Чистка воды от магнезии
Чистка воды от магнезии
Здрасти. Очень нужен совет экспертов. В Крыму в источнике вода содержит магнезию,от чего начинаются трудности с желудком, подскажите чем чистить? Надеюсь на ответ.
Здрасти, Сергей!
Спасибо за энтузиазм к нашему веб-сайту.
Присутствие солей магния Mg2+ и кальция Са2+ обуславливает жёсткость воды. Твердость определяют по специальной методике, описанной в ГОСТах на питьевую воду, единицы ее измерения — моль на кубический метр (моль/м3) либо миллимоль на литр (ммоль/л).
Различаются некоторое количество видов жесткости — общая, карбонатная, некарбонатная, устранимая и неискоренимая; но в большинстве случаев говорят об общей жесткости, связанной с суммой концентраций ионов кальция и магния.
Вода, содержащая маленькое количество (наименее 4 мг-экв/л) минеральных солей, в главном солей кальция и магния, считается мягенькой, при значимом их содержании (более 7 мг-экв/л) -жесткой. Твердость пресных природных водоемов изменяется в течение года, имея минимум в период паводка. К примеру, в Москве, которую обслуживают четыре станции водоочистки, забор воды делается из Москвы-реки и из Волги (через канал им. Москвы), потому твердость воды различна в различных районах Москвы но в среднем составляет ~ 5 мг-экв/л. Артезианская вода, обычно, более жесткая, чем из поверхностных источников. В Подмосковье, к примеру, твердость артезианских вод, изменяется от 3 до 15-20 мг-экв/л зависимо от места и глубины скважины.
Твердость воды — это неувязка не только лишь воды для питья и изготовления еды, да и воды, применяемой в быту для стирки, мытья посуды и т. д. А для современной домашней техники (стиральные, посудомоечные машины и т.д.), систем жаркого водоснабжения и отопления, новейших образцов сантехники – твердость воды – очень нежелательна. Потому борьба с ней очень животрепещуща. Соли жесткости при нагревании выпадают в осадок — накипь, которая вызывает ранний выход из строя сантехники, домашней техники, нагревательных котлов и труб. Утраты от жесткости воды в быту – это перерасход на 30-50% моющих средств при стирке белья и купании, нехорошие потребительские характеристики воды: при заваривании кофе либо чая в таковой воде может выпасть бурый осадок, при кипячении на поверхности появляется пленка, вода приобретает соответствующий привкус; в жесткой воде ужаснее разваривается мясо, так как соли жесткости с белками мяса образуют нерастворимые соединения, что, в свою очередь приводит к понижению усвояемости белков.
В текущее время существует несколько методов чистки воды от солей магния и кальция, которые изложены ниже:
Ионный обмен
Принцип ионного обмена употребляется в почти всех имеющихся сейчас на рынке бытовых системах чистки воды от солей жёсткости.
Фильтр ионного обмена состоит из гранулированных компонент умягчения воды через который и проходит поток воды. По мере того как вода протекает через слой умягчающих воду гранул ионообменной смолы, происходит удаление солей жесткости и в итоге вода становится мягенькой и полностью применимой для использования в быту.
Ионообменные смолы отыскали обширное применение в мире в устройствах по водоочистке. Они представляют собой маленькие шарики из полимерных материалов, насыщенных ионами, которые окрестили окрестили “ионообменными смолами” – ионитами, способными извлекать из воды разные ионы, взамен отдавая свои. Таким макаром, происходит «замещение» одних ионов на другие.
Рис. Схема деяния ионообменного фильтра для умягчения воды.
Иониты выполняются из особых ионообменных соединений. Обычно они состоят из нерастворимых в воде углеродных матриц в которых зафиксированы активные ионогенные группы, заряд которых нейтрализуется расположенными снутри полимера ионами обратного знака – противоионы, которые вступают в реакцию обмена с ионами такого же знака, присутствующими в растворе.
По структуре иониты разделяются на гелевые, способные к ионообмену исключительно в набухшем состоянии, макропористые и промежной структуры.
Если заряд фиксированной группы отрицательный, то ионит меняет катионы, если положительный то анионы. Таким макаром, иониты делятся на катиониты и аниониты.
