных примесей, используют не строго химический или физический аспект определения, но более – медицинский, токсикологический и природоохранный. Это также связано с общностью методов очистки воды от тяжелых металлов и причисленных к ним элементов.

Причины и пути попадания в водозаборы

Ксенобиотики подстерегают людей повсюду: в воздухе, почве, пище, косметических средствах. Но именно вода, будучи универсальным растворителем, содержит наиболее полный перечень потенциально опасных веществ. Идеально чистых источников попросту не бывает, а регулярный контакт с ней при питье, гигиенических процедурах, приготовлении пищи делает этот путь наиболее вероятным для получения критических доз токсичных элементов.

Путей загрязнения воды тяжелыми металлами два. Естественным образом это происходит при растворении входящих в состав горных пород минералов пластовыми водами, а также путем переноса талыми или дождевыми потоками частиц подверженной естественной эрозии почвы. Часть вредных примесей попадает в поверхностные и подземные источники из запыленного воздуха с дождем или снегом.

Второй фактор загрязнения связан с деятельностью человека. Его значимость резко возросла с увеличением горнодобычи, ростом промышленного производства, интенсификацией сельскохозяйственной деятельности.

Основными загрязнителями выступают:

добыча и переработка нефтепродуктов;
горнодобывающие предприятия;
тепловые электростанции;
металлургические комбинаты;
гальванические и электротехнические предприятия;
заводы по производству пластмасс, красок, композитных материалов;
комбинаты по выпуску сельхозудобрений;
полигоны захоронения бытовых и промышленных отходов.

Недостаточная очистка сточных вод, а также смыв с сельхозугодий делает поверхностные водоемы самыми проблематичными для использования. Но при нарушении естественных водоупорных горизонтов загрязнения могут достичь и скважинных водозаборов.

Вред тяжелых металлов для человека

Одна из опасностей ксенобиотиков – плохая выводимость из организма. Накапливаясь со временем в жизненно важных органах или тканях, токсичные элементы вызывают серьезные расстройства отдельных функций или всего организма в целом. Известно, что они негативно влияют не только на физиологию, но также на эмоционально-психологическое состояние. Болезни, вызываемые превышением допустимых концентраций тяжелых металлов, достаточно серьезны.

Ртуть – провоцирует общее отравление организма, которое выражается ухудшением памяти, слуха, нарушением координации. При воздействии паров концентрируется в мозге. Накапливаясь в почках, нарушает работу этих органов.
Свинец – воздействует на нервную систему, вызывая головные боли, ослабление внимания и головокружения. Особенно остро проявляется у детей, ведет к замедлению умственного развития. Негативно влияет на сердечно-сосудистую систему, работу ЖКТ.
Медь – вызывает язвенную болезнь, гастрит, нарушения работы почек, печени, ЦНС, снижает иммунный ответ организма.
Кадмий – приводит к заболеваниям костной системы, сопровождаемых ломкостью, искривлением и хрупкостью костей. Будучи канцерогеном, приводит к раку прямой кишки и легких.
Кобальт – при чрезмерных концентрациях вызывает заболевание щитовидной железы, приводит к сердечной недостаточности и бронхиальной астме.
Никель – чреват аллергическими реакциями, повышенной возбудимостью нервной системы.
Цинк – снижает иммунитет, способен вызвать бесплодие, также является канцерогеном.

Повышенное содержание тяжелых металлов особенно негативно влияет на детей, приводя к задержке умственного и физического развития. Вероятность заболеваний велика при длительном употреблении загрязненной ксенобиотиками воды.

Допустимое содержание в питьевой воде

Предельные величины присутствия опасных примесей жестко регламентировано нормативными документами. Действующим СанПиН 2.1.4.1074-01 установлены следующие ПДК тяжелых металлов в воде (мг/л):

Барий – 0,1;
Бериллий – 0,0002;
Ванадий – 0,1;
Ртуть – 0,0005;
Висмут – 0,1;
Кадмий – 0,001;
Кобальт – 0,1;
Молибден – 0,25;
Медь – 1,0;
Мышьяк – 0,05;
Никель – 0,1;
Свинец – 0,03;
Стронций – 7,0;
Хром – 0,5;
Цинк – 5,0.

