Практические советы по обработке воды, содержащей мышьяк
 На главную  Информация Статьи Практические советы по обработке воды, содержащей мышьяк |
Процесс распада мышьяка и о чем нужно помнить.
Сегодня большинство потребителей знают о риске для здоровья, связанным с питьевой водой, содержащей мышьяк (As) даже в малых дозах. Компании, поставляющие промышленное оборудование для очистки и обработки воды, часто сталкиваются с этой проблемой.
Информация о мышьяке
Ранее в США допустимая концентрация мышьяка в воде составляла 0.05 мг/л. В 2001 году этот стандарт был понижен до 0.01 мг/л. Мышьяк – это 33-й элемент в периодической таблице с атомным весом 75. Природный мышьяк является устойчивым изотопом, который содержит 33 протона и 42 нейтрона. Валентность мышьяка составляет -3 (арсениды), 0 (элементарный мышьяк), +3 (арсенит и хлорид мышьяка) и +5 (арсенат), таким образом, он может содержаться во многих неорганических и органических соединениях (например, в метилмышьяковой кислоте и ее солях).
Мышьяк в больших количествах содержится в земной коре. В грунтовых водах он присутствует в виде арсената (AsO3-3) или арсенатовых солей (AsO4-3). Концентрация мышьяка в мировом запасе воды колеблется от менее 0,001 мг/л до более 1 мг/л. Залежи воды с высокой концентрацией мышьяка в основном находятся в северо-восточных и западных частях США.
Мышьяк – это высокотоксичный человеческий канцероген, имеющий свойство хронической токсичности. Неорганический мышьяк (арсенат и арсенит) считается более опасным, чем его органические формы. Мышьяк, попадая в организм человека, может вызвать рак кожи, легких и мочеполовой системы.
Рекомендованные способы обработки
Обычно для анализа концентрации мышьяка в воде используют масс-спектрометрию с индуктивно связанной плазмой (предел обнаружения
0.0001 мг/л) и более старые атомно-абсорбционную спектрометрию с генерацией гидридов и пламенную атомную абсорбцию (пределы обнаружения
0,001-0,002 мг/л). Также доступны простые в использовании тестовые наборы, которые позволяют произвести быстрые локальные цветовые измерения, которые могут обнаружить концентрацию мышьяка до 0,005 мг/л.
С точки зрения вариантов обработки рекомендуется следующее:
- Обычная коагуляция с использованием квасцов или соли трехвалентного железа на установках общественного водопровода может сократить концентрацию мышьяка до менее 0,01 мг/л.
- Также эффективно совместное осаждение во время обезжелезивания.
- Обратный осмос (арсенат > arsenite), и процессы анионного обмена с использованием продуктов на основе железа и активированного оксида алюминия являются очень эффективным.
- Умягчение воды является эффективным методом, если вместе с кальцитом используется магний или железо.
- Технологии очистки непосредственно на месте использования экономически выгодны для домов с собственной скважиной.
- Бытовые системы очистки воды на месте использования и в точке входа воды в дом с использованием технологий анионного обмена, обратного осмоса и дистилляции. Устройства для очистки в месте использования самые экономически выгодные, потому что они обрабатывают только необходимое для питья и приготовления пищи количество воды.
- Бутилированная вода также является одним из вариантов.
Разновидности As
Как уже было сказано, загрязнитель может присутствовать в воде в двух формах: трехвалентный (AsIII или арсенит) или пятивалентный мышьяк (AsV или арсенат). Обычно As(III) можно найти в скважинах, в которых нет достаточного количества кислорода. По сравнению с As(V), As(III) сложнее отфильтровать из-за его заряда – незаряженные частицы As(III) не могут быть эффективно удалены с помощью адсорбции.
Полевые и лабораторные тестирования помогут идентифицировать наличие мышьяка в воде. Дальнейшее тестирование определит его разновидность. Как и с большинством загрязнителей в воде, чем больше Вы знаете о качестве воды, тем эффективнее Вы сможете подобрать систему очистки.
Знание разновидностей присутствующего в воде мышьяка также поможет понять потребителям причину возможных дополнительных затрат. Так, As(III), убрать который намного труднее, требует окисления или другой специфической обработки. Кроме того, владельцы скважин должны понимать, что химический состав их воды может меняться в течение года по различным причинам.
Для многих домовладельцев информация о том, что в их воде присутствует мышьяк в какой-либо форме, может стать шокирующим и неприятным открытием. Хотя проблемы с водой и поиск их решений являются частью повседневной жизни компаний, предоставляющих оборудование для обработки воды, у клиентов может быть более драматическая реакция на положительные тесты мышьяка. Поэтому водные профессионалы должны помочь клиентам трезво и спокойно взглянуть на этот вопрос.