Аниониты в свою очередь классифицируются как сильноосновные (обмен анионов происходит при всех значениях рН), слабоосновные (обмен анионов из кислот – рН 16), смешанной активности.
Аниониты:
R+ОНгидроксильная форма анионита, подобная обыкновенному гидроксилсодержащему основанию,
R+Х- — солевая форма анионита, подобная структуре соли.
Катиониты бывают сильнокислотные, способные к ионообмену при всех значениях рН, и слабокислотные – ионообмен при рН больше 7.
Катиониты:
R-H – водородная форма катионита, подобная обыкновенной водородной кислоте
R-Ме+ — солевая форма катионита, подобная структуре соли;
Главные уравнения ионного обмена, схематически описывающие реакции взаимодействия ионов раствора с ионитами, последующие:
Для катионитов
R-H++Ме+ R-Ме+ + Н+
Эта реакция обратима, потому что слева вправо происходит поглощение ионитом катионов солей (Ме+) из раствора, а справа влево происходит регенерация кислотой ионита от солевой формы до начальной водородной формы;
Для анионитов
R+OH- + R+X- + OH-
Основными показателями ионообменных смол являются влажность, которая химически связана в смоле, весовая и большая (определяющиеся стандартными способами) и рабочая ионообменная (зависящая от размеров слоя смолы, от параметров смесей) емкости
Проходя через ионообменную смолу, жесткая вода, насыщенная ионами кальция и магния, дает их смоле и конфискует из нее ионы натрия, которые не образуют отложений.
Ионный обмен отлично применяется для решения таких заморочек с водой, как умягчение жёсткой воды и удаление из воды солей кальция, магния и железа, карбонаты которых представляют собой соли жесткости, они приносят огромное количество неудобств, отлагаясь наростами на всех поверхностях, с которыми соприкасается насыщенная ими вода. Не считая этого при помощи ионного обмена осуществляется чистка воды от ионов томных металлов: Zn, Cr, Hg, Cu, Ni, аммиака и аммойных солей, анионов: Cl-, SO42-,CHS-,CN- и т.д. также от радиактивных загрязнений
Химическая чистка воды
Базирована на сложных окислительно-восстановительных реакциях и так именуемой химической активации воды в электронном поле, которая происходят в воде при воздействии на нее сильного электронного тока и приводят к образованию так именуемой «живой» и «мертвой» воды.
В итоге химической активации вода перебегает в метастабильное состояние, которое характеризуется аномальными значениями активности электронов и других физико-химических характеристик (В.М. Бахир и др., 2001).
Если через воду протекает неизменный электронный ток, то поступление в воду у катода, так же как и удаление электронов из воды у анода, сопровождается серией химических реакций на поверхности катода и анода. В итоге образуются новые вещества, меняется система межмолекулярных взаимодействий, состав воды, в том числе структура воды как раствора. Получают такую воду при помощи диафрагменного проточного химического реактора (СТЭЛ), включающего в собственный состав специальную мембрану (диафрагму), разделяющую воду, находящуюся у катода и воду, находящуюся у анода. Состав электродов (анода и катода) такой, что они могут обмениваться только электронами.
Этот метод экономичен, потому что позволяет добиться высочайшей производительности при маленьких издержек.
В первый раз такую воду в первый раз получил изобретатель Кратов, исцелившийся с помощью их от аденомы и радикулита. Эти воды создают при помощи электролиза обыкновенной воды, при этом кислую воду, которая собирается у положительно заряженного анода, именуют «мертвой», а щелочную (концентрирующуюся около отрицательного катода) — «живой».
Рис. Электролизер для получения активированных смесей
1, 2 – стаканы, стекло; 3 – большой электрод, графитовое волокно; 4 – малый электрод, графитовое волокно; 5 – гидрозатвор, стекло; 6 – магнитная мешалка
В итоге катодной (католит) обработки вода приобретает щёлочную реакцию, её окислительно-восстановительный потенциал понижается, миниатюризируется поверхностное натяжение, понижается количество растворённого кислорода и азота, растет концентрация водорода, свободных гидроксильных групп, миниатюризируется электропроводность, меняется структура не только лишь гидратных оболочек ионов, да и свободного объёма воды. Католит – мягенькая, светлая, с щелочным привкусом вода, время от времени с белоснежным осадком; её рН = 10-11 ед.
При анодной (анолит) химической обработке кислотность воды возрастает, окислительно-восстановительный потенциал растет, несколько миниатюризируется поверхностное натяжение, возрастает электропроводность, растет количество растворённого кислорода, хлора, миниатюризируется концентрация водорода, азота, меняется структура воды (Бахир В.М., 1999). Анолит— коричневатая, кисловатая, с соответствующим запахом и рН = 4—5 ед.
Химическая чистка всераспространена в Рф, но не применяется в быту на Западе (употребляется только для промышленной чистки, но не для чистки питьевой воды).
ВНИИМТ НПО ЭКРАН выпускается электролизная установка для получения активированных смесей воды СТЭЛ, имеющая сертификат Санэпиднадзора РФ, которая модернизирована для получения строго стандартных смесей католита и анолита (устройство и метод получения смесей патентуются). Она состоит из стеклянного стакана, 2-ух электродов – катода и анода и гидрозатвора.
Химическая чистка вправду позволяет очистить воду от примесей. Но при всем этом в воде происходят и деструктивные процессы. Не считая того, так как четкий состав начальной воды неизвестен, никто не знает, как при воздействии на эту воду сильного электронного тока находящиеся в ней вещества прореагируют меж собой. В итоге этих реакций могут образоваться не полезные для организма соединения, в т.ч. радикалы и др.
Магнитная обработка воды
Принцип деяния таких магнитных устройств — магнитное взаимодействие ионов металлов, присутствующих в воде (магнитный резонанс) и сразу протекающий процесс хим кристаллизации. Ферромагнитные частички, растворенные в воде, под действием неизменных магнитов с очень сильным магнитным полем, становятся центрами химической кристаллизации, связывая при всем этом ионы кальция и магния, которые составляют базу жесткости воды.
Существует ряд гипотез воздействия магнитного поля на ионы солей, растворенных в воде. 1-ая заключается в том, что под воздействием магнитного поля происходит поляризация и деформация ионов, сопровождающаяся уменьшением их гидрации (степени «рассеянности» в толще воды), повышающей возможность их сближения и, в конечном счете, образования центров кристаллизации; 2-ая подразумевает действие магнитного поля на коллоидные примеси воды; 3-я догадка соединяет воединыжды представления о вероятном воздействии магнитного поля на структуру воды. Это воздействие, с одной стороны, может вызвать конфигурации в агрегации молекул воды, с другой – нарушить ориентацию ядерных спинов водорода в ее молекулах.
В генерируемом приборе магнитном поле молекулы воды под действием силы Лоренца начинают совершать колебательные движения. Магниты размещены спецефическим образом — так, чтоб магнитное поле устройства вызвало резонанс диполей воды. За счет имеющийся в данной системе топографии поля, достигается наибольшая эффективность воздействия магнитного поля на воду Вызванный таким макаром резонанс приводит к отделению молекул воды от микровключений, которые под действием силы обоюдного притяжения вступают во взаимодействие вместе. При всем этом ионы кальция начинают осаждаться на поверхности этих свободных примесей — центрах кристаллизации, образуя так именуемые микрокристаллы. В свою очередь образовавшиеся микрокристаллы будут предотвращать нарастание накипи на внутренних поверхностях системы. Процесс этот лавинообразный — новые ионы кальция прикрепляются к уже высадившемуся кальцию на поверхности микрокристаллов. Таким макаром, ионы кальция не выпадают в виде накипи на нагреваемых поверхностях и стенах труб.
Микрокристаллы остаются в толще воды и выносятся в мелкие камешки. Не считая того ионы кальция из уже выпавшего осадка на поверхности оборудования начинают отрываться и присоединяются ко вновь образованным микрокристаллам в толще воды. С течением времени древняя накипь разрыхляется и стопроцентно вымывается с поверхности труб и нагревательных частей. Таким макаром, понижая поверхностное натяжение воды, стабилизируя ее pH-фактор и создавая режим мягенькой воды, магнитный активатор растворяет обычно нерастворимую накипь и агрессивно связанные минеральные отложения в трубах. Крепкий кристаллический кальцит формируется в каллоидную взвесь, которая свободно вымывается водой либо может быть отфильтрована, промыта либо механически очищена в закрытой системе циркуляции как просто устранимый шлам.
Способ магнитной обработки воды не просит каких-то хим реактивов и потому является полностью экологически незапятнанным.
Обработка воды в магнитном поле в главном применяется для борьбы с солями жёсткости и накипеобразованием. Суть способа заключается в том, что при скрещении водой магнитных силовых линий катионы солей жесткости выделяются не на поверхности нагрева, а в массе воды. Способ эффективен при обработке вод кальциево-карбонатного класса, которые составляют около 80% вод всех водоемов нашей страны и обхватывают приблизительно 85% ее местности.
Уменьшение образования накипи и других отложений солей остается более широкой областью внедрения магнитной обработки. Если в воде находятся диссоциирующие соли (настоящая вода), при магнитной обработке происходит несколько процессов:
-смещение электрическими силами полей равновесия меж структурными компонентами воды;
-физико-химический механизм роста центров кристаллизации в объеме воды после ее магнитной обработки, также изменение скорости коагуляции (слипания и укрупнения) дисперсных частиц в потоке воды.
Магнитная обработка аква систем приводит к последующим физико-химическим изменениям: скорость растворения неорганических солей возрастает в 10-ки раз (для MgSO4 — в 120 раз!), в воде после магнитной обработки возрастает концентрация растворенного кислорода.
Также имеются данные, указывающие на антибактериальное действие магнитной обработки воды. По сопоставлению с обычным умягчением воды ее магнитная обработка более ординарна, неопасна и экономна. Обработанная магнитным методом вода не приобретает никаких побочных, вредных для здоровья человека параметров и не меняет солевой состав, сохраняя вкусовые свойства питьевой воды. На затравочных кристаллах образуются дополнительные центры кристаллизации солей кальция и магния. Образованные агрегатные структуры остаются во взвешенном мелкодисперсном состоянии и вымываются потоком воды. Рост кристаллов в особенности наглядно проявляется при нагреве воды. При всем этом вода немного мутнеет. Это обосновано тем, что, медлительно разрастаясь, кристаллы начинают рассеивать свет. Очень их величина может достигать только тысячной толики мм, что не дает им способности создавать твердые отложения в виде осадка и накипи. Обработанная таким макаром вода сохраняет антинакипный эффект в течение 28 суток. Магнитная обработка воды также оказывает влияние на электрокинетический потенциал и агрегативную устойчивость взвешенных частиц, по этому ускоряет их осаждение, т.е. содействует извлечению из воды различного рода взвесей. Прямое воздействие магнитного поля на ионы примесей содействует активации процессов адсорбции и открывает широкие перспективы для водоподготовки в целом.
Рис. Гидромагнитные насадки.
Гидромагнитные системы (ГМС) могут быть установлены как в промышленных, так и бытовых критериях: в магистралях подающих воду в водопроводные сети жаркой и прохладной воды в доме, бойлерах, проточных водонагревателях, паровых и водяных котлах, системах остывания различного технологического оборудования (компрессорные станции, массивные электронные машины, тепловое оборудование), стиральных и посудомоечных машинах. Хотя ГМС рассчитаны на расход воды от 0,08 до 1100 м3/час, соответственно на трубопроводы поперечником 15-325 мм, но есть опыт сотворения магнитных аппаратов для ТЭЦ с размерами трубопровода 4000 х 2000 мм.
ГМС прибыльно отличаются от схожих устройств на базе электромагнитов и магнитотвердых ферритов: отсутствуют — потребление электроэнергии и трудности, связанные с ремонтом при электронном пробое обмоток электромагнита, имеют более высочайшие градиенты магнитных полей, нужных для действенной работы устройства.
Оборотный осмос
В текущее время все более пользующимися популярностью для полной чистки воды от многих солей становятся фильтры, работающие по принципу оборотного осмоса. В таких фильтрах имеется особая мембрана, а движение воды через нее из более концентрированного раствора в направление наименее концентрированного.
Если по различные стороны полупроницаемой мембраны находятся солесодержащие смеси с разной концентрацией, молекулы воды будут передвигаться через мембрану из слабо концентрированного раствора в более концентрированный, вызывая в последнем увеличение уровня воды. Из-за явления осмоса процесс проникания воды через мембрану наблюдается даже в этом случае, когда оба раствора находятся под схожим наружным давлением.
Разница в высоте уровней 2-ух смесей разной концентрации пропорциональна силе, под действием которой вода проходит через мембрану. Эта сила именуется «осмотическим давлением».
В случае, когда на раствор с большей концентрацией повлияет наружное давление, превышающее осмотическое, молекулы воды начнут двигаться через полупроницаемую мембрану в оборотном направлении, другими словами из более концентрированного раствора в наименее концентрированный. Этот процесс именуется «оборотным осмосом». По этому принципу и работают все мембраны оборотного осмоса.
В процессе оборотного осмоса вода и растворенные в ней вещества делятся на молекулярном уровне, при всем этом с одной стороны мембраны скапливается фактически совершенно незапятнанная вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону. Таким макаром, оборотный осмос обеспечивает еще более высшую степень чистки, чем все выше описанные классические способы фильтрации, основанных на фильтрации механических частиц и адсорбции ряда веществ при помощи активированного угля.
По этому принципу и работают все мембраны оборотного осмоса. Процесс оборотного осмоса осуществляется на осмотических фильтрах, содержащих особые мембранах, задерживающих растворенные в воде органические и минеральные примеси, бактерии и вирусы. Чистка воды происходит на уровне молекул и ионов, приметно миниатюризируется общее солесодержание в воде. Много домашних фильтров оборотного осмоса употребляются в США и Европе для чистки городской воды с содержанием солей от 500 до 1000 мг/л; обратноосмотические системы высочайшего давления очищают солоноватую и даже морскую воду (36000 мг/л) до свойства обычной питьевой воды.
Фильтры на базе оборотного осмоса убирают из воды ионы Na, Са, Cl, Fe,Ca, Mg, томных металлов, инсектициды, удобрения, мышьяк и многие другие примеси. «Молекулярное сито», которое представляют собой обратноосмотические мембраны, задерживает фактически все примесные элементы, находящиеся в воде, независимо от их природы, что бережет потребителя воды от противных сюрпризов, связанных с неточным либо неполным анализом начальной воды, в особенности из личных скважин.
В процессе оборотного осмоса вода и растворенные в ней вещества делятся на молекулярном уровне, при всем этом с одной стороны мембраны скапливается фактически совершенно незапятнанная вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону. Таким макаром, оборотный осмос обеспечивает еще более высшую степень чистки, чем большая часть обычных способов фильтрации, основанных на фильтрации механических частиц и адсорбции ряда веществ при помощи активированного угля.
Главным элементом обратноосмотических установок является мембрана. Начальная, грязная разными примесями и частичками, вода пропускается через поры мембраны, настолько маленькие, что загрязнения через их фактически не проходят. Для того чтоб поры мембраны не забивались, входной поток направляется повдоль мембранной поверхности, который вымывает загрязнения. Таким макаром, один входной поток делится на два выходных потока: раствор, проходящий через мембранную поверхность (пермеат) и часть начального потока, не прошедшего через мембрану (концентрат).
Обратноосмотическая полупроницаемая мембрана представляет собой композитный полимер неравномерной плотности, сделанный из нитрата целлюлозы. Как показала долголетняя практика, этот материал обеспечивает рациональные условия роста задержанных микробов, исключая получение неверного положительного результата.
Мембранный фильтр состоит из нескольких слоев, которые соединены совместно и обмотаны вокруг пластмассовой трубки. Материал мембраны полупроницаем. Вода продавливается через полупроницаемую мембрану, которая отвергает даже низкомолекулярные соединения. Схематическое изображение мембраны приведено ниже.
Этот полимер образован из 2-ух слоев, неразрывно соединенных меж собой. Внешний очень плотный барьерный слой шириной около 10 миллионных см лежит на наименее плотном пористом слое, толщина которого составляет 5 тысячных см. Осмотическая мембрана действует как барьер для всех растворенных солей и неорганических молекул, также органических молекул с молекулярной массой более 100. Молекулы воды свободно проходят через мембрану, создавая поток пермеата. Качество пермеата сравнимо с качеством обессоленной воды, приобретенной по классической схеме Н-ОН-ионирования, а по неким характеристикам (окисляемость, содержание кремниевой кислоты, железа и др.) превосходит её.
Обратноосмотическая мембрана — это красивый фильтр и на теоретическом уровне содержание растворенных минеральных веществ в приобретенной в итоге фильтрации незапятанной воде должно составлять 0 мг/л, независимо от их концентрации во входящей воде.
В процессе оборотного осмоса вода и растворенные в ней вещества делятся на молекулярном уровне, при всем этом с одной стороны мембраны скапливается незапятнанная вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону. Практически же, в обычных рабочих критериях, из входящей воды извлекается 98 – 99 % растворенных в ней минеральных веществ. В приобретенной в итоге фильтрации незапятанной воде, остается 6 – 7 мг/л растворенных минеральных веществ.
Обратноосмотические фильтры получают все огромную популярность в бытовом использовании благодаря надежности, компактности, удобству в эксплуатации и, конечно, размеренно высочайшему качеству получаемой воды. Многие потребители говорят, что только благодаря оборотному осмосу узнали реальный цвет незапятанной воды.
Большая часть фильтров на базе оборотного осмоса, применяемых в жилых помещениях, оснащаются композитными тонкопленочными мембранами, способными задерживать от 95 до 99% всех растворенных веществ. Эти мембраны могут работать в широком спектре рН и температуры, также при больших концентрациях растворенных в воде примесей.
Главная компонента таковой системы – полупроницаемая мембрана, обеспечивающая степень чистки воды до 98-99% в отношении фактически всех загрязнителей. Мембрана пропускает через себя только молекулы воды, отфильтровывая всё остальное. Соответствующий размер пор мембраны – 1 Ангстрем (10-10 м). Благодаря таковой чистке из воды удаляются растворенные неорганические и органические соединения, также томные металлы, бактерии и вирусы.
В неких случаях применение оборотного осмоса нужно. К примеру, для умягчения воды. Обычно для этого используют ионообменные смолы, которые подменяют в воде ионы кальция и магния, «ответственные» за твердость, на ионы натрия. Соли натрия не образуют накипи и допустимые концентрации натрия в воде намного больше, чем кальция и магния. Потому обычно всё нормально. Но если твердость очень большая, более 30 мг/экв/л, то при всем этом процессе происходит превышение и по натрию. Накипи не будет, но пить такую воду нельзя. Тут-то и нужен оборотный осмос, чтоб убрать излишек натрия — произвести «умягчение» воды.
Сейчас на русском рынке представлены и другие разновидности фильтров мембранно-сорбционного класса. Российскей индустрией выпускаются и малогабаритные обратноосмотические фильтры, созданные для чистки воды в походных либо экстремальных критериях. Их основное достоинство — универсальность и компактность, их всегда можно взять с собой и иметь возможность пользоваться фильтром в хоть какой момент. Это телескопические трубки по форме и размерам с обыденную авторучку. Невзирая на миниатюрность, подобные аппараты способны накрепко очистить 10 л воды от микробов, вирусов, хлора, оксибензола и ядовитых металлов.
Но, невзирая на свои плюсы, осмотические фильтры нравятся не многим. Главный аргумент: «Что неплохого, когда вода совершенно незапятнанная? Ведь в ней нет микроэлементов». Ученые из НИИЭС и ГОС РАМН обосновали, что в литре питьевой воды должно содержаться более 30 мг кальция и 10 мг магния – по другому нарушается водно-солевой баланс и даже увеличивается риск сердечно-сосудистых болезней. Дистиллированная вода не дает никаких микроэлементов, а напротив, выводит их из организма, поэтому пить ее повсевременно нельзя. Так что заместо мембранных фильтров, которые создают воду, близкую по составу к дистиллированной, может быть Вам лучше использовать фильтры на базе ионного обмена, либо испытать другие другие способы чистки воды с внедрением природных сорбентов — шунгита, цеолита, диатомита и др. Они очистят воду не ужаснее хоть какого фильтра и добавят в нее минералы.
С почтением,
К.х.н. О.В. Мосин