При централизованном водообеспечении контроль всех этих параметров излишен, за исключением некоторых регионов, где отмечаются превышения по ряду показателей. В случае автономного водоснабжения из поверхностных или подземных источников, которые чаще всего загрязняются содержащими тяжелые металлы соединениями, обязательно проведение расширенного химанализа в сертифицированной лаборатории. Визуально даже проба с аномально высокими концентрациями ксенобиотиков может выглядеть кристально чистой. Для определения же технологии и состава системы автономной водоочистки необходимы точные характеристики исходной воды.

Методы очистки воды от тяжелых металлов

Удаление из жидкости присутствующих в форме солей или сложных органических веществ загрязнений выполняется несколькими способами. Ионный обмен эффективен для удаления тяжелых ионов, которые замещаются другими, входящими в состав специальных обменных смол, но избирателен. Подбор ионообменных материалов при проектировании систем водоочистки выполняется индивидуально на основании результатов химанализа, процесс нацелен на удаление определенных загрязняющих компонентов. Методы безнапорной и напорной аэрации – окисления кислородом воздуха – разработаны для удаления железа и марганца.

Широкий спектр действия характерен для обратноосмотических установок, фильтрующих из воды любые примеси, чей размер превышает величину ячейки мембраны. Способ универсален, но стоимость очистки выше. Реже используется еще более затратная технология электродиализа, при которой на противоположно заряженных мембранах раздельно осаждаются положительные и отрицательные ионы.

Достойная альтернатива традиционным методам – применение ПГС-полимеров, выполняющих механическую, сорбционную и ионообменную фильтрацию одновременно. Компанией «Гейзер» разработан уникальный материал «Арагон», который используется в бытовых фильтрах для воды. Он выполняет комплексную очистку, устраняя загрязнение воды тяжелыми металлами, радионуклидами, избыточными солями жесткости и органикой.

К технологиям широкого спектра относится и фильтроматериал «Каталон». Это – ионообменный волокнистый материал, он обеспечивает удаление до 90–97% тяжелых металлов при сохранении естественного минерального состава воды.

«Каталон» обладает не только не только хелатными свойствами (выборочное удаление катионов тяжелых металлов), но и амфолитными. Благодаря этому материал очищает воду не только от катионов: меди, кадмия, свинца, но и анионов: органические примесей, хлорорганические соединений, железобактерий и коллоидного железа. Технология используется в бытовых системах водоподготовки, в том числе в сменных картриджах фильтров-кувшинов.

Закажите консультацию специалиста компании Гейзер

Остались вопросы? Мы всегда готовы предоставить консультацию по всем вопросам очистки воды!

Тяжелые металлы в воде

Тяжелые металлы — общее название для группы элементов, оказывающих отрицательное воздействие на здоровье при их попадании в живые организмы с водой и пищей. При активном развитии бактерий тяжелые металлы участвуют в комплексообразовании и становятся особенно опасными.

Единого мнения, что именно входит в состав этой группы, нет. Одни относят к тяжелым металлам элементы с атомной массой, превышающей 50 а.е., другие — металлы с плотностью больше 8 г/см 3 . Загрязненная такими веществами вода нуждается в обязательной очистке.

Содержание тяжелых металлов в воде

Тяжелые металлы попадают в воду вместе с промышленными стоками. Также источником могут являться корродирующие трубы и запорная арматура, припой для труб. Чаще всего речь идет о превышении солей кадмия, меди, свинца, ртути, хрома, никеля. В стоках их содержание не более 1 мг/дм 3 . Что касается СанПиН для питьевой воды, то здесь установлены строгие ограничения. Ниже приводятся некоторые из них.