Мышьяк содержится в рыбе и моллюсках, которые, безусловно, являются одной из основных составляющих ежедневного рациона человека. Приблизительно 99 процентов содержащих мышьяк морепродуктов содержат его органические формы, которые менее токсичны, чем неорганические. Также в очень малых количествах он находиться в хлебных злаках, домашней птице, зерне, овощах и молоке. В одной чашке риса может содержаться до 0,0067 мг неорганического мышьяка в зависимости от того, где он был выращен. Рис выращивается в воде, поэтому у него большая вероятность накопить мышьяк из окружающей среды.
Обязанность компаний по продаже очистительного оборудования сообщить своим клиентам о риске для здоровья, связанном с потреблением мышьяка в воде. Известные воздействия на здоровье, связанные с питьевой водой, содержащей мышьяк, включают: повреждения кожи, проблемы с кровеносными системами и повышенный риск заболеваний раком.
Источник
Очистка воды от мышьяка
Здравствуйте, вопрос специалисту:
Подскажите, как можно убрать из воды мышьяк? В интернете не нашел ответа.
Мышьяк – это загрязняющее вещество подземных вод, которое можно найти во многих регионах мира. По своему количеству в земной коре он находится на 20 месте, а по количеству в теле человека – на 12. Не имея вкуса и запаха, мышьяк широко используется в качестве пропиточного состава для древесины и яда для уничтожения сорняков, крыс и насекомых.
Даже в малых концентрациях он токсичен для людей. Однако растворимость мышьяка в воде настолько мала, что его присутствие в воде обычно связано с разработкой месторождений или с металлургическими процессами в районе водосброса; кроме того, мышьяк может попасть в воду вместе с поверхностными стоками с сельскохозяйственных площадей, на которых в качестве промышленных ядов использовались вещества, содержащие мышьяк.
Мышьяк может существовать в воде в двух формах: трёхвалентный мышьяк, известный как As 3+ , и пятивалентный мышьяк, известный как As 5+ . Обе эти формы можно удалить с помощью соответствующих методов очистки – адсорбции, тонного обмена, обратного осмоса и др.
В коллоидном состоянии мышьяк может быть удален в процессе обычных операций по очистке воды. Согласно Федеральным нормам общее содержание мышьяка в воде систем хозяйственно-бытового водоснабжения не должно превышать 0,1 мг/л. Если это вещество органического происхождения, то его можно удалить путем окисления органического вещества с последующей коагуляцией или путем адсорбции, например, гранулированным активированным углем.
Хлор, добавляемый организациями коммунального водоснабжения, преобразует As 3+ в As 5+ , который можно удалить с помощью cистемы Питьевой Воды Кинетико Плюс Делюкс или Аппарата-Очистителя Воды Purefecta. Водопроводным системам, не содержащим хлор, например, частным скважинам или некоторым типам коммунального водоснабжения, использующим подземные воды, необходима дополнительная фильтрация с использованием ещё одного добавочного картриджа для питьевой воды, так как мышьяк может быть в разных формах. Другим решение является система защиты от мышьяка во всём доме — Arsenic Guard™ system, которая удаляет мышьяк из всей системы водоснабжения дома, а не только из питьевой воды.
Другой эффективный способ удаления мышьяка из воды основан на способности наночастиц оксида железа (ржавчины) взаимодействовать с ионами мышьяка, которые потом удаляются с помощью магнитной обработки.
Рис. Ионы мышьяка взаимодействуют с наночастицей ржавчины
Неожиданное открытие магнитных взаимодействий между наночастицами ржавчины привело к появлению революционной, дешевой технологии очистки питьевой воды от мышьяка. Исследователи из США (Rice University’s Center for Biological and Environmental Nanotechnology — CBEN) описывают эту технологию в журнале «Science».
Отравленная мышьяком вода – это проблема, которая касается многих стран. По оценкам Всемирного банка 2005 года, 65 миллионов людей в юго-восточной Азии страдает от проблем со здоровьем, вызванным отравлением мышьяком питьевой воды. Эту технологию ждут миллионы людей в Индии, Бангладеше и других развивающихся странах, в которых ежегодно регистрируют тысячи случаев отравления мышьяком.
Эта проблема возникает из-за того, что в Азии в 70-е годы прошлого века были построены подземные «трубчатые колодцы», которые оказались источником существующего в природе мышьяка.
