Соединения бора с водой

Содержание бора в воде. Очистка воды от бора

Бор и его соединения — вещества природного происхождения, которые образуются в земной коре и находятся только в состоянии одиночных минералов. Как элемент бор был открыт в 19 веке, однако о токсичном воздействии боратов на живые организмы заговорили совсем недавно. Накопление больших концентраций борных соединений наблюдаются во фруктах и овощах (груши, яблоки, морковь и т.д). Ежедневное попадание бора вместе с водой, пищей, через кожу приводит к нарушениям в работе нервной системы, заболеваниям почек и печени. Рабочие на химических предприятиях по производству борной кислоты также подвержены накоплению боратов в своем организме через дыхательные органы.

Как бор попадает в природные воды?

Проблема содержания больших концентраций соединений бора в подземных водах до сих пор остается актуальной. Но как бор попадает в грунтовые воды? В процессе исследования этого химического вещества было выявлено несколько путей проникновения бора в подземные источники:

• Литосфера представляет собой многогранное природное образование, в котором встречаются слои земной коры, состоящие из бороносных горных пород. Превышение содержания бора в воде в большинстве случаев обусловлено именно этим.
• Бораты могут содержаться в термальных источниках в районах образования вулканических гор. Слои глины и вулканического песка также могут содержать в себе соединения бора.
• Важную роль играет и антропогенный фактор. Использование борных веществ, концентрации которых превышают дозволенные нормы, в промышленности, в сельском хозяйстве, в бытовой химии приводит к насыщению сточных вод ионами бора.
• Использование косметики, в которой содержится частицы борных соединений.

Краснодарский край, Поволжье, Липецкая, Воронежская, Ростовская области — основные регионы, где наличие бора в воде превышают нормы ПДК в несколько раз.

Нормы ПДК по бору в воде

Часто встречаются превышения бора в воде из скважины. Питьевая вода должна быть безопасна для населения и контролироваться со стороны специальных служб. Все вещества, в том числе и соединения бора, нормируются Российским законодательством. В СанПиН 2.1.4.1074-01 определены нормы ПДК по бору в питьевой воде. Для России это значение находится в пределах 0,5 мг/л. Однако, в нормах ВОЗ содержание бора в воде не должно превышать 1 мг/л. Превышение бора в питьевой воде имеет свои последствия. Для воды, которая используется в технологическом процессе на предприятиях, также есть свои нормы содержания бора в воде. Они прописаны в различных ГОСТах и ТУ.

Влияние бора на организм человека

Любое вещество, которое превышает установленные нормы ПДК для питьевой воды, несет в себе опасность для здоровья человека. Повышенное содержание бора в воде способствует нарушению в работе почек, печени, облысению, заболеваниям сердечнососудистой системы. При беременности крайне важно следить за качеством питьевой воды, так как вода с высоким содержанием бора может привести к нарушению в развитии плода, его мутациям.

Норма потребления бора варьируется в пределах 1-2 мг в сутки. Недостаток этого элемента также негативно сказывается на организме человека: снижается мозговая активность, задержки в развитии и росте, появляется мочекаменная болезнь. Если в вашей воде превышен бор, пора задуматься о его снижении.

Как определить превышение по бору в воде?

К сожалению, самостоятельно определить содержание бора в питьевой и природной воде невозможно. Существует несколько методов определения бора в природных водах, одним из которых является способ определение бора в воде фотометрическим методом. Только в химической лаборатории вы сможете узнать точную концентрацию этого элемента. После определения бора в воде следует задуматься о системах очистки.

Технология очистки воды от бора

«Как избавиться от бора в воде?» — такой вопрос задают клиенты, увидев свой анализ. Очистка воды от бора и соединений борной кислоты невозможна в домашних условиях, только с помощью специализированного оборудования. Способ коагуляции достаточно дорогой и применим, только если концентрация борных соединений очень высока. Более надежными и эффективными способами подготовки воды являются метод мембранной очистки и фильтр с боро-селективной смолой. Рассмотрим их подробнее.

Очистка воды от бора обратным осмосом

Уязвимым местом такого способа является низкая способность к очистке работы обратноосмотических мембран. Необходимо использовать специальные бор-селективные мембраны в комплексе с блоком регулировки показателя рН. Щелочная среда помогает перевести соединения бора в нужную форму для дальнейшего его удаления из воды. Применяется как одноступенчатые установки, так и двухступенчатые. Это зависит от исходной концентрации борной кислоты и показателей, которые необходимо достигнуть на выходе. Технология обратного осмоса позволяет достигнуть до 90% удаления загрязняющих веществ.

Для индивидуального водопотребления (частные дома, коттеджи, дачи) наилучшим вариантом очистки воды от бора является бытовая система обратного осмоса. При высоком качестве очистки (до 98% от общего количества загрязнений) эти пяти ступенчатые установки осмоса обладают компактностью, высокой производительностью (до 12 л/час), наличием накопительного бака с чистой водой.

Для производств и предприятий при удалении бора из воды необходимо обеспечивать большие производительности. Для этого используются промышленные установки обратного осмоса. Возможно изготовление установок различной комплектации в широком диапазоне производительностей. Наша компания является производителем промышленного осмоса, что позволяет изготавливать установки под любое требование Заказчика.

Засыпной фильтр очистки воды от бора с ионообменной смолой.

Высокоселективная смола Lewatit MonoPlus MK 51 эффективно удаляет соединения бора в фильтрах умягчения воды. Соли борной кислоты оседают на частицах загрузки и сбрасываются в дренаж при регенерации фильтра для воды от бора. Однако, тут возникает проблема. Регенерация фильтра по очистке воды от бора осуществляется с помощью кислотного или щелочного раствора, который запрещен для сбрасывания в канализацию и требует дополнительной очистки сточной воды.

Источник

Бор (B)

Первыми бор получили французы Гей-Люссак и Тенар в 1808 году.

В природе элементарный бор не встречается. Почит во всех минералах бор связан с кислородом, он встречается в небольших концентрациях во многих природных соединениях, в виде боратов и боросиликатов, в изверженных и осадочных породах, в водах морей, соляных озер, горячих гейзеров, грязевых вулканов.

Электронная конфигурация бора — 1s 2 2s 2 2p 1 (см. Электронная структура атомов).

Рис. Электронная конфигурация атома бора.

На внешнем электронном слое бора находятся три электрона, которые он может либо отдавать, либо принимать еще 3, проявляя кислотность +3 или -3.

Бор, как простое вещество

Бор является инертным (при н. у.) неметаллом, образует ряд аллотропных модификаций, отличающихся строением кристаллической решетки — это самое твердное (после алмаза) природное вещество, обладающее малой электропроводностью. Свойства бора во многом зависят от его модификации и чистоты.

Химические свойства бора:

• при комнатной температуре бор вступает в реакцию только со фтором;
• при t=500-700°C реагирует с кислородом, серой, хлором: 4B + 3O₂ = 2B₂O₃;
• при t=1200°C реагинует с кремнием (силицид бора) и азотом (нитрид бора): 3B + Si = B₃Si;
• при t=2000°C реагинует с углеродом: 3C + 12B = B₁₂C₃;
• в сплавах с металлами бор образует бориды различного состава (в зависимости от условий сплавления и концентрации бора): Ni + 2B = NiB₂; 2Ni + B = Ni₂B;
• с парами воды бор вступает в реакцию при температуре красного каления: 6H₂O + 2B = 2H₃BO₃ + 3H₂.
• взаимодействует с горячими концентрированными азотной и серной кислотой, а также царской водкой: 3HNO₃ + B = 3NO₂ + H₃BO₃.
• с кислотами неокислителями бор не реагирует.

Соединения бора

Борная кислота (H₃BO₃) — это слабая одноосновная кислота, представляет собой растворимое в воде бесцветное кристаллическое вещество.

Борную кислоту получают из минерала сассолина.

Кислотные свойства борной кислоты обусловлены образованием протона при ее взаимодействии с водой:

При нагревании борная кислота, теряя воду, превращается в метаборную кислоту:

Борная кислота применяется как дезинфицирующее и антисептическое средство, для изготовления эмалей, специальных стекол, цементов, косметики, средств гигиены.

Борный ангидрид (B₂O₃) — диэлектрическое бесцветное кристаллическое вещество, легко переходящее в стеклообразное состояние.

Энергично вступает в реакцию с водой, образуя борную кислоту: B₂O₃ + 3H₂O = 2H₃BO₃.

Получение борного ангидрида:

Борный ангидрид нашел применение в производстве специальных стекол и для получения бора.

Получение бора:

• металлотермией получают аморфный «грязый» бор (магний и натрий выступают в роли восстановителей): B₂O₃ + 3Mg = 2B + 3MgO;
• кристаллический бор высокой частоты получают при температуре 800°C восстановлением галогенидов бора водородом: 2BBr₃ + 3H₂ = 6HBr + 2B;
• промышленным способом бор получают электролизом расплава K[BF₄] и B₂O₃ (t=800-1000°C).

Применение бора:

• в изготовлении полупроводников (бор — полупроводник p-типа с дырочной проводимостью);
• для изготовления огнеупорных, кислотостойких материалов (силициды устойчивы к действию воды, щелочей, кислот, высокой температуры);
• в качестве металлургических добавок при изготовлении жаропрочной, механически и коррозионноустойчивой стали;
• для изготовления деталей реактивных двигателей, газовых турбин, работающих в тяжелых условиях высоких температур;
• в ядерной энергетике для изготовления замедлителей быстрых нейтронов и для биологической защиты.

Если вам понравился сайт, будем благодарны за его популяризацию 🙂 Расскажите о нас друзьям на форуме, в блоге, сообществе. Это наша кнопочка:

Код кнопки:
Политика конфиденциальности Об авторе

Источник

Процесс очистки воды от бора

Бор как химический элемент встречается в подземных водах. Его источником служат осадочные бороносные породы (калиборит, углексит, бура, колеманит, борацит, ашарит), соленосные отложения, алюмосиликаты, а также вулканические глины и породы, которые содержат сорбированный из морской воды бор.

Кроме того, природными источниками этого химического элемента являются термальные источники (в районах вулканической активности), воды нефтяных месторождений, рапа соленых озер. Также стоки различных производств и коммунальных хозяйств, в которых есть моющие средства. Загрязнение почвы происходит при внесении удобрений, содержащих бор, и там, где осуществляется разработка борсодержащих руд.

Неизвестно, сколько времени элемент сохраняется в воде, воздухе и почве. Достоверно то, что он токсичен для рыб в малой степени и почти не аккумулируется в их организме. При этом элемент накапливается в растениях: овощах и фруктах.

В естественных водоемах и водах элемент находится как ионы кислот борных. Жесткие воды менее богаты бором, чем щелочные. Это объясняется тем, что магниевые и кальциевые соли обладают меньшей растворимостью, чем натриевые соли кислот борных. Содержание данного элемента в минерализованных щелочных водах иногда достигает больших величин (единицы и десятки мг/л). Питьевое употребление такой воды небезопасно поэтому нужна комплексная система водоочистки и водоподготовки.

В организм бор поступает различными путями, поэтому весьма необходимой является очистка воды от бора. Наибольшее поступление осуществляется при вдыхании людьми, которые работают на производстве, связанном с добычей или переработкой бора. Также большое количество данного элемента вдыхают люди, проживающие недалеко от таких производств. Гораздо меньше поступает элемент с водой или пищей. Предполагается, что бор способен проникать в организм человека через кожу при контакте с косметикой, которая содержит соединения бора, и с моющими средствами.

Сильнодействующими токсичными веществами являются ортоборная кислота и оксид бора. Исследования показывают, что непродолжительное вдыхание воздуха, которое загрязнено соединениями данного элемента, способно вызвать поражение легких. Если бораты или борная кислота поступают с пищей или водой, то элемент быстро и почти бесследно выводится из желудочно-кишечного тракта почками.

При длительном воздействии элемента и его соединений нарушает процессы пищеварения: интоксикация борная поражает почки, центральную нервную систему, печень. Кроме того, он способен отрицательно влиять на репродуктивную функцию, а также происходит токсическое воздействие на эмбрион. Очистка воды от бора избавит вас от негативного влияния этого вещества.

При кожном контакте микроэлемент не ведет к серьезным последствиям. Данный химический элемент не является канцерогенным, не вызывает генных мутаций. Бор постоянно присутствует в организме человека, хотя его биологическая функция изучена недостаточно. Крайне редки случаи дефицита бора.

Установки для очистки воды от бора

Суть технологии очистки воды от бора составляет обмен ионный: иониты способны в адекватных количествах обменивать свои ионы на содержащиеся в растворе ионы. Процесс очистки от бора является реакцией обратимой. Водоочистка осуществляется следующим образом: вода проходит через фильтр анионообменный. В качестве фильтрующего вещества применяют слабоосновной, макропористый, борселективный анионит (пищевой).

Ионитовый фильтр очистки воды непрерывного действия является оборудованием высокопроизводительным и автоматизированным. Оно позволяет получить высокое качество конечного продукта при минимальном расходе реагентов и на большой скорости. Установка состоит из отдельных узлов, объединенных в одно целое. Они выполняют операции ионирования, регенерации и отмывки. Главное достоинство установки для фильтрации – это очистка воды от бора осуществляется с глубокой регенерацией и на большой скорости.

Существуют фильтры водоочистки, где слой ионита является взвешенным. В них происходит непрерывный процесс ионирования воды. В условно сжиженном слое ионита обрабатывается вода с взвешенными веществами. Это способствует упрощению состава очистных сооружений для установок локальных, ионообменных.

Использование фильтрационного оборудования для удаления бора обладает рядом преимуществ. Установки компактны и они размещаются на малых площадях. Требуются малые затраты на монтаж, запуск и пользование.

Источник