Кадмий (Сd, суммарно)

Марганец (Мn, суммарно)

Медь (Сu, суммарно)

Молибден (Мо, суммарно)

Мышьяк (Аs, суммарно)

Никель (Ni, суммарно)

Ртуть (Hg, суммарно)

Свинец (РЬ, суммарно)

Селен (Se, суммарно)

* Всего 4 класса опасности: 1 — чрезвычайно опасные, 2 — высокоопасные, 3 — опасные, 4 — умеренно опасные.

Общую концентрацию таких элементов определяют методами АА-спектрофотометрии. Чаще всего проводят анализ стоков перед их сбросом в канализацию или окружающую среду: до биологической очистки, после промышленных цехов и т.д.

Очистка воды от тяжелых металлов

Обычно соли тяжелых металлов связаны со взвешенными веществами, поэтому удаление взвесей обеспечивает нужный результат.

При определенных условиях тяжелые металлы находятся в растворенном виде. В таком случае необходимо изменение параметров раствора и применение добавок, например, изменение pH и добавка коагулянтов с флокулянтами. Это приводит к выпадению осадка в форме гидроксидов.

Ртуть может образовывать комплексы с органическими примесями и другими веществами. Эти комплексы удаляют сразу или предварительно разрушают, если это предусмотрено технологией водоочистки.

Удаление происходит на нескольких стадиях водоподготовки:

фильтрация и сорбция. Проводится с применением гранулированных активированных углей, что позволяет полностью удалить ртуть и серебро, а содержание меди и свинца снизить до значений ниже ПДК; . Добавление хлора ускоряет удаление на остальных этапах очистки;
декарбонатация. Использование извести для декарбонатации снижает содержание в воде большинства таких соединений.

Барий, кадмий и никель удалить труднее всего. Для них, кроме описанных выше стадий очистки применяют катионообменные смолы.

Металл	Осветление	Осветление и сорбция гран. акт. углем	Обратный осмос, нанофильтрация
Свинец	2	3	3
Ртуть	2	3	3 (2, если комплексные соединения)
Медь	2	3	3
Барий	1	2	3
Кадмий	1	2	3
Никель	0	1	3
Хром (III)	3	3	3
Хром (VI)	0	3	3

где 0 — удаление до 20% от общего количества, 1 — 20-50%, 2 — 50-80%, 3 — 80-100%.

Очистка в домашних условиях

Данные последней таблицы говорят о том, что наиболее эффективные способы удаления тяжелых металлов — фильтрация через активированный уголь и использование систем обратного осмоса. Это значит, что можно установить проточный фильтр с одной или несколькими ступенями сорбции или обессоливать воду с помощью оборудования с обратноосмотическими мембранами. Все эти фильтры можно найти в нашем каталоге в широком ассортименте: разной производительности, количеством ступеней фильтрации и т.п.

Работаем по всей Беларуси. Многие системы устанавливаем бесплатно в Минске. Обращайтесь за консультацией в чат или звоните по одному из номеров, указанных в верхней части сайта. Наши менеджеры помогут выбрать лучший вариант без переплат за ненужные опции.

Вода это лучший существующий растворитель, и в природе практически не встречается чистая, полностью не включающая примесей вода.

Даже дождевая вода содержит малые количества примесей, которые она впитывает из воздуха, будь то растворенные газы или микроскопические частицы пыли.

В природной воде содержится большое количество примесей различной природы: газы, соли тяжелых металлов, галогены, органические вещества, сложные химические вещества природного и антропогенного происхождения, микроорганизмы, простейшие.

Вещества, которые имеют высокую токсичность и попадающие в организм человека с пищей, водой, воздухом, через кожу называют общим словом ксенобиотики.

Токсичность - способность вещества нанести вред организму.

Почти любое вещество может быть токсичным, безвредным, а в определенных случаях полезным.

Роль некоторых элементов из периодической таблицы химических элементов Менделеева пока не выяснены, однако с влиянием на человеческий организм большинства веществ ученым более или менее все понятно.