Технология очистки CBEN’s очень проста, она не требует электричества, которого и нет во многих населенных пунктах. Ржавчина хорошо поглощает мышьяк. Используя наночастицы оксида железа, ученые убедились, что они хорошо притягивают ионы мышьяка. После такой очистки небольшие магниты способны убрать из воды и сами частицы оксида железа с мышьяком.
Наночастицы оксида железа, использованные в экспериментах CBEN достаточно дорогие и их нужно получать с помощью специальных методов, но ученые из Rice разрабатывают новые подходы для их производства, для чего используют бытовую ржавчину и оливковое масло, которые можно найти на любой кухне.
Мы когда делали себе водоочистку, я обращалась за консультацией сюда thermodistillation.com.ua Оказывается, что обычные фильтры для воды очень не эффективны, это просто реклама сделала их популярными. Нормальная система очистки воды стоит нормальных денег.
Как же объяснить тот факт, что в г. Люберцы (с 2005 по 2016) я никогда не видела накипи в чайнике! И это чистая правда (пос. Калинина, 93) . В вазах с цветами нет белого ободка нестираемого белого налета при высыхании воды. А я читаю на форуме, что вода в Люберцах оч. некачественная и не пригодна для питья? Мне есть с чем сравнить-19лет в Калуге я боролась и с накипью и с белым солевым отложеним на вазах. Кто может объяснить происходящее? Спасибо.
Фильтр с промывной титановой наноструктурированной мембраной тонкостью фильтрации 0.1 мкм. Разработка Российского НИИ убирает все загрязнения без химии и картриджей, — что-то до этого Американцы не додумались.
www.youtube.com/watch Вот тут видео работы. Грдость за отечественную науку!
Alumac 320 – это адсорбент на основе активированного оксида алюминия, разработанный специально для очистки воды, в том числе питьевой от фторидов, мышьяка, меди, цинка, свинца, фосфатов, нитратов, селена, хрома, ртути, кадмия и кремния. Содержание данных примесей в воде, особенно в питьевой строго лимитируется и не может превышать установленные уровни ПДК. Так, например, фтор является полезным веществом для здоровья зубов человека в концентрациях 0,6-1,0 мг/л, а вот при 1,5 мг/л и более может стать причиной появления темных пятен на зубах и болезни флюороз (болезнь, обусловленная избыточным фтором в организме), которая в дальнейшем может привести к потере зубов, поражению желудочно-кишечного тракта снижению подвижности суставов, вызвать заболевание скелета и костной структуры человека, и в худшем случае привести к остеогенной саркоме (рак кости). Фтор в воде содержится в виде фторидов — растворенных в воде неорганических и органических веществ, содержащих отрицательно заряженные ионы фтора. Подземная вода с повышенным содержанием фтора характерна для многих регионов, где люди страдают крошением зубов целыми поколениями, особенно это опасно для детей младшего возраста (до 7-ми лет), т. к. у них кости и корни зубов только формируются. Наличие доступной и пригодной для питья воды — это глобальная мировая проблема. Требования к содержанию фторидов и мышьяка в питьевой воде, а также требования к защите окружающей среды существенно расширили применение адсорбентов на основе активированного оксида алюминия. Применение активного оксида алюминия считается лучшей технологией для удаления фторидов и мышьяка из воды, так как этот сорбент является наиболее емким по поглотительной способности, обладает наилучшей селективностью по отношению к фтору и мышьяку, является дешевым и простым в производстве. В настоящее время адсорбент Alumac 320 используется для очистки питьевой воды в муниципальных и хозяйственно-бытовых системах очистки, а также для ремедиации сточных вод различного происхождения. Процесс очистки прост и заключается в пропускании воды через слой адсорбента, с обеспечением физического контакта на протяжении не менее 5-ти минут. При физическом контакте активного оксида алюминия с водой поглощение загрязняющих веществ из воды происходит по принципу физической адсорбции, но в большей степени — хемосорбции, т. е. между активированным оксидом алюминия и загрязняющими веществами происходит химическая реакция. Маленький размер и специальная форма частиц Alumac 320 гарантирует оптимальное распространение поглощенных примесей по поверхности адсорбента, а также позволяет производить плотную и равномерную загрузку в адсорбер с крайне низкой усадкой впоследствии. Активная окись алюминия Alumac 320 обладает сильно развитыми макропорами и соответственно, высокой емкостью поглощения фторидов, мышьяка и других загрязняющих веществ. Активная окись алюминия Alumac 320 может быть многократно регенерирована, благодаря чему обладает длительным сроком службы и обеспечивает финансовую экономию.
Источник
Способ очистки воды от мышьяка
Владельцы патента RU 2441846:
Изобретение может быть использовано для очистки природных (подземных и поверхностных) и техногенных вод от мышьяка. Способ включает окисление на псиломелане трехвалентного мышьяка до пятивалентного и последующую сорбцию последнего на брусите. При этом окисление трехвалентного мышьяка осуществляют фильтрацией через слой псиломелана или путем добавления в обрабатываемую воду псиломелана крупностью менее 0,1 мм, перемешивания в течение 30-60 минут с последующим отделением осадка. Сорбцию осуществляют путем фильтрации обрабатываемой воды через слой брусита или путем добавления в обрабатываемую воду брусита крупностью 10÷50 мкм, перемешивания в течение 30 минут с последующим отделением осадка. Способ обеспечивает высокое качество очистки воды и удешевление процесса за счет использования природного сорбента и доступного минерального катализатора процесса окисления. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области очистки воды для хозяйственных, питьевых и технологических целей и может найти применение для очистки природных (подземных и поверхностных) и техногенных вод от мышьяка.
Известен способ очистки воды от мышьяка сорбцией на исскуственно синтезированном бернессите (Manning A.B., Fendorf E.S., Bostick В. and Suarez L.D. (2002) «Arsenic (III) Oxidation and Arsenic (V) Adsorption Reactions on Synthetic Bimessite.» Environmental Science and Technology. 36 (5), 976-981), в котором воду, содержащую соединения трехвалентного мышьяка, перемешивают с бернесситом в течение 1 часа при рН 6,5, при этом извлечение составляет 20-30% в форме пятивалентного мышьяка.
Недостаток указанного способа заключается в высокой стоимости синтезированного бернессита и низкой степени извлечения мышьяка.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к предлагаемому техническому решению является способ вывода мышьяка из мышьяксодержащих материалов по патенту РФ №2226562, С22В 30/04, С22В 3/20, C02F 1/62, опуб. в БИ №10, 2004, включающий осаждение растворенного мышьяка осадителем в нейтральной среде, при этом в качестве осадителя мышьяка используют сульфат железа III в весовом соотношении 3,5÷5,5:1 к растворенному мышьяку в присутствии окислителя. Для перевода ионов Fe 2+ →Fe 3+ и As 3+ →As 5+ необходимо использовать какой-либо окислитель, например пиролюзит (MnO2).
Основным недостатком данного способа является использование химических реагентов в качестве осадителей, для приготовления растворов которых требуется дополнительное оборудование. Кроме того, процесс выделения мышьяка достаточно продолжительный, необходимое время контакта составляет 3 часа. Остаточные концентрации мышьяка не отвечают норме ПДК: на сточную воду — 50 мкг/л; на питьевую — 10 мкг/л.
Технической задачей предлагаемого способа является обеспечение высокого качества очистки воды от мышьяка и удешевление процесса за счет использования высокоэффективного, дешевого природного сорбента для связывания мышьяка в труднорастворимые соединения и доступного минерального катализатора процесса окисления трехвалентного мышьяка до пятивалентного.
Это достигается тем, что в способе очистки воды от мышьяка, включающем окисление трехвалентного мышьяка (As 3+ ) до пятивалентного (As 5+ ) и последующую сорбцию As 5+ , согласно техническому решению окисление осуществляют на псиломелане, а сорбцию — на брусите.
Известно, что соединения As 3+ более токсичные, чем As 5+ , но извлечение соединений As 3+ из водных растворов затруднено, т.к. они хорошо растворимы. Для повышения эффекта очистки от As 3+ необходимо предварительно окислить его до As 5+ . С этой целью воду фильтруют через слой псиломелана, который является природной смесью оксидов марганца — активных катализаторов процесса окисления As 3+ →As 5+ и одновременно сорбентом. Этот процесс также может быть осуществлен в статическом режиме добавкой псиломелана крупностью 3+ →As 5+ воду подают на фильтр, заполненный бруситом, где происходит сорбция мышьяка с образованием труднорастворимого арсената магния (ПР Mg3(AsO4)2-2,1·10 -20 ). В результате такой обработки получают воду, в которой содержание мышьяка ниже нормы ПДК — 10 мкг/л. Эта стадия также может быть выполнена в статическом режиме добавкой брусита крупностью 10÷50 мкм, перемешиванием в течение 30 минут с последующим отделением осадка отстаиванием или фильтрацией.
Режим обработки на псиломелане и брусите выбирают в зависимости от условий производства.
Сорбент с сорбированным мышьяком может быть захоронен, т.к. мышьяк находится в труднорастворимом соединении, или мышьяк с поверхности сорбента может быть десорбирован растворами кислот или щелочей для получения товарного продукта.
Предлагаемый способ отличается высокой эффективностью, простотой выполнения и дешевизной. Использование псиломелана — природного катализатора процесса окисления As 3+ →As 5+ и высокоэффективного, дешевого природного сорбента для удаления из природных и техногенных вод мышьяка позволяет получить воду гарантированно высокого качества, в том числе удовлетворяющую ПДК на питьевую и сточную воду по мышьяку с одновременной очисткой от других загрязняющих веществ.
Сущность изобретения иллюстрируется тремя примерами конкретной реализации способа, таблицей и чертежом.
Пример 1. Воду, содержащую 80÷100 мкг/л As 3+ в форме арсенита натрия, фильтруют через фильтровальную колонку, заполненную бруситом. Крупность фильтрующей загрузки 0,5÷3,0 мм. Высота фильтрующего слоя 500 мм. Диаметр колонок 19 мм, Линейную скорость фильтрации поддерживают в пределах 1,0÷1,3 м/ч. Степень извлечения мышьяка составила 32%.
Пример 2. Воду, содержащую 80÷100 мкг/л As 3+ в форме арсенита натрия, фильтруют последовательно через фильтровальную колонку, заполненную псиломеланом, и далее подают на колонку, заполненную бруситом. Крупность фильтрующих загрузок 0,5÷3,0 мм. Высота фильтрующего слоя 500 мм. Диаметр колонок 19 мм. Линейную скорость фильтрации поддерживают в пределах 1,0÷1,3 м/ч. В непрерывном режиме было пропущено 90 л воды, что составило 900 объемов относительно объема загрузки каждой колонки (0,1 л). Пробы для определения концентрации мышьяка в фильтрате отбирают после каждого фильтра. После контакта с псиломеланом концентрация мышьяка в воде снижалась до 40÷50 мкг/л в продолжение всего эксперимента. После брусита концентрация мышьяка удерживалась ниже 10 мкг/л в 600 относительных объемах пропущенной воды и 10÷15 мкг/л еще в 300 объемах (см. чертеж, где Сисх — исходная концентрация мышьяка в воде).
Необходимо отметить, что одновременно с извлечением мышьяка происходит очистка воды от цветных металлов, органических примесей, радионуклидов и др.
Пример 3. Сточную воду одного из предприятий горно-перерабатывающей промышленности, содержащую соединения As 3+ и цветные металлы, обрабатывают в статическом режиме. Один литр сточной воды нейтрализуют добавлением раствора щелочи или брусита крупностью 10÷50 мкм до рН
3,0, добавляют 3 г псиломелана крупностью 3+ →As 5+ , перемешивают на магнитной мешалке в течение 30 минут, отделяют осадок отстоем или фильтрацией. Затем в воду добавляют 5 г брусита крупностью 10÷50 мкм в качестве сорбента, перемешивают на магнитной мешалке в течение 30 минут, отделяют осадок отстоем или фильтрацией. В воде определяют остаточные концентрации мышьяка и металлов. Результаты представлены в таблице.
| Концентрация, мг/л | ||||||||
| As | Cu | Ni | Al | Fe | Mn | Pb | рН | |
| Сточная вода | 32,2 | >1000 | 3,7 | 37,3 | 431,1 | 4,0 | >1000 | 1,54 |
| Очищенная вода | н/об | 115,0 | 1,1 | н/об | н/об | 3,6 | 114,0 | 5,97 |
В результате очистки сточной воды сложного состава по предлагаемому способу мышьяк, алюминий, железо удаляют полностью, концентрацию меди и свинца снижают на порядок, никеля — в 3,5 раза, марганца — на 10%.
1. Способ очистки воды от мышьяка, включающий окисление трехвалентного мышьяка до пятивалентного и последующую сорбцию пятивалентного мышьяка, отличающийся тем, что окисление осуществляют на псиломелане, а сорбцию — на брусите.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что окисление трехвалентного мышьяка осуществляют фильтрацией через слой псиломелана.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что окисление трехвалентного мышьяка осуществляют путем добавления в обрабатываемую воду псиломелана крупностью Изобретение относится к области нейтрализации кислых производственных сточных вод, в частности к способам нейтрализации подотвальных вод горнодобывающих предприятий.
Источник