Главное количество вещества попадающего в организм человека в единицу времени, частота употребления, путь поступления.

Многие вещества, которые необходимо удалять в процессе водоподготовки из питьевой и технической воды в микроскопических дозах входят в состав гормонов, ферментов, принимают участие во многих микробиологических процессах происходящих внутри живого организма в процессе его жизнедеятельности.

Более 40 металлов периодической системы с атомным весом свыше 50 атомарных единиц к группе потенциально опасных веществ.

Исключению подлежат свинец, кадмий, висмут и ртуть, чья роль в происходящих биологических процессах в белковых организмах пока не ясна ученым.

Такие металлы называют тяжелыми металлами в воде.

В отрасли водоочистки и водоподготовки к тяжелым металлам в питьевой воде относят и вещества, которые строго говоря, к ним не относятся, например висмут или мышьяк.

Это происходит потому, что у этих веществ высокая токсичность даже при малых концентрациях, способность накапливаться в тканях организма и влиять на происходящие внутри организма химические процессы.

Для питьевой воды существуют утвержденные российским законодательством нормативы. Существует мнение, что часть из них устарело, нормы не соответствуют оптимальным количествам по содержанию веществ. Однако данные нормативы существуют во многих странах мира, при необходимости происходит их коррекция, и точно понятно, что нормы основаны на серьезных научных исследованиях российских, а ранее советских ученых химиков. Поэтому очистка воды от тяжелых металлов крайне необходима и важна.

Все металлы имеют нормативы по предельно допустимым концентрациям. Все специалисты в области очистки воды ориентируются на показатели ПДК СанПиН 2.1.4.1074-01.

Удаляют соли, сложные химические вещества и органические соединения, уменьшая тем самым содержание тяжелых металлов в воде. Нет универсальной технологии, позволяющей гарантированно удалять абсолютно все примеси в одном процессе. Примеси различных групп удаляются поэтапно, от очистки механических загрязнений до удаления солей жесткости и запахов.

Наиболее частый способ удаления солей тяжелых металлов, ионный обмен – процесс, в ходе которого происходит замещение одного иона на другой. Количество солей в таком процессе не уменьшается, но соли нежелательных соединений фиксируются в ионообменном материале, и удаляются из него при регенерации (если для данного ионообменного материала регенерация технологически осуществима).

Также удаляют соли тяжелых металлов в воде и некоторыми другими методами. Но вне зависимости от того, какой именно метод удаления будет основным, проектирование проекта системы водоочистки, подбор оборудования для ее надежной работы осуществляется на основании полного химического анализа исходной воды.

Для очистки водопроводной воды от тяжелых металлов, а в ряде регионов нашей страны отмечены превышения по ряду подобных соединений, используются надежные и проверенные многолетней эксплуатацией в разных регионах системы бытовой очистки воды.

На сайте можно подробно ознакомиться с преимуществами и ограничениями той или иной системы бытовой очистки воды. А звонок в нашу компанию позволит потенциальному покупателю получить исчерпывающую информацию от специалиста по доочистке воды именно в его регионе.

Каждый из нас на уроках химии проходил тему тяжелых металлов и немного знаком с ним. Микроэлементы, такие как кадмий, алюминий, барий, свинец, ртуть, медь, цинк, необходимы для нормальной работы организма. Однако повышенное содержание солей тяжелых металлов в питьевой воде приводит к их накапливанию в живых организмах.

Очистка питьевой воды от тяжелых металлов

Тяжелые металлы попадают в воду двумя способами:

Природным. Земная кора содержит огромное количество химических элементов. Их концентрация в верхних слоях зависит от географического и геологического факторов. Грунтовые воды, проходящие через различные горные породы, растворяют в себе эти соединения. В воздухе также присутствуют вредные взвешенные вещества, которые при определенных погодных явлениях (дождь, снегопад, гроза) попадают в верхние слои литосферы и гидросферы.
Антропогенным. Открытие нефти, появление первых фабрик и заводов, развитие промышленности быстрыми темпами привели к увеличению стоков, насыщенных загрязняющими веществами, в том числе и тяжелыми металлами. Пищевая промышленность, ТЭЦ, химические предприятия, гальваническое производство, переработка и добыча нефтепродуктов, использование удобрений в аграрном хозяйстве - все это наносит непоправимый вред живым организмам. Каждый год человечество отравляет природу продуктами своей жизнедеятельности. Но сказывается ли это на жизни людей?

Влияют ли тяжелые металлы на живые организмы

Человек не может прожить без воды более 3-х суток. Каждый день необходимо выпивать до 2 литров воды в день. Но какой будет эффект, если ежедневно употреблять воду, насыщенную разными загрязнителями?

Тяжелые металлы, растворенные в воде, попадает в организм человека через пищевые цепи или путем попадания внутрь с питьевой водой. Каждый элемент аккумулируется в определенном органе (печень, почки, костные ткани и т.п.) и приводит к нарушению его работы, а значит и функционированию всего организма. Токсичный эффект ксенобиотиков сохраняется на протяжении долгого времени. Поэтому очень важно не допустить накапливание ионов тяжелых металлов в своем организме.

Основные способы и методы очистки воды от тяжелых металлов

Развитие области водоподготовки не стоит на месте, появляются новые технологии очистки воды от ионов тяжелых металлов. Для того, чтобы правильно подобрать оборудование для удаления тяжелых металлов из воды нужно провести химический анализ воды. Как самостоятельно отобрать пробы Вы можете узнать здесь. Наиболее доступные и эффективными являются следующие методы удаления из воды ионов тяжелых металлов:

Обратноосмотическая установка. Очистка воды от солей тяжелых металлов происходит на специальных мембранах, которые задерживают ионы различных солей. С помощью этой системы очистки воды от сульфатов и тяжелых металлов происходит разделение исходной воды на очищенную и загрязненную. Чистая вода подается потребителю, а концентрированный раствор уходит в дренаж.

Для очистки воды в промышленности от тяжелых металлов, Мы разрабатываем промышленный обратный осмос различной производительности (до 50 м3/ч). Такая установка очистки природных вод от тяжелых металлов позволяет получать очищенную воду в непрерывном режиме и удаляет весь комплекс загрязняющих веществ.
Если Вы обнаружили тяжелые металлы в воде из своей скважины или колодца и вам необходима очистка воды от них, Мы советуем приобретать бытовую установку очистки воды от ртути, свинца и кадмия на основе обратного осмоса AP-600. Эта 5-ступенчатая установка прекрасно справляется с проблемой грязной воды в доме.

Фильтры для очистки воды от солей тяжелых металлов на основе ионообменных смол. Вода поступает на систему фильтрации, где прогоняется через фильтрующую среду. Однако, если в вашей воде растворено большое количество разных тяжелых металлов, такой способ реагентной очистки воды от тяжелых металлов будет не эффективным. Ионообменная смола подбирается индивидуально под каждый тип загрязняющего вещества и очищает воду только от него.

Установка электродиализа. Принцип работы основан на прохождение потока воды через мембраны под действием электрического тока. В процессе химической реакции токсичные вещества оседают на стенках мембран, которые способны пропускать только положительно или отрицательно заряженные элементы (анионы уходят к аноду, катионы к катоду). Такой способ очень дорогой и используется в редких случаях.

Почему клиенты доверяют нам

Компания Diasel Engineering на рынке с 2013 года. За это время мы изучили эту отрасль и можем Вам гарантировать качественное и надежное обслуживание при очистке воды от тяжелых металлов.

Мы подберем различные варианты сорбентов для очистки воды от тяжелых металлов, которые будут наиболее эффективны для решения Вашей проблемы, а уже завтра Вы сможете наслаждаться чистой водой в своем доме или на промышленном предприятии.

В наличии большой выбор установок обратного осмоса и ионообменных фильтров для очистки промышленных вод от тяжелых металлов.

Читайте также: