Марганец. Загрязнение воды марганцем

В природные воды марганец поступает в результате выщелачивания железомарганцевых руд и других минералов почвогрунтов. Значительное количество поступает в процессе разложения остатков водных животных и растительных организмов.

ПДК марганца в питьевой воде - 0,1 мг/дм3.

Марганец считается одним из наиболее часто встречающихся токсичных элементов в составе родниковой воды, и при превышении ПДК может вызывать множество нежелательных последствий для здоровья.

Если в питьевой воде превышена допустимая концентрация марганца, то жидкость приобретает желтоватый оттенок и имеет малоприятный вяжущий привкус. Пить такую воду не только неприятно из-за плохого вкуса, но и опасно для здоровья.

Повышенное содержание марганца в питьевой воде грозит заболеваниями печени, в которой, в основном, и концентрируется этот металл. Кроме того, марганец, употребленный вместе с водой, имеет способность проникать в тонкий кишечник, кости, почки, железы внутренней, поражать головной мозг. В результате постоянного употребления питьевой воды, в которой превышено содержание данного химического элемента, может начаться хроническое отравление этим металлом. Отравление имеет либо неврологическую, либо легочную форму. В случае неврологической формы отравления (при проникновении марганца в канальцы нервных клеток, происходит торможение прохождения нервных импульсов) у пациента наблюдается полное безразличие к происходящим вокруг событиям, сонливость, потеря аппетита, головокружения, сильные головные боли.

Отравление марганцем очень сложно диагностировать. Симптомы при отравлении марганцем присущи многом заболеваниям. Особенно опасно употребление воды с повышенной концентрацией марганца беременными женщинами. У женщин, употребляющих во время беременности воду с повышенной концентрацией марганца, очень часто рождаются умственно неполноценные дети.

Концентрация железа в воде подвержена заметным сезонным колебаниям.

ПДК железа в питьевой воде 0,3 мг/дм3.

Превышение ПДК железа в воде способствует увеличению риска инфарктов, аллергических реакций, заболеваний печени, крови.

Следует отметить, что во всех подземных и поверхностных водоисточниках качество воды разное. Кроме того, в каждом водоисточнике, особенно поверхностном, характер воды меняется с течением времени. Так, максимум органических веществ наблюдается обычно в период паводков.

С ростом урбанизации и промышленного производства, химизации сельского хозяйства все большее влияние на общую водную экологию оказывает антропогенный фактор, т.е. фактор использования воды человеком.

Поэтому в настоящее время появилась большая необходимость контролировать безопасность и качество употребляемой воды.

Химико-токсикологические исследования необходимо проводить в аккредитованных лабораториях.

В ФГБУ ЦНПВРЛ в химико-токсикологическом отделе определение содержания железа и марганца в воде (а также ряда других элементов, таких как алюминий, серебро, никель, кальций, магний, хром, натрий, кремний, кадмий, мышьяк, свинец, кобальт, никель и др.) проводится методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой на современном приборе Optima 7300DV.

Текущие санитарные нормы ограничивают предельно допустимое содержание марганца в хозяйственной и питьевой воде – допустимая норма составляет 0,1 мг/л. В некоторых европейских странах требования еще жестче – до 0,05 мг/л. Если содержание элемента выше, страдают органолептические свойства воды, появляется неприятный привкус, на сантехнике образуются характерные пятна, а на трубах собирается осадок (он имеет вид черной пленки). В подземных водах элемент содержится в виде растворимых солей Mn2+. Чтобы очистить воду от марганца, его сначала нужно перевести окислением в нерастворимое состояние, после чего начнутся процессы гидролизации с образованием нерастворимых гидроксидов Mn(OH)3, Mn(OH)4. При осаждении на загрузке фильтра начинает проявлять каталитические свойства, ускоряя окисление двухвалентного марганца кислородом. Для эффективного окисления элемента кислородом нужно, чтобы значение рН воды, которая проходит очистку, находилось в районе 9.5-10.0. Перманганат калия, гипохлорит натрия или хлор, озон позволяют вести процессы демаганации при меньших показателях рН – например, 8.0-8.5. Для окисления 1 мг марганца, растворенного в воде, требуется около 0.291 мг кислорода.

Очистка воды от железа и марганца: обезжелезивание и деманганация (удаление марганца). Нужно ли очищать воду из скважины

Железо и марганец – самые распространенные загрязнители водных источников. Вода просачивается через грунтовые минеральные отложения и насыщается катионами данных металлов. Если норма железа превышается, то и содержание марганца часто оказывается критическим. Для исправления ситуации проводится деманганация (процесс удаления марганца из воды).

Марганец, как и железо, может пребывать в двух состояниях – растворенном и окисленном. В подземных источниках кислорода нет, поэтому марганец содержится в них в растворенном виде. Для удаления его из воды в данном случае применяются те же методики, что при . То есть сначала нужно будет окислить марганец, а затем уже убрать взвеси из воды.

Важность очистки воды от марганца

Избыток марганца придает воде характерный желтый оттенок и вяжущий привкус. От такой воды на трубах и сантехнике появляются темные пятна и черные наросты. Но главное даже не это, а то, что постоянное употребление в пищу тяжелых металлов чревато очень неприятными последствиями (они склонны накапливаться). Негативно влияет избыток марганца на работу ЦНС, состояние сердечно-сосудистой системы и скелета. Во время беременности данный элемент особенно опасен, поскольку он сказывается на развитии ребенка.

Современные способы (методы) и процесс глубокой очистки воды из скважины от марганца. Оборудование и материалы для фильтрации

Важнейшее условие качественной очистки водных масс от марганца – требуемый уровень водородного значения рН, поскольку из-за химического состава окисление данного элемента (в отличие от обычного железа) происходит сложнее. При показателе от pH 7.5 ионы марганца принимают нерастворенную форму, а если он ниже 7.0, эффективное удаление элемента становится просто невозможным. В данном случае в целях повышения водородного показателя могут использоваться фильтры корректоры pH с кальцитом – зернистыми мраморными фракциями.

Для дальнейшей очистки потребуется окислитель, поскольку содержащегося в воде элемента обычно оказывается недостаточно. Решить проблему помогают эжекторы-аэраторы.

Очистка воды от марганца с применением обезжелезивателя

В грунтовых водах, в которых кислорода нет вообще, марганец присутствует в двухвалентной растворенной форме. Чтобы удалить его из воды, сначала нужно будет произвести , а потом фильтрацию. Хорошие результаты показывают фильтры-обезжелезиватели.

Очистка воды от марганца с применением фильтра комплексной очистки

Стоят дороже остальных решений, зато эффективно удаляют марганец при любых заданных значениях pH. Насыщать воду кислородом при этом не требуется. Многокомпонентная фильтрующая среда комплексных установок также гарантирует эффективную очистки воды от железа, солей жесткости, органики и прочих примесей, которые в ней растворены. Данный вид водоочистки очень эффективен в удалении марганца из колодезной и скважинной воды. Один такой фильтр заменяет сразу несколько устройств разного назначения.

Очистка воды от марганца с применением накопительных баков

Также удаление марганца из колодезной воды может производиться с применением накопительных баков. Сначала в целях лучшего окисления выполняется корректировка водородного показателя кальцитом (его засыпают на дно колодца либо в накопительный газ). Окислительные процессы запускает – эжектор. После прохождения эжектора насыщенная воздухом вода поступает в накопительную емкость, где продолжаются окислительные реакции. Затем вода начинает подаваться насосной станцией на фильтр промывной титановой мембраны. Частики марганца от 0.1 микрон, которые не смогли раствориться, удерживаются поверхность мембраны.

Принципы работы фильтрационной системы и удаление марганца из воды

На первой стадии очистки из воды вакуумом убирают свободную углекислоту, в результате чего рН повышается до 8.0-8.5. Упрощает выполнение работ вакуумно-эжекционный аппарат, в эжекционной части которого происходит диспергирование воды с последующим насыщением кислородом воздуха. Затем вода подается на фильтрацию через зернистую загрузку (это может быть кварцевый песок или другой материал). Данный метод очистки применим при перманганатной окисляемости до 9.5 мгО/л. В воде обязательно присутствует двухвалентное железо, при окислении которого получается гидроксид железа, адсорбирующий и каталитически окисляющий Mn2+. Соотношение концентраций / меньше 7/1 быть не должно. Если в исходной водной среде такое соотношение достичь не получается, в нее добавляют сульфат железа.

Очистка воды от марганца перманганатом калия

Методика применима для поверхностных и подземных вод. При введении перманганата калия в воду растворенный марганец окисляется, в результате образуется малорастворимый оксид марганца. Осажденный оксид в виде хлопьев имеет значительную развитую удельную поверхность – около 300 м2 на 1 г осадка. Осадок – отличный катализатор, который позволяет проводить демангацию при рН около 8.5. Для удаления Mn2+ в количестве 1 мг нужно 1.92 мг перманганата калия. Как мы уже писали выше, перманганат калия убирает из воды и марганец, и железо в любых формах. Также удаляются неприятные запахи, за счет сорбционных свойств повышают вкусовые качества воды. Практические данные относительно очистки воды от марганца с применением перманганата калия показывают – нужно использовать 2 мг вещества на каждый 1 мг марганца, процент окисления будет составлять до 97%. Mn2+. После перманганата для удаления продуктов окисления, взвешенных веществ вводят коагулянт. Затем вода фильтруется на установке песчаной загрузки. При очистке подземных вод от марганца параллельно с перманганатом вводят активированную кремниевую кислоту либо флокулянты. Это позволяет увеличить хлопья оксида марганца в размерах.

Очистка воды от марганца каталитическим способом

При очистке воды от марганца и железа предварительное осаждение оксидов на поверхность зерен фильтра оказывает каталитическое воздействие на процесс окисления двухвалентного марганца кислородом (кислород используется растворенный). В процессе фильтрации предварительно и, если это нужно, то подщелоченной воды на зернах фильтра песчаной загрузки образуется осадок гидроксида марганца Mn(OH)4. Ионы Mn2+ адсорбируются гидроксидом марганца и гидролизуются с получением Mn2O3. Последний элемент окисляется до Mn(OH)4 растворенным кислородом и снова принимает участие в каталитическом окислении. Как любой классический катализатор, элемент Mn(OH)4 практически не расходуется.

Очистка воды от марганца на модифицированной загрузке

Для увеличения рабочего ресурса фильтрующей загрузки за счет крепления пленки катализатора из оксида марганца и гидроксидов железа на поверхности зерен, для уменьшения расхода перманганата калия чаще всего используется именно модифицированная загрузка. До начала процесса фильтрования через фильтрующую загрузку пропускают сначала раствор железного купороса (FeSO4) с перманганатом калия, потом загрузку обрабатывают тринатрийфосфатом (формула Na3PO4) либо сульфитом натрия (Na2SO3). Ориентировочная скорость фильтрации воды будет составлять 8-10 м/час. Каталитическую пленку можно сделать точно так же, пропуская 0.5%-ный раствор хлорида марганца с перманганата калия через загрузку фильтра.

Очистка воды от марганца введением реагентом

Скорость окисления двухвалентного марганца хлором, диоксидом хлора, либо гипохлоритом натрия зависит от показателя рН исходной воды. При введении гипохлорита натрия либо хлора эффект окисления достигается в полной мере при рН от 8.0-8.5 и времени контакта воды с окислителем один-полтора часа. В большинстве случаев обрабатываемая вода подщелачивается. Требуемая доза реагента для перевода Mn2+ в Mn4+ составляет 1.3 мг на каждый миллиграмм двухвалентного растворенного марганца. Фактические дозы будут выше.

Очистка воды от марганца диоксидом хлора или озоном

Данный тип обработки является одни из наиболее эффективных. Процесс окисления марганца занимает всего 10-15 минут при значении рН 6.5-7.0. Доза озона согласно стехиометрии составляет 1.45 мг, диоксида хлора – 1.35 мг на милиграмм двухвалентного марганца. Но поскольку озон подвергается каталитическому разложению оксидами марганца, доза должна быть увеличена. Все указанные количества KMnO4, ClO2, O3 верны, но они чисто теоретические. Практические дозы окислителей зависят от рН, срока контакта окислителя и воды отложений, содержания органических примесей и других показателей.

Очистка воды от марганца ионным обменом

Очистка воды от марганца , как и железа, происходит при водород и натрий катионировании. Методика целесообразна при необходимости глубокого , и удаления марганца.

В каких случаях нужна очистка воды от железа и марганца

О высоком содержании марганца в воде свидетельствуют потеки коричнево-желтого цвета на сантехнике, желтизна на одежде, металлический привкус. Но это критерии, которые определяются на глаз, а есть еще и санитарные нормы. Они определяют предельно допустимые параметры содержания марганца в воде, даже если потеков, пятен и металлического вкуса нет, фильтрация является обязательной.

Откуда берутся железо и марганец в воде?

Железо и марганец в воду попадают из горных пород, стоков промышленных предприятий, удобрений. В природе элементы существуют в двух- и трехвалентной формах.

Фильтры для очистки воды от железа и марганца: основные материалы

Рассмотрим самые распространенные фильтрующие материалы, используемые для удаления марганца:

1. Упаковки с фильтрами Birm. Устройства устанавливаются под .
2. Bewaclean – аналогичное предыдущему решение. Дополнительно данный фильтр регулирует кислотность очищаемой воды.
3. Green sand – помимо марганца и железа, фильтр удаляет еще и сероводород. Для регенерации используется перманганат калия.
4. МТМ – более компактный аналог Greensand с pH 6.2- 8.5.
5. Pyrolox – минеральная форма марганца диоксида. Химической регенерации не требует.

Любой фильтрующий материал время от времени нужно очищать, пропуская по нему воду в обратном обычному направлению с высокой скоростью. Воду после промывки использовать в пищевых и питьевых целях нельзя.

Современные системы очистки воды для коттеджа, квартиры, дома и дачи. Варианты обустройства очистительной системы

В квартире, доме или на даче для удаления марганца удобнее всего использовать следующие системы:

1. Фильтры с ионообменным картриджем.
2. Устройства каталитического окисления.
3. Отстаиватели.

Каждый вариант имеет свои особенности, недостатки и стоимость. Перед принятием окончательного решения о выборе рекомендуем проконсультироваться со специалистами.

Мамченко А.В., Кий Н.Н., Якупова И.В., Чернова Л.Г., Дешко И.И.,

Институт коллоидной химии и химии воды НАН Украины, г. Киев

Антропогенная деятельность человека и непрерывное наращивание масштабов водопотребления привели к качественной деградации источников пресной воды (1, 2). Мониторинг экологического состояния природных вод (2-14) показал многократное превышение экологического оптимума в водах большинства стран – повсеместное наличие соединений железа, марганца, аммония, фтора в водах Франции (5), РФ (6-9, 12, 13), Китая (14), аккумуляцию больших количеств марганца в Кременчугском и ниже расположенных по течению водохранилищах Украины (11), превышение экологического оптимума в три раза для бассейна р. Припять (4) (Украина и Беларусь) и т.д.

Ухудшение качества поверхностных источников заставило обратиться к подземным водам, состав которых более стабилен, не подвержен сезонным колебаниям и влиянию поверхностных загрязнений на близлежащих территориях и не содержит самых сложных с точки зрения водоочистки загрязнений – органических веществ, тяжелых металлов, бактерий, вирусов.

Однако в большинстве случаев подземные воды вследствие неудовлетворительных геохимических условий формирования (в земной коре содержание марганца составляет около 0,1%) являются некондиционными для питьевых нужд. Несмотря на значительный очищающий эффект фильтрации через грунт, отбираемая из артезианских скважин вода зачастую имеет повышенное содержание железа, марганца и солей жёсткости. При этом наблюдается устойчивая тенденция роста их концентрации и превышения ПДК для питьевой воды. Опасность загрязнения подземных вод марганцем, железом и другими металлами исходит от разработки рудных месторождений и эксплуатации карьеров (6,8,9,15). Существующие технологии лишь частично решают эту проблему (16, 17).

Согласно нормативным рекомендациям ВОЗ и САНПиН (18, 19) предельно допустимая концентрация марганца в питьевой воде – 0,1 мг/дм 3 ; железа – 0,3 мг/дм 3 . Требования многих производств: пищевых, энергетики, электроники – значительно жёстче (18, 20).

Потребность организма человека в марганце обеспечивает, как правило, содержание его в воде и продуктах питания. Суточное поступление марганца с пищей составляет в среднем 3,7 (от 2,2 до 9) мг, из воздуха – 0,002 мг, из питьевой воды – до 0,064 мг (21). Дефицит марганца в организме человека приводит к сбоям в функционировании репродуктивной, нервной и слуховой систем и нарушениям формирования скелета (22).

Превышение нормы оказывает на человека мутагенное действие. Обладая выраженными кумулятивными свойствами, марганец накапливается в печени, почках, головном мозге, щитовидной и поджелудочной железах, лимфатических узлах. В стратегии управления рисками питьевую воду, хотя она является незначительным источником проникновения в организм марганца, следует рассматривать вместе с другими потенциальными источниками воздействия на человека. Установлена тесная корреляция между большим содержанием марганца в питьевой воде и продуктах питания и нейротоксикацией у детей раннего возраста (23-25) и металлургов (26), состоянием известным как “манганизм” и во многом подобном болезни Паркинсона (27-29), неврологическими проявлениями у жителей промышленных районов Греции (30), умственными расстройствами, тремором мышц у жителей Японии (31) и др.

Следовательно, использование подземных вод с повышенным содержанием марганца и пр. примесей возможно только при наличии эффективных технологий очистки от них.

Процесс деманганации-обезжелезивания определяют природа соединений марганца и железа – минеральная или органическая; рН, концентрация свободного диоксида углерода, растворённый кислород, окислительно-восстановительный потенциал, сульфиды, органические вещества, жёсткость, общая минерализация, растворенные газы (32-35).

В воде марганец встречается в трёх дисперсионных областях: молекулярной, коллоидной и гравиметрической. Молекулярные дисперсии (d<1 ммк) не осаждаются, проходят через все фильтры, диализируют и диффундируют. Коллоидные системы – гидрофобные золи проходят сквозь фильтры тонкой чистки, но задерживаются фильтрами сверхтонкой очистки, заметно не осаждаются, не диализируют и весьма незначительно диффундируют, видны в ультрамикроскоп. Простые дисперсии или суспензии (d>100 ммк) осаждаются по истечении некоторого времени, не способны к диализу и диффузии, не проходят через тонкие бумажные фильтры. Соединения марганца и железа из коллоидных дисперсий переходят в состояние суспензий за счет коагуляции мицелл (33).

Наличие марганца в воде обусловлено растворимостью образованных им соединений. При рН 4-7,5 в воде доминируют ионы Mn 2+ , в случае высоких значений окислительно-восстановительного потенциала – осадок диоксида марганца, при рН>7,5 марганец выделяется в виде гидроксида или оксидов различной валентности (35, 36). Растворимость Mn(II) может контролировать равновесие оксида марганца с марганцем, находящимся в других степенях окисления. В сильно восстановительной среде содержание марганца зависит от образования малорастворимых сульфидов (37). Гумусовые соединения обусловливают коллоидное состояние (10, 11, 36) и устойчивые, трудно окисляемые органические комплексы марганца.

В поверхностных водоисточниках при естественных условиях возможно фотокаталитическое восстановление с образованием ионов Mn 2+ и ускорение окислительных реакций за счёт участия марганца в процессах фотосинтеза при размножении водорослей, что снижает его концентрацию в воде (38).

В подземных водах марганец чаще всего встречается в хорошо растворимой форме бикарбоната (0,5-4 мг/дм 3) или гидроксида, гораздо реже – в виде сульфата марганца. (10, 35). Может образовывать комплексы с фосфат-ионами и некоторыми органическими лигандами (11). В подземных водах с низким содержанием кислорода Mn(II) окисляется химически или биологически до Mn(IV) (37). Марганец обычно обнаруживают в железосодержащей воде. Химически, его можно считать родственным железу, т.к. у них одинаковая структура внешнего электронного слоя.

Многообразие факторов, обусловливающих состав природных вод и их непостоянство, исключает возможность разработки единого универсального экономически оправданного метода, применимого во всех случаях жизни. Практически используется весь спектр разработанных на сегодня технологий водоподготовки. Часто при выборе технологии для конкретного водоисточника сочетают несколько методов, поскольку каждый из них имеет как достоинства, так и недостатки.

Удаление железа и марганца зачастую решают в рамках единой технологии, учитывая специфику извлечения каждого компонента (33). Двухвалентные ионы железа и марганца окисляют соответственно до трехвалентного и четырехвалентного состояния, продукты реакции отделяют от жидкой фазы (коагуляцией коллоидных соединений и задержанием в отстойниках или на фильтрах в результате явлений адсорбции, хемосорбции или каталитического окисления) (29, 39-41). В качестве фильтрующего материала используют дробленный базальт и базальтовый гравий (2), кварцевый песок, доломит, карбонат кальция, мрамор, оксид марганца (IV), антрацит, полимерные материалы (35).

Окисление растворимого Mn(II) кислородом происходит намного медленнее, чем растворимого Fe(II). Mn(II) нельзя окислить простым аэрированием воды. Для ускорения процесса применяются специальные зернистые загрузки каталитического действия, на которых происходит окисление с одновременным отделением окисленных веществ (42-46).

Безреагентное окисление кислородом воздуха посредством вакуумного эжектирования (47) или глубокой аэрации (29, 39), под высоким давлением (48), искусственное насыщение кислородом (49, 50) подземной воды приводят к удалению из неё CO 2 , H 2 S, CH 4 , изменяют среду с восстановительной на окислительную, повышая окислительно-восстановительный потенциал до 250-500 мв и pH до 7 и более. Формируется слой Fe(OH)з, поверхность которого сорбирует ионы Fe(II), Mn(II) и молекулярный кислород. Последний окисляет растворенные ионы железа и марганца до мало растворимых в обычных условиях оксигидратов железа и марганца, которые легко отделяются фильтрованием. При добавлении диоксида марганца или другого каталитически активного вещества на песчаный фильтр растворённый в воде воздух обеспечивает каталитическое окисление и осаждение марганца (51).

При окислении кислородом воздуха по методу “Виредокс”, разработанному финской фирмой, около 10% общего расхода воды, насыщенной кислородом воздуха, закачивается обратно в водоносный слой через несколько поглощающих скважин, расположенных по окружности радиусом 5-10 м вокруг эксплуатационной скважины (52, 53). В результате биохимических и химических процессов марганец переходит в нерастворимую форму и выделяется в осадок в водоносном горизонте. Однако, при простоте и экономичности метода он не всегда гарантирует должную степень очистки воды от марганца и создаёт опасность кольматирования водоносного горизонта. Очевидно, этот метод может применяться только при наличии гидрогеологического обоснования. Таковое было выполнено для подземных вод залива Консепсьон и смежного с ним континентального шельфа (54), и метод обеспечил надлежащую глубину деманганации воды.

Химическое окисление осуществляют хлором и его производными, озоном, перманганатом калия и т.д.

С помощью хлора удаляют железо и марганец, разрушают сероводород, обесцвечивают (оптимальное рН>4) (55-57), сочетая в определённых случаях очистку с обеззараживанием (рН 8) (57). Существенными недостатками газообразного хлора считаются повышенные требования к технике безопасности его перевозки и хранения и потенциальный риск для здоровья, связанный с возможностью образования тригалометанов (ТГМ): хлороформа, дихлорбромметана, дибромхлорметана и бромоформа (58). Использование гипохлорита натрия или кальция вместо молекулярного хлора не снижает, а значительно увеличивает вероятность образования ТГМ (55, 59).

Известна технология деманганации воды, в которой используют совместное действие глубокой аэрации и хлора, действующего как окислитель и как катализатор окислительного действия растворенного кислорода (20).

Наиболее сильным из известных природных окислителей является озон, не образующий хлорсодержащих тригалометанов (60, 61) и окисляющий Mn(II) при рН 6,5-7,0 в течение 10-15 мин (30, 62, 63).

Однако озон – неустойчивое химическое соединение с очень высокой химической активностью, образующее побочные продукты (альдегиды, кетоны, органические кислоты, бромсодержащие тригалометаны, броматы, пероксиды, бромуксусную кислоту). Для удаления побочных продуктов необходимы дополнительные фильтры и, следовательно, высокие начальные затраты на оборудование и последующие – на обслуживание установок (64). Исследования по определению эффективности очистки воды реки Днепр от Mn(II) озонированием показали, что необходимая степень очистки воды от Mn достигалась лишь при сочетании озонирования воды с последующей обработкой коагулянтом, отстаиванием и фильтрованием через песчаный фильтр либо двухслойный или угольный фильтр в случае контактной коагуляции, при этом эффективность не зависела от дозы озона и коагулянта (65). Озонирование используют также в комбинации с УФ-излучением (66).

Эффективным и технологически простым является использование в качестве окислителя перманганата калия (67), который окисляет Mn(II) до мало растворимого оксида марганца MnО(ОН) 2 . Мелкодисперсный хлопьевидный осадок оксида марганца MnО 2 , обладая большой удельной поверхностью (около 300 м 2 /г), эффективно сорбирует часть органических соединений и интенсифицирует процесс коагуляции, имея в интервале рН 5-11 заряд, противоположный зарядам продуктов гидролиза коагулянтов – гидроксидам алюминия или железа (35).

При совместном присутствии марганца и железа, включая коллоидные формы соединений этих металлов, в условиях низких температур, низкой щёлочности, пониженной жёсткости воды степень её очистки повышает последовательная обработка КMnО 4 и Н 2 О 2 (40). Как наиболее эффективный и наименее затратный рекомендуется метод нанофильтрации с использованием Н 2 О 2 (68).

Катализирующее действие на процесс деманганации с применением Н2О2 оказывают соли железа (69). Известен процесс Фентона (70), где Н 2 О 2 является окислителем, Fe 2+ катализатором и модифицированный процесс Фентона (66), дополнительно использующий УФ излучение.

Практикуется проведение окислительной деструкции загрязнений подземных вод непосредственно в скважинах, куда закачиваются реагенты-окислители, и транспортировка продуктов реакций и избытка реагентов потоком грунтовых вод (71).

Широкое применение в очистке воды нашли биологические методы (35, 72, 73). На зёрна загрузки фильтра, через который фильтруют воду (36, 74), высеивают марганец потребляющие бактерии типа Bacteria manganicus , Metallogenium personatum, Caulococeus manganifer, Leptothrix lopholea, Leptothrix echinata (35, 75, 76) pedomicrobium manganicum (77), цианобактерии (Cyanobacteria ) (78, 79). В результате ассимиляции из воды марганца образуется пористая масса, содержащая большое количество оксида марганца, служащего катализатором окисления Mn(II) (75). В зависимости от содержания железа, марганца и присутствия других ионов используют различные типы фильтров (35, 80), в т.ч. двуступенчатые (74), медленные (81) и др.

В качестве среды для иммобилизации бактерий, кроме минералов, используют синтетические волокна, нерастворимые в воде, стойкие по отношению к действию микроорганизмов и имеющих максимально развитую поверхность для закрепления естественных биоценозов (82). В качестве биоадсорбента используют морское растение взморин (Zostere L.) в исходном или химически модифицированном виде, обладающее большой поглотительной способностью (83); биоценоз сооружений биологической очистки спиртовых производств и молочных комбинатов (84).

Эффективность методов биологического удаления железа и марганца существенно ниже реагентной обработки грунтовых вод (73, 85).

Удовлетворительные результаты по удалению марганца даёт коагуляция солями железа или алюминия, хотя использование алюминия неизбежно приводит к загрязнению воды остаточным алюминием, который замещает в костях человека кальций (29).

Хлорид железа в сочетании с перекисью водорода, с последующей ультрафильтрацией, эффективно удаляет железо и марганец из вод с повышенным содержанием органического углерода (86, 87). Предварительная обработка окислителями (диоксидом хлора и перманганатом калия) улучшает качество очистки и уменьшает дозу коагулянта (88).

Применение титанового коагулянта (обладает более высокой скоростью хлопьеобразования) позволяет уменьшить объём осадка и дозу вводимого реагента, следовательно, снизить уровень вторичного загрязнения по остаточному титану.

Алюмокремниевый флокулянт- коагулянт, работает в диапазоне рН = 5,5-10 и удаляет ионы переходных и тяжёлых металлов, связывая их в нерастворимые силикаты (89). Электрокоагуляция позволяет удалять не только соединения железа и марганца, но и кремний в форме кремниевой кислоты (90). Эффективность очистки от марганца увеличивается по мере повышения продолжительности процесса, что объясняется наличием автокаталтической реакции с MnO 2 и повышения концентрации органических компонентов, подвергаемых предварительной коагуляции (91).

Как метод удаления растворимого марганца и железа из воды рассматривается обработка воды полифосфатами (92).

В качестве последней стадии деманганации в линиях водоподготовки применяют ультрафильтрацию и нанофильтрацию (93-95). Мембраны позволяют задерживать тонкодисперсные и коллоидные примеси, макромолекулы, водоросли, одноклеточные микроорганизмы цисты, бактерии и вирусы размером выше 0,1 мкм. При правильном использовании аппаратов можно осуществить осветление и обеззараживание воды без применения химических веществ.

Практически полностью удаляется Mn с концентрацией от 0,4 до 5,7 мг/л (96). На мембранах из полых волокон с размером пор 0,1 мкм при рН > 9,7 удаляется > 93% Mn (97). Для восстановления первоначальной производительности мембран несколько раз в год необходимо проводить химическую промывку мембранных аппаратов специальными кислотными и щелочными реагентами для удаления накопленных загрязнений. Кроме того, на такие фильтры нельзя подавать воду с относительно высоким содержанием взвешенных веществ. Анионоактивные ПАВ при добавлении в воду формируют мицеллы, размер которых намного превышает размер пор мембраны. Ионы металлов образуют комплексы с этими мицеллами и задерживаются при фильтровании более, чем на 99%.

Использование хелатных мембран и мембран из полисульфона, полиэфирсульфона, поливинили- денфторида, целлюлозы, регенерированной целлюлозы и др. позволяет помимо ионов металлов эффективно удалялись также другие загрязнители (98, 99). Мембраны полученные из синтетических (полиамидов, полиэфиров, ароматических полиамидов, полиакрилатов), биологических (протеинов, каллогена) материалов и активированного угля по своему действию подобны обратноосмотическим мембранам (задерживают крупные анионы, катионы Ca, Mg, ионы тяжелых металлов, крупные органические соединения) и в то же время имеют большую проницаемость для малых ионов натрия, калия, хлора и фтора. Мембраны на основе нановолокон обладают большей производительностью (100). С целью извлечения ионов тяжёлых металлов из поверхностных и подземных вод разработан принципиально новый способ формирования фильтрующего элемента изготовленных на основе горных базальтовых пород (101).

Метод ионного обмена целесообразно применять при одновременном глубоком умягчении воды и освобождении её от марганца и железа (102). Процесс осуществляют её фильтрованием через катионитовую загрузку натрий- или водород-катионирования в ходе умягчения воды. Аниониты- органопоглотители позволяют извлекать незначительные количества железа, связанного с органическими соединениями, которые не удаляются на фильтрах с каталитической загрузкой (103).

В ряде стран, в том числе США (104, 105), получил распространение метод удаления марганца с помощью марганцевого катионита. Марганцевый катионит готовили из любого катионита в натриевой форме путём последовательного пропуска через него раствора хлористого марганца и перманганата калия. Происходящие при этом процессы можно представить следующими реакциями:

2Na[Кат]+MnCl 2 –>

Mn[Кат] 2 +2NaCl

Mn[Кат]+Me + +KMnO 4 –>

2Me[Кат]+2MnO 2 ,

где Me + – катион Na + или К + .

Перманганат калия окисляет марганец с образованием окислов марганца, которые осаждаются в виде плёнки на поверхности зерен катионита. Регенерируют (восстанавливают) пленку на катионите раствором перманганата калия. Расход перманганата калия на регенерацию марганцевого катионита составляет 0,6 г на 1 г удалённого марганца (106). Содержание марганца этим методом снижается до 0,1 мг/дм 3 . Способ удаления марганца с помощью марганцевого катионита в отечественной практике не нашел применения из-за его высокой стоимости.

Анализ состояния вопроса деманганации поверхностных и подземных вод при подготовке питьевой воды свидетельствует об основательном развитии и перспективности сорбционных методов (107-109). Это хорошо управляемые процессы, позволяющие удалять загрязнения чрезвычайно широкой природы (независимо от их химической устойчивости) практически до любой остаточной концентрации и не приводящие к вторичным загрязнениям..

Сорбенты должны обладать развитой или специфической поверхностью естественного или искусственного происхождения (10). Сорбционный процесс осуществляется методом адгезионного объёмного фильтрования через загрузку в насыпных вертикальных фильтрах, при этом важное место уделяется фильтрам с зернистой загрузкой (2).

Согласно современным теоретическим представлениям, наибольшей задерживающей способностью обладает загрузка, имеющая максимальную поверхность контакта частиц с водой и наименьшую гидродинамическую силу отрыва, а также наибольшую межзерновую и незамкнутую пористость. Кроме того, она должна обладать повышенной устойчивостью к механическому износу в кислых, щелочных и нейтральных средах (110-113).

Промышленные микропористые адсорбенты обычно имеют поры с эффективными радиусами <1,5¸1,6 нм и с позиций современной технологии они могут быть названы ультрананопористыми. Именно такие адсорбенты обеспечивают высокую энергию и селективность адсорбции (114).

Исторически применение сорбентов связано с микропористыми углеродными материалами – активными углями. До недавнего времени лучшим сорбентом для очистки и доочистки питьевой воды являлся активированный уголь (АУ), в том числе наилучшим – американский гранулированный активированный кокосовый уголь (ГАУ). Уголь очищает воду от широкого класса примесей – многих органических загрязнений, остаточного хлора, многих форм органического углерода, ионов тяжёлых металлов (115-118). Однако его сорбирующая способность и ресурс невелики. Он является дорогим материалом, малоустойчив в агрессивных средах, в нём хорошо размножаются бактерии, требует регенерации (107, 108, 119). Для очистки воды от катионов Мn 2+ поверхность активированного угля импрегнируют перманганатом калия (120, 121).

Для очистки питьевой воды используют также сульфоуголь или его окисленную форму (122), дроблёный антрацит марки “Пуралат” (уголь наиболее высокой степени углефикации, содержащий 95% углерода) и его модификации, окисленные разными способами (116, 123).

Исследование адсорбции Cu 2+ , Ni 2+ , Co 2+ , Zn 2+ и Mn 2+ из водных растворов на углях, полученных из разных предшественников и окисленных разными способами, и на карбоксильной смоле показало, что селективность материалов не зависит от способа и степени окисления, типа предшественника и адсорбента, структуры пор (124).

Последним достижением науки и техники являются фильтры с углеродной смесью высокой реакционной способности – УСВР (94, 125). Они хорошо очищают воду от нерастворимых примесей и микроорганизмов, поглощают нефтепродукты и эфирорастворимые вещества до уровней ниже ПДК (кратность очистки более 1000), эффективно удаляют многие катионы (меди, железа, ванадия, марганца), органические и неорганические анионы (сульфиды, фториды, нитраты), уменьшают концентрацию взвешенных частиц более чем в 100 раз. Наноструктуры, содержащиеся в УСВР, – это графены (расположенные в виде шестиугольников атомы углерода), нанотрубки, нанокольца, нанофракталы. Частично разорванные ковалентные связи образуют в массе УСВР огромное количество ненасыщенных межатомарных углеродных связей по периметру гексогоналов углерода. Ненасыщенные межатомарные углеродные связи (свободные радикалы) при контакте с очень широкой группой веществ (всеми нерастворимыми и некоторыми растворимыми в воде примесями) удерживают их в массе, пропуская молекулы воды. УСВР удерживает примеси как за счет свободных радикалов на молекулярном и атомном уровнях, не вступая в химические реакции, так и чисто механически.

УСВР является представителем наноматериалов, к которым относятся и нановолокна АlO(ОН) и неволокнистые фазы других оксидов и гидрооксидов, эффективных сорбентов для удаления Ni 2+ , Fe 2+ , Mn 2+ , Zn 2+ и анионов As 3+ , As 5+ , Cr 6+ (94). Однако, хорошо очищая воду от нерастворенных примесей, практически не удаляет растворимые.

Новым и перспективным сорбционным материалом, пригодным для очистки воды, хотя и мало изученным, является природный минерал шунгит (126-130). Шунгиты – докембрийские горные породы, насыщенные углеродным (шунгитовым) веществом в некристаллическом состоянии. Различаются по составу минеральной основы (алюмосиликатной, кремнистой, карбонатной) и количеству шунгитового вещества. По второму признаку подразделяются на малоуглеродистые (до 5% С), среднеуглеродистые (5-25% С) и высокоуглеродистые (25-80% С). Представляют собой необычный по структуре природный композит – равномерное распределение высокодисперсных кристаллических силикатных частиц размером около 1 мкм в аморфной углеродной матрице.

Обожженные при температуре 1100°С шунгиты используют в качестве заполнителей фильтрующих кассет береговых водоприемных колодцев. Перспективными на основе шунгита являются легкие гранульные и кусковые материалы (при условии их незначительного водопоглощения 10-13%), полученные путём прокаливания при 500-550°С в течение 2-3 ч, в результате которого образуются замкнуто-ячеистые гранулы шунгизита.

Сорбционными свойствами по отношению к катионам тяжёлых металлов и тяжёлым нефтяным фракциям обладают сланцы и продукты их термической обработки (131). Сланцы – горные породы с параллельным (слоистым) расположением минералов. В составе преобладает минеральная часть – кальциты, доломит, гидрослюды, монтмориллонит, каолинит, полевые шпаты, кварц, пирит и др. Органическая часть (кероген) составляет 10-30% от массы породы и только в сланцах самого высокого качества достигает 50-70%. Представлена био- и геохимически преобразованным веществом простейших водорослей, сохранившим (талломоальгинит) или потерявшим (коллоальгинит) клеточное строение. В виде примеси присутствуют изменённые остатки высших растений (витринит, фюзенит, липоидин).

В последнее время для очистки воды от соединений тяжелых металлов всё большее применение находят неуглеродные сорбенты естественного и искусственного происхождения – минеральные алюмосиликаты (различные глины, опоки, цеолиты, кремнеземы и т.п.). Использование таких сорбентов обусловлено их избирательностью, достаточно высокой сорбционной ёмкостью, катионообменными свойствами некоторых из них, сравнительно низкой стоимостью и доступностью (как местного материала) (107, 108, 132-135). Для них характерна развитая структура с микропорами различного размера в зависимости от вида минерала. Они обладают развитой удельной поверхностью, высокой поглотительной способностью, устойчивостью к воздействиям окружающей среды, способностью ускорять течение реакции и могут служить прекрасными носителями для закрепления на поверхности различных соединений при их модификации (136, 137).

Механизм сорбции загрязнений на этих материалах достаточно сложен, включает Ван-дер-ваальсовые взаимодействия углеводородных цепочек с развитой поверхностью микрокристаллов силикатов и кулоновское взаимодействие заряженных и поляризованных молекул сорбата с положительно заряженными участками поверхности сорбента, содержащими ионы Н + и А1 3+ . При определённых условиях глинистые материалы эффективно сорбируют практически все изученные вирусы: арбовирусы, миксовирусы, энтеровирусы, вирусы растений, бактериофаги и актинофаги.

Так, опоки (микропористые породы, сложенные аморфным кремнезёмом с примесью глинистого вещества, скелетных частей организмов, минеральных зёрен кварца, полевых шпатов и др.) по сорбционной ёмкости более чем в 1,5 раза превосходят “черный песок” (138).

Хорошо зарекомендовал себя активированный алюмосиликатный адсорбент “Глинт” при очистке реальной подземной воды с содержанием (мг/дм 3): Fe 2+ – 8,1; Мn 2+ – 7,9; H 2 S – 3,8 (135). Сорбционная ёмкость композиционного гумино- алюмокремнезёмного сорбента достигает 2,6 ммоль/г по Fe 3+ и Мn 2+ , 1,9 по Сг 3+ (139).

В технологии очистки вод нашли применение глинистые минералы монтмориллонит, слюда (140), а так же модифицированный кремнезём (141).

Сорбирует ионы металлов и красители различной природы химически модифицированный нейтральным хитозанферроферрици- анидным комплексом вермикулит – минерал из группы гидрослюд, имеющих слоистую структуру (142).

Уникальными адсорбционными, ионообменными и каталитическими свойствами обладают природные цеолиты. Цеолиты – это водные алюмосиликаты кальция каркасной структуры, содержащей пустоты, занятые ионами и молекулами воды, которые имеют значительную свободу движения, что приводит к ионному обмену и обратимой дегидратации. Пустоты и каналы в структуре цеолитов могут составлять до 50% от общего объема минерала, что и обусловливает их ценность как сорбентов. Форма и размеры входных отверстий каналов, образованных кольцами из атомов кислорода, определяют величины ионов и молекул, которые могут проникнуть в полости структуры цеолитов. Отсюда их второе название – молекулярные сита.

Первичными строительными единицами цеолитов являются кремнекислородные (SiO 4) и алюмокислородные (AlO 4) тетраэдры, соединённые между собой кислородными мостиками. В центрах тетраэдров помещаются атомы кремния и алюминия. Атом алюминия несет один отрицательный заряд (он находится в sp 3 тетраэдрической гибридизации), который обычно бывает скомпенсирован положительным зарядом катионов щелочных или щелочноземельных металлов. Известно более 30 видов природных цеолитов (143).

Природные цеолиты используются в виде порошков и фильтрующих материалов для очистки воды от ПАВ, ароматических и канцерогенных органических соединений, красителей, пестицидов, коллоидных и бактериальных загрязнений. Цеолиты способны выполнять функции селективного фильтра для извлечения из воды цезия, арсения и стронция (144). Цеолит-клиноптилолит марки (Na 2 K 2 1OAI 2 O 3 10SiO 2) Товузского месторождения (Азербайджан) успешно использовали для очистки подземных вод от железа и марганца, предварительно подвергнув его воздействию электрического разряда барьерного типа (145). Цеолиты могут применяться с добавками УСВР и диэтиламиноэтилцеллюлозы в промышленных и бытовых фильтрах (146). Широко известен фильтрующий материал Manganese Greensand (зелёный песок) на основе цеолита (натриевого глауконита), предварительно обработанный раствором хлорида марганца, который служит источником кислорода, окисляет ионы двухвалентных марганца и железа до трёхвалентных и осаждает (103).

Высокая механическая прочность природных цеолитов позволяет исключить операцию гранулирования адсорбента, что делает его стоимость в несколько раз меньше стоимости синтетических цеолитов. Сорбционная способность цеолитов увеличивается при повышении температуры воды (147).

По отношению к ионам марганца и железа сорбционными и каталитическими свойствами обладают природные и модифицированные минералы – брусит, родохрозит, ксиломелан (148).

Брусит – минерал, гидроксид магния с иногда присутствующими изоморфными примесями Fе (ферробрусит) или Мn (манганобрусит). Кристаллическая структура брусита типично слоистая. ОН-ионы образуют плотнейшую гексаго­нальную упаковку, в которой каждый слой состоит из двух плоских листов, параллельных плоскости (0001). Октаэдрические пустоты между ионами гидроксила заполняются ионами Ме, имеющими, таким образом, шестерную координацию (связаны с тремя ионами ОН одного листа и с тремя ионами другого листа). Доказано технологическое преимущество адсорбционных свойств природного брусита Mg(OH) 2 перед цеолитами, как активного сорбента для перспективных технологий очистки природных и сточных вод (149). Термическое модифицирование природного минерала при 400-600 0 С вызывает поверхностные структурные изменения, происходящие при дегидратации сорбента, которые повышают сорбционную активность брусита по отношению к ионам марганца в присутствии двухвалентного железа (150). Ультразвуковая обработка интенсифицирует кинетику сорбции металлов на брусите. Десорбцию металлов и регенерацию сорбента эффективно осуществляют обработкой растворами соляной кислоты и аммиака (151).

Фильтрование через зернистые загрузки, обладающие каталитическими свойствами, считается в настоящее время наиболее перспективным методом очистки воды от марганца. Содержащиеся в исходной воде ионы двухвалентного марганца окисляются растворённым кислородом воздуха в присутствии катализатора, превращаются в нерастворимые соединения марганца и отделяются слоем загрузки.

Катализаторами чаще всего служат высшие окислы марганца, нанесённые тем или иным способом на зернистую матрицу фильтров (152-158). На матрицу природного происхождения (кварцевый песок, доломит, керамзит, алюмосиликат, природные и искусственные цеолиты или другие материалы) наносят плёнку оксидов марганца или железа, либо указанные оксиды вводят в структуру. На зёрнах таких загрузок происходит окисление с одновременным задержанием окисленных веществ.

Содержащегося в воде кислорода оказывается достаточно для окисления незначительных количеств железа при пропускании воды через каталитическую загрузку типа Birm, Greensand и т.д. Образующийся гидроксид остаётся на слое загрузки. При отсутствии в воде кислорода окисление железа происходит за счет восстановления оксидов железа и марганца с поверхности частиц.

Марганец удаляется при высоких концентрациях и независимо от формы, в которой он находится, как из скважинной, так и из водопроводной воды. Одновременно из воды удаляются взвешенные частицы и природные органические вещества (159). Эффективность катализатора падает в результате смыва с частиц оксидов. Если одновременно с марганцем в воде присутствует и железо, то уровень рН не должен превышать 8,5. Некоторые зернистые загрузки не нуждаются в восстановлении свойств, некоторым это необходимо. Так Birm мало подвержен физическому истиранию и остаётся эффективным в широком диапазоне температур исходной воды (29). Окисленные вещества удаляют обратной промывкой.

Каталитическими свойствами процесса окисления растворимого марганца до оксида марганца обладает загрузка из марганцевой руды карбонатного типа, термически модифицированной при 400-6000С в течение не менее 30 минут. Загрузка не требует химической регенерации, что упрощает и удешевляет процесс (160).

Каталитическими свойствами обладают также марганцевые руды оксидного типов и неорганические ионообменники на основе термически модифицированных оксидов марганца (III, IV) (161-163). Известен фильтрующий материал, содержащий два компонента: природный минерал (руду) с не менее 80% диоксида марганца и известняк, в поверхность которого импрегнируется оксид марганца (164).

Загрузка из дробленого пиролюзита и введение под давлением воздуха позволяют совместно удалять Мn 2+ и NH 4 + (165). Процесс эффективен благодаря проникновению кислорода во все зоны по профилю фильтра-реактора. Повышенные сорбционные характеристики (обменную ёмкость) и улучшенные эксплуатационные свойства (слёживаемость, механическую прочность) имеют неорганические сорбенты на основе смесей оксидов марганца (III, IV) и титана (III, IV) (166).

Катализатором окисления марганца и/или железа до малорастворимых оксидов является псиломелан (167). Он обеспечивает гарантированное качество очистки воды в пределах ПДК, упрощает и удешевляет процесс за счёт исключения операции известкования и более экономичного режима отмывки фильтрующей загрузки.

Отечественные каталитические засыпные материалы МЖФ и ДАМФ изготавливаются на основе природного материала доломита, содержащего карбонаты кальция и магния. Они представляют собой твердую буферную систему, корректирующую рН воды и поддерживающую в ней слабощелочную реакцию, оптимальную для процесса обезжелезивания.

Доломит обычно является минералом двойного карбоната с идеальной формулой CaMg(CO 3) 2 . Полагают, что он образуется замещением карбоната кальция (кальцита), в результате чего образуются и сохраняются поры, поскольку у СаСО 3 меньший молярный объём (168). О перспективности использования доломита в качестве фильтрующей загрузки сообщается в (168-171). Доломит, прогретый при 700-800°С в условиях “кипящего слоя” интенсифицирует извлечение металлов из воды (172-174). Сорбент на основе доломита, обожжённого в атмосфере воздуха при 500-900 0 С в течение 1-3 ч и обработанного раствором с содержанием ионов двухвалентного марганца (Мn 2+ ~ 0,01-0,2 моль/дм 3), обладает высокой сорбционной ёмкостью и эффективно очищает воду от марганца и железа до значений гораздо ниже допустимых санитарными нормами (175).

В качестве сорбента может быть использована карбонатная порода Большеберезинского месторождения, обработанная с целью увеличения сорбционной способности солями магния (176).

Как показали исследования, проведенные в настоящее время в Институте коллоидной химии и химии воды НАН Украины (177), весьма перспективным является сорбент-катализатор, полученный из оксидно-карбонатной марганцевой руды Никопольского месторождения (Днепропетровская область, Украина) путём её термической обработки при температуре 450-800 0 С с последующим модифицированием раствором перманганата калия концентрацией 0,2-0,5 мас.%. Крупномасштабные испытания синтезированного сорбента в процессе деманганации подземных вод на действующих скважинах Чернышевского водозабора г. Мукачево (Мn 1,77-1,83 мг/дм 3) и в с. Русанове Киевской обл. (Мn 0,82-0,88 мг/дм 3) показали его высокую сорбционную способность и возможность полного извлечения марганца из воды.

Имеются сообщения о перспективности использования высокодисперчных сорбентов с магнитными свойствами (178,179). При безреагентном магнито-сорбционном методе воду смешивают с мелкодиспергированным парамагнитным материалом, образующим комплексы с ионами металла. Последующая обработка высокоградиентным магнитным полем или фильтрование через слой тонкой стальной проволоки, обладающей некоторым уровнем намагниченности, удаляет образованные комплексы. Метод рН-сдвига: рН очищаемой воды перед ступенями очистки локально меняется, при этом загрязнения откладываются на различных сорбционных ступенях очистки, которые регенерируют обратным изменением рН среды.

При всей многочисленности сообщений о разнообразных способах деманганации природных вод в основе их лежит окисление двухвалентных ионов марганца до четырехвалентного состояния и отделение продуктов реакции от жидкой фазы, главным образом на фильтрующих загрузках в результате явлений адсорбции, хемосорбции или каталитического окисления. Как показали исследования последних лет, наиболее перспективным фильтрующим материалом для удаления соединений марганца из очищаемой воды, являются природные минералы, термически или химически модифицированные неорганическими соединениями. Учитывая возрастающую в Украине потребность в использовании подземных вод, привлечение для этих целей дешёвого отечественного сырья, (например, оксидно-карбонатной руды Никопольского месторождения, Закарпатского клиноптилолита и др.) представляет интерес как в силу их эффективности, так и с экономической точки зрения.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Суярко В.Г, Краснопольский Н.А., Шевченко О.А. О техногенных изменениях химического состава подземных вод в Донбассе // Изв.вузов. Геология и разведка. – 1995. – №1. – С.85 – 90.
2. Хуаларян М. Г. Антропологическое воздействие на природу Севера и его экологические пос­ледствия // Материалы Всероссийского совещания и выезд. науч. сес. Отд-ния океанол., физ. атмосф. и геогр. РАН “Водные проблемы на рубеже веков”, 1998, Ин-т пробл. пром. зкол. Севера.- Апатиты: Изд-во Кольск. науч. центра РАН. – 1999. – С. 35 – 41.
3. Екологічна оцінка сучасного стану поверхневих вод України (методичні аспекти). Динісова О.І., Серебрякова Т.М., Чернявська А.П. та iн // Укр. географ. журн. – 1996. – №3. – С. 3 -11.
4. Исследование антропогенной нагрузки на трансграничные реки Беларуси и Украины, стабилизация их состояния. Яцык А. В., Волошкина В. С., Бышовец Л. Б. и др. // ЭКВАТЭК-2000: 4-й Меж- дунар. конгр. “Вода: экол. и технол. Москва, 30 мая – 2 июня, 2000. – М.: СИБИКО Инт. – 2000. – С.208 – 209.
5. Risler J.J., Charter J. Groundwater management in France. // Inst. Water and Environ. Manag. – 1995. – 9, №3. – Р. 264 – 271.
6. Каменский Г. Ю. Актуальные проблемы эксплуатации подземных вод в подмосковном регионе // Сантехника.- 2006.- №4.- С. 68-74.
7. Алферова Л. И., Дзюбо В. В. Подземные воды Западно-Сибирского региона и проблемы их использования для питьевого водоснабжения // Вод. хоз-во России.- 2006.- № 1.- С. 78-92
8. Кулаков В. В. Экологические проблемы использования пресных подземных вод для питьевого водоснабжения населения Хабаровского края // Матер. конф. по подготовке к Всерос. съезду по охране природы, Хабаровск, 15 марта, 1995. – Хабаровск.. – 1995. – С. 49 – 50.
9. Глушкова К. П., Балакирева С. В. Получение воды питьевого качества на месторождениях Нижневартовского нефтегазодобывающего предприятия ОАО “ННП” // Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых Уфимского государственного нефтяного технического университета, Уфа, 2005. Сборник тезисов докладов. Кн. 2.- Уфа: УГНТУ 2005.- С. 209-210.
10. Запольський А.К. Водопостачання, водовідведення та якість води. – Київ: Вища школа, 2005. – 671с.
11. Романенко В.Д. Основы гидроэкологии.- Киев: Генза, 2004.- 662 с.
12. Поверхностные и подземные воды. Морские воды. Из государственного доклада “О состоянии и охране окружающей среды РФ в 2003 году”. // Экологический вестник России. – 2005. – №3. – С.53 – 60.
13. Лукашевич О.Д., Патрушев Е.И. Очистка воды от соединений железа и марганца: проблемы и перспективы // Известие вузов. Химия и хим. технология. – 2004. – 47, №1. – С. 66 – 70.
14. Chen Hong-ying, Chen Hong-ping. Проблемы эвтрофикации при производстве питьевой воды // Zhejiang gongue daxue xuebao = J. Zhejiang Univ Technol. – 2002. – 30, №2. – Р. 178 – 180.
15. Johnson Karen L., Younger Paul L.J. Rapid manganese removal from mine waters using an alrated packed-bed bioreactor L.J. // Environ. Qual. – 2005. – 34, №3. – Р. 987 – 993.
16. Labroue L., Ricard J. Du manganese dans l’eau pampee: de l’importance de bieu implanfer les captages. // Adour-Garonne. – 1995. – № 62. – S. 17 – 20.
17. Лукашевич О.Д. Проблемы водоподготовки в связи с изменением состава подземных вод при эксплуатации водозаборов (На примере юга Томской области) // Химия и технология воды.- 2006.28, №2.- C.196-206.
18. СНиП 2.04,02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения // Госстрой СССР- М.: Стройиздат, 1985. – 136 с. (заменить на укр. СНиП) ДСанПін “Вода питна. Гігієнічні вимоги до якості води централізованого господарсько-питного водопостачання”. – Затверджено Міністерством охорони здоров’я України, наказ №383 від 23.12.1996 р.
19. Руководство по обеспечению качества питьевой воды. III изд., Т1 (Рекомендации) // Всемирная организация здравоохранения.- Женева, 2004 г. – 58 с.
20. Фрог Б.Н. Водоподготовка.- М.: Издательство МГУ, 1996.- 680 с.
21. Человек. Медико-биологические данные // Публ. №23 Международной комиссии по радиологической защите. – М.: Медицина, 1997. – С. 400-401.
22. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. Микроэлементозы человека. – М.: Медицина, 1991 – 496 с.
23. Tasker L, Mergler D, Hellier G, Sahuquillo J, Huel G. Manganese, monoamine metabolite levels at birth, and child psychomotor development // Neurotoxicology- 2003.- – Р.667-674.
24. Луцкий Я.М., Агейкин В.А, Белозеров Ю.М., Игнатов А.Н., Изотов Б.Н., Неудахин Е.В., Чернов В.М. Токсическое воздействие на детей химических веществ, содержащихся в опасных концентрациях в окружающей среде // Мед. аспекты влияния малых доз радиации на организм детей, подростков и беременных. – 1994. – №2. – С. 387 – 393.
25. Ільченко С.І. Клінічні, імунохімічні та цитогенетичні діагностичні критерії донозологічних порушень здоров’я дітей з марганцеворудного регіону України. Автореф. канд. дис.- Київ, 1999.- 19с.
26. Горбань Л.Н., Лубянова И.П. Содержание марганца в волосах как тест экспозиции сварщиков сталей // Актуальные проблемы гигиен. регламент. хим. факторов в объектах окружающей среды. Тез. докл. Всес. конф. 24-25 окт. 1989.- Пермь. – 1989.- С.51 -52.
27. Мельникова М.М. Интоксикация марганцем // Медицина труда и промышленная экология. – 1995.- №6. – С.21-24.
28. Sistrnk C., Ross M.K., Filipov N.M. Direct effect of manganese compounds on dopamine and its metabolite Dopac: An in vitro stady // Environmental Teicology and Pharmacology.- – 23.- Р. 286-296.
29. Рябчиков Б. Е.. Современные методы обезжелезивания и деманганации природной воды // Энергосбережение и водоподготовка.- – №6.- С.5-10.
30. Guidoff T I., Audette R.J., Martin C.J. Interpretation of trace metal analysis profile for patients occupationally exposed to metals // Ocupp. Med. -1997 – 30.Р 59-64.
31. Nachtman J.P., Tubben R. E., Commissaris R.L. Behavioral effects of chronic manganese administration in rats: locomotors activity studies // Neurobehavioral toxicity and teratology.- – №8. – P.711-717.
32. Золотова Е.Ф., Асс ГЮ. Очистка воды от железа, марганца, фтора и сероводорода. – М: Стройиздат, 1975. – 89 с.
33. Николадзе ГИ. Улучшение качества подземных вод. – М.: Стройиздат, 1987. – 240 с.
34. Николадзе ГИ. Минц Д.М., Кастальский А.А. Подготовка воды для хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения. – М.: Мир, 1989. – 97 с.
35. Гончарук В.В., Якимова ТИ. Использование некондиционных подземных вод в питьевом водоснабжении // Химия и технология воды. – 1996. – 18, №5.С.495- 529.
36. Руденко ГГ, Гороновский И.Т Удаление примесей из природных вод на водопроводных станциях. – Київ: Будівельник, 1976.- 208 с.
37. Manganese and its compounds. Concise International Chemical Assessment Document 12. World Health Organization, Geneva, 1999. – 69 s.
38. Scott Durelle T, McKnight Diane M., Valker Bettina M., Hrncir Duane C. Redox processes controlling manganese fate and transport in a mountain stream // Environ. and Technol. – 2002. – 36, №3. – Р453- 459.
39. Ким А.Н., Бекренёв А.В. Удаление из воды железа и марганца // Водоснабжение Санкт-Петербурга ГУП “Водоканал С-П” СПб: Нов. ж. – 2003. – С. 646 – 676.
40. Пат. 2238912 Россия, МПК7 C 02 F 1/64, 1/58 / Линк Ю.А., Гордин К.А., Селюков А.В., Куранов Н.П. // Способ очистки питьевой воды. – Опубл. 27.10.2004.
41. Драхлин Е.Е. // Научн.тр. АКХ “Водоснабжение” – М.: ОНТИ АКХ, 1969. – Вып. 52, №5. – 135 с.
42. Удаление железа, марганца и сероводорода. Сайт фирмы ООО “ГидроЭкология”. http://www . hydroeco.zp.ua/
43. Olsen P, Henke L. Pretreatment for filtration using oxidation and retention // Water Cond. And Purif. – 1995. – 36, №5. – Р 40, 42, 44 – 45.
44. Пестриков С.В., Исаева О.Ю., Сапожникова Е.И., Легушс Э.Ф., Красногорская Н.Н. Теоретическое обоснование технологии окислительной деманганации воды // Инж. экология. – 2004. – №4. – С.38- 45, 62-63.
45. Jodtowski Andrzej. Badania nad przebiegiem koagulacj? zanieczyszcze? w?d powierzchniowych poprzedzonej utlenianiem // Zesz. nauk. Bud. Plodz.1994. – №43. – S. 167 – 190.
46. Гришин Б.М., Андреев С.Ю., Саранцев В.А., Николаева С.Н. Глубокая доочистка сточных вод методом каталитического фильтрования // Международная научно-практическая конференция “Проблемы инж. обеспечения и экологии городов”, Пенза, 1999. Сб. мат-в.- Пенза: Изд-во Приволж. дома знаний. – 1999. – С. 102 – 104.
47. Пат. 2181342 Россия, МПК7 С 02 F 1/64, C 02 F 103/04/ Лукерченко В.Н., Николадзе Г.И., Маслов Д.Н., Хрычёв ГА., Титжани Шаби Мама Ахмед // Способ совместного извлечения железа и марганца из воды. – Опубл. 04.2002.
48. Winkelnkemper Heinz. Unterirdische Enteisenung and Entmanganung // WWWT: Wasserwirt. Wasser- techn. – 2004. – №10. – S.38 – 41.
49. Кулаков В.В. Гидрогеологические основы технологии обезжелезивания и деманганации подземных вод в водоносном горизонте // Материалы Всероссийского совещания по подземным водам Сибири и Дальнего востока. (Красноярск, окт. 2003). – Иркутск; Красноярск: Изд-во ИрГТУ – 2003. – С.71-73.
50. Заявка 10033422 Германия, МПК7 C 02 F 1/100, E 03 B 3/06 / H?gg Peter, Edel Hans-Georg // Verfahren und Vorrichtung f?r die Behandlung eisen und man- ganhaligen Grundwassers mit Grundwasserzirkulati­onsbrunnen. – Опубл. 17.01.2002.
51. Заявка Великобр. 2282371 МКИ6 C 02 F 1/24. 1/64/ Fenton B. // Removal of manganese from water sources in a dissolved air floatation system. -Опубл. 05.04.95.
52. Wilmarth W.A. Removal of iron, manganese and sulfides. / Water Wastes Eng. 1988.-5, № 54.- Р134-141.
53. Zudemann D., Hasselbarth U. Die biologische Enteisenung und Entmanganung. – Von Wasser, 1971, Bd. 38.
54. Luis Pinto A., Cecilia Rivera. Iron and manganese re­duction in porewaters of the bay of Concepcion and adjagent continental shelf during the “1997-98 EL NIO” EVENT Cyil. Soc., 48, number 3, 2003.
55. Бахир В.М. Дезинфекция питьевой воды: проблемы и решения // Вода и экология.- 2003.- №1.- С. 13-20.
56. Jodtowski Andrzej. Badania nad przebiegiem koa- gulacj? zanieczyszcze? w?d powierzchniowych poprzedzonej utlenianiem // Zesz. nauk. Plodz. 1994. – №43. – S.167-190.
57. Sawiniak Waldemar, Ktos Marcin. Zastosowanie Filtr?w Dyna Sand do od?elaziania I odmangania- nia w?d podziemnych do?wiadczenia eksploa- tacyjne // Ochr. ?road. – 2005. – №3. – S.55-56.
58. Ягуд Б.Ю. Хлор как дезинфектант – безопасность при применении и проблемы замены на альтернативные продукты // 5-й Международный конгресс ЭКВАТЭК-2002. Вода: экология и технология. 4-7 июня 2002 г. С. 68-72.
59. Кожевников А.Б., к.т.н.; Петросян О.П., к.ф.-м.н. Для тех, кому не нравится хлор// СтройПРОФИль – 4, №1. С. 30-34.
60. Lytle C.M., C.M., McKinnon C.Z., Smith B.N. Manganese accumulation in roadside soil and plants // Naturwissenschaften. – 1994. – 81, №11. – Р 509-510.
61. Можаев Л. В., Помозов И. М., Романов В. К.. Озонирование в водоподготовке. История и практика применения // Водоочистка.- 2005.- №11.- С. 33-39.
62. Липунов И.Н., Санакоев В.Н. Подготовка питьевых вод для водоснабжения. Соц.экон.и экол.пробл.лес.комплекса. Тез. докл. междун. к- техн.конф. Екатеринбург. – 1999. – С. 231 – 232.
63. Hu Zhi-guang, Chang Jing, Chang Ai-ling, Hui Yuan- feng. Подготовка питьевой воды в процессах озонирования и обработки на биофильтре // Huabei dianli daxue xuebao = J. N. China Elec. Power Univ- 2006.- 33, № 1.- Р 98-102.
64. Разумовский Л.М. Кислород – элементарные формы и свойства. – М.: Химия, 1979.- 187 с.
65. Гончарук В. В., Вакуленко В. Ф., Горчев В. Ф., Захалявко Г А., Карахим С. А., Сова А. Н., Муравьев В. Р Очистка днепровской воды от марганца // Химия и технол. воды. – 1998. – 20, №6. – С. 641- 648.
66. Munter Rein, Preis Sergei, Kallas Juha, Trapido Marina, Veressenina Yelena. Advanced oxidation processes (AOPs): Water treatment technology for the twenty-first century // Kemia-Kemi. – 2001. – 28, №5.Р 354- 362..
67. Wang Gui-rong, Zhang Jie, Huang Li, Zhou Pi-guan, Tang You-yao. Zhongguo jishui paishui. Применение окислителей трёх видов при подготовке питьевой воды // China water and wastewater. – 2005. – 21, №4. – Р37 -39.
68. Potgieter, J. H., Potgieter-Vermaak, S. S., Modise, J., Basson, N. Removal of Iron and Manganese from Water with a High Organic Carbon Loading. Part II: The Effect of Various Adsorbents and Nanofiltration Mem­branes // Biomedical and Life Sciences and Earth and Environmental Science.- 2005.- 162, № 1-4 – Р.61-70.
69. United States Patent 6,558,556. Khoe , et al. // Iron- catalysed oxidation of manganese and other inorganic species in aqueous solutions. – May 6, 2003.
70. Liu Wei, Liang Yong-mei, Ma Jun. Удаление из воды марганца с использованием солей железа в качестве окислителя на предварительной стадии // Harbin gongue daxue xuebao = J. Harbin Inst. Tec- hnol. – 2004. – 37, №2. – Р.180 – 182.
71. Touze Solene, Fabre Frederique. L’oxydation in situ Experiences et criteres d’application // Eau, ind., nuisances. – 2006.- №290.- Р 45-48.
72. Назаров В.Д., Шаяхметова С.Г, Мухнуров Ф.Х., Шаяхметов РЗ. Биологический метод окисления марганца в системе водоснабжения г. Нефтекамск // Вода и экология: проблемы и решения.- – №4.- С.28 – 39.
73. Li Dong, Yang Hong, Chen Li-xue, Zhao Ying-li, Zhang Jie. Удаление из воды ионов железа и марганца при её подготовке // Beijing gongue daxue xuebao = J. Beijing Univ Technol. – 2003. – 29, №3. – Р328- 333.
74. Li Dong, Yang Hong, Chen Li-xue, Zhang Jie. Изучение механизма удаления Fe 2+ с помощью воздуха и технологии биологического удаления Fe 2+ и Mn 2+ // Beijing gongue daxue xuebao = J. Beijing Univ. – 2003. -29, № 4.- Р 441-446.
75. Li Dong, Zhang Jie, Wang Hong-tao, Cheng Dong- bei. Quik stsrt-up of filter for biological removal of iron and manganese // Zhongguo jishui paishui. China Water and Wastewater- 2005. -21, № 12.- Р 35- 38.
76. Пат. 2334029 Великобритания, МПК6 С 02 F 3/10 / Hopwood A., Todd J. J.; John James Todd -Опубл. Media for waste water treatment 11.08.99.
77. United States Patent 5,443,729 August 22, 1995. Sly, et al. Method for removing manganese from water. Метод удаления марганца из воды.
78. Pawlik-Skowronska Barbara, Skowronski Tadeusz. Si- nice I ich interakcjd z metalami ciezkimi // Wiad.bot. – 1996. – 40, №3- 4. – S. 17-30.
79. Пат. 662768 Австралия, МКИ5 C 02 F 001/64, 003/08. Sly Lindsay, Arunpairojana Vullapa, Dixon David. Method and apparatus for removing manganese from water. The university of Gueensland; commonwealth and industrial research organization. – Опубл. 14.09.95.
80. Ma Fang, Yang Hai-yan, Wang Hong-yu, Zhang Yu- hong. Обработка воды, содержащей железо и марганец // Zhongguo jishui paishui = China water and wastewater. – 2004. – 20, №7. – Р6-10.
81. Комков В.В. Кондиционирование природных вод с повышенным содержанием железа и марганца. Градостроительство: Тез. докладов по итогам науч.-техн. конф. ВолгГАСА. – Волгоград. – 1996. – С. 46-47.
82. Журба М.Г, Орлов М.В., Бобров В.В. Обезжелезивание подземных вод с применением биореактора и гидроавтоматического фильтра с плавающей загрузкой // Проблемы экологии на пути к устойчивому развитию регионов: (Межд. науч.- практ. конф., Вологда, 17 – 19 мая, 2001). Вологда: Изд-во ВоГТУ. – 2001. – С. 96-98.
83. Заявка 10336990 Германия, МПК 7B 01 J 20/22, B 01 D 15/08. Bioadsorbens zur Entfernung von Schwermetallen ?us w?ssrigen L?sungen Inst. F?r nichtklassische Chemie e. V an der Univ. Leipzig Hofmann J?rg, wecks Mike, Freier Ute, Pasch Nicoll, Gemende Bernhard.- Опубл. 10.03.2005.
84. Никифорова Л.О., Павлова И.В., Белопольский Л.М. Влияние соединений железа и марганца на биоценоз сооружений биологической очистки // Химическая технология. – 2004. – №1. – С.31- 35.
85. Chen Yu-hui, Yu Jian, Xie Shui-bo. Удаление железа и марганца из грунтовых вод // Gongue yongshuiyu Feishui = Ind. Water and Wastewater. – 2003. – 34, №3. – Р1- 4.
86. Potgieter J.H., McChndle R.I., Sihlali Z., Schwarzer R., Basson N. Removal of iron and manganese from water with a high organic carbon loading Pt I The effect of various coagulants // Water, Air, and Soil Pollut. – 2005. – 162, № 1-4. – Р 49 – 59.
87. Potgieter J.H., Potgieter Vermaak S.S., Modise J., Basson N. Removal of iron and manganese from water with a high organic carbon loading Part II. The effect of various adsorbents and nanofiltration membranes // Water, Air, and Soil Pollut. – 2005. – 162, №14. – Р.61- 70.
88. Jodtowski Andrzej. Badania nad przebiegiem koa- gulacj? zanieczyszcze? w?d powierzchniowych poprzedzonej utlenianiem // Zesz. nauk. Plodz.1994. – №43. – Р 167-190.
89. Алексиков А.Е., Лебедев Д.Н. Использование неорганических коагулянтов в процессах водоподготовки // Мат-лы Межд.науч.симпозиума “Безопасность жизнедеятельности, 21 век”, Волгоград, 9-12 окт., 2001. -Волгоград: Изд-во ВолГАСА. – 2001.С. 140 -141.
90. Белов Д. П., Алексеев А. Ф. Современные технологии подготовки питьевой воды и очистки промывных вод станций обезжелезивания “Водопад” // 14-я Научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов “Проблемы развития газовой промышленности Западной Сибири”, Тюмень, 25-28 апр., 2006:.- Сборник тезисов докладов. Тюмень: Изд-во ООО “ТюменНИИгипрогаз”.. 2006.- С. 242-244.
91. Bian Ruing, Watanabe Yoshimasa, Ozawa Genro, Tambo Norinito. Очистка воды от природных органических соединений, железа и марганца комбинированным методом ультрафильтрации и коагуляции // Suido Kyokai zasshi = J. Jap. Water Works Assoc. – 1997. – 66, №4. – Р24 -33.
92. Mettler, S. ; Abdelmoula, M. ; Hoehn, E. ; Schoenen- berger, R. ; Weidler, P ; Gunten, U. Von. Characterization of iron and manganese precipitates from an in situ ground water treatment plant // National Ground Water Association. – 2001.- 39, №6. – Р.921 – 930.
93. Чабак А. Ф. Фильтрующие материалы // Водоочистка. – 2005, № 12.- С. 78-80.
94. Савельев ГГ, Юрмазова ТА., Сизов С.В., Даниленко Н.Б., Галанов А.И. Наноматериалы в очистке воды // Межд.конф. “Новые перспективные материалы и технологии их получения (НПМ) – 2004”, Волгоград, 20 – 23 сент., 2004; Сб. научн. трудов Т1. Секция Наноматериалы и технологии. Порошковая металлургия: Политехник; Волгог­рад: Изд-во ВолгГТУ – 2004. – С.128 -150.
95. United States Patent 5,938,934 August 17, 1999. Ba- logh , et al. Dendrimer-based nanoscopic sponges and metal composites.
96. Suzuki Т, Watanabe Y, Ozawa G., Ikeda К. Удаление марганца при водоподоподготовке с использованием метода микрофильтрации // Suido kyokai zasshi=J. Jap. Water Works Assoc. – 1999. – 68, №2. – Р 2 – 11.
97. Huang Jian-yuan, Iwagami Yoshiyuki, Fujita Kenji. Удаление марганца микрофильтрацией с контролем рН // Suido kyokai zasshi=J. Jap Water Works Assoc. 1999. – 68. – №12. – C. 22 – 28. Яп.: рез. англ.
98. Fang Yao-yao, Zeng Guang-ming, Huang Jin-hui, Xu Ke. Удаление из водных растворов ионов металлов с использованием мицеллярно усиленного процесса ультра фильтрации // Huanjing ke- xue=Environ. – 2006. – 27, № 4.- Р 641-646.
99. Sang-Chul Han, Kwang-Ho Choo, Sang-June Choi, Mark M. Benjamin. Modeling manganese removal in chelating polymer-assisted membrane separation systems for water treatment // Journal of Membrane Science.- – №290 .- Р 55-61.
100. М. Иванов М.М.Тенденции в развитии фильтровальных материалов // Журнал Аква-терм.- 2003.- №6 (16).- С. 48- 51.
101. Лебедев И.А., Комарова Л.Ф., Кондратюк Е.В. Ползунов. Очистка железосодержащих вод фильтрованием через волокнистые материалы // Вестн. – 2004. – №4. – С.171- 176.
102. Минц Д.М. Теоретические основы технологии очистки воды. -М.: Стройиздат, 1964.- 156 с.
103. Рябчиков Б. Е.. Современные методы обезжелезивания и деманганации природной воды // Энергосбережение и водоподготовка.- – №1.- С. 5-9.
104. Conner D.O. Removal of Iron and Manganese // Water Sewage Works.- 1989.- № 28.- P68-78.
105. Rein Munter, Heldi Ojaste, Johannes Sutt. Comple- xed Iron Removal from Groundwater // J Envir. Engrg.-2005.- 131, № 7.- Р 1014-1020.
106. Wilmarth W.A. Removal of iron, manganese and sulfides // Water Wastes Eng. – 1988.- 5, № 54.- Р.134-141.
107. Когановский А. М. Адсорбция и ионный обмен в процессах водоподготовки и очистки сточных вод.- Киев: Наук.Думка,1983.- 240 с.
108. Смирнов А. Д. Сорбционная очистка воды.- Л.: Химия., 1982.- 168 с.
109. Чернова Р.К., Козлова Л.М., Мызникова И.В., Ах- лестина Е.Ф. Природные сорбенты. Аналитические возможности и технологическое применение // Актуальные проблемы электрохимической технологии: сборник статей молодых учёных. – Саратов: Изд-во СГТУ- 2000. – С. 260- 264.
110. Мельцер В. 3., Апельцина Е. И. Использование различных фильтрующих материалов для загрузки фильтров //Соврем, технол. и оборуд. для об- раб. воды на водоочист. ст. / Департамент жил.- коммун, х-ва Гос-строя России, НИИ коммун. во- доснабж. и очистки воды. – М., 1997 – С. 62-63.
111. Плетнев Р Н. Химия и технология очистки воды Уральского региона: Инф. матер. РАН. – Екатеринбург. – 1995. – 179 с.
112. Назаров В. Д., Кузнецов Л. К. Исследование активных фильтрующих материалов для обезжелезивания подземных вод // Сб. тр. архит.-строит, фак. Уфим. гос. нефт. техн. ун-та / Уфим. гос. нефт. техн. ун-т. – Уфа, 1997 – С. 106-109 .
113. Шибнев А.В. Предварительная оценка свойств не­которых фильтрующих материалов // Энергосбережение и водоподготовка. – 2001. – №1. – С. 87 -88.
114. Ходосова Н.А., Бельчинская Л.И., Стрельникова О.Ю. Влияние импульсного магнитного поля на термообработанные нанопористые сорбенты. // Хімія, фізика та технологія поверхні наноматеріа- лів ІХП ім. О.О. Чуйка НАН України, Київ, 28-30 трав­ня, 2008.- 263 с.
115. Kumar Meena Ajay, Mishra G.K., Rai PK., Rajagopal Chitra, Nagar PN. Removal of heavy metal ions from aqueous solutions using carbon aerogel as an adsorbent // J. Hazardous Mater. – 2005. – 122, №1-2. – Р162 -170.
116. Шибнев А.В. Предварительная оценка свойств некоторых фильтрующих материалов // Энергосбережение и водоподготовка. – 2001. – №1. – С. 87
117. Протопопов В.А., Толстопятова Г В., Мактаз Э.Д. Гигиеническая оценка новых сорбентов на основе антрацитов для очистки питьевой воды // Химия и технология воды. – 1995. – 17,№ 5. – С. 495-500.
118. Цинберг М.Б., Маслова О.Г, Шамсутдинова М.В. Сравнение фильтрующих и сорбционных свойств активных углей в подготовке воды из поверхностного источника // Вода, которую мы пьём: Тез.докл.Межд.науч.-техн.конф., Москва, 1 – 4 марта, 1995. – М. – 1995. – С. 80-81.
119. Клячков В. А., Апельцин И. Э. Очистка природных вод. – М.: Стройиздат, 1971.- 579 с.
120. Chen Zhi-giang, Wen Qin-xue, Li Bing-nan. Подготовка воды в процессе непрерывного фильтрования // Harbin shangye Daxue xuebao ziran kexue ban. J.Harbin Univ. Commer. Natur. Sci. Ed. 2004. – 20, № 4. – P 425- 428,437.
121. D?bonski Zygmunt, Okoniewska Ewa. Wykorzystanie w?gla aktywnego do usuwania manganu z wody // Uzdatn., odnowa і wod: Konf. Politechn Czest., Czestochowa-Ustron, 4-6 marca, 1998. – Czestochowa, 1998 – P 33 – 37.
122. Тютюнников Ю.Б., Посалевич М.И. Производство сульфированного угля, пригодного для очистки питьевой воды // Кокс и химия. – 1996. – №12. – С. 31- 33.
123. Рождов И.И., Черкесов А.Ю., Рождов И.Н. Приме­нение различных видов фильтрующей загрузки в обезжелезивающих водообрабатывающих уста­новках // “ТЕХНОВОД – 2004” (технологии очистки вод). Материалы научно-практ. конференции, посвящённой 100 – летию ЮРГТУ (НПИ), Новочер­касск, 5 – 8 октября, 2004. – Новочеркасск: Изд-во НПО “ТЕМП”. – 2004. – С. 70- 74.
124. Strelko Vladimir (Jr), Malik Danish J., Streat Michael. In­terpretation of transition metal sorption behavior by oxidized active carbons and other adsorbents // Se- par Sci. and Technol. – 2004. – 39, №8. – Р.1885-1905.
125. Татьяна Савкина. Нанотехнология для реализации программы “чистая вода”. //Муниципальная Россия. Город Тюмень. – 2009. – 73 – 74, № 1 – 2. – С. 44- 47.
126. Лукашевич О.Д., Усова Н.Т Изучение адсорбционных свойств шунгитовых фильтрующих материалов // Вода и экология. – 2004.- №3.- С. 10-17.
127. Журба М.Г, Вдовин Ю.И., Говорова Ж.М., Пушкин И.А. Водозаборно-очистные сооружения и устройства Под. ред. М.Г. Журбы.- М.: ООО “Изд-во Астрель”, 2003.- 569с.
128. Аюкаев Р.И., Мельцер В.З. Производство и применение фильтрующих материалов для очистки воды. Л.: Стройиздат, 1985.- 120с.
129. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. М.: Химия, 1984.- 447с.
130. Пат. 2060817 Россия МКИ6 B 01 J 20/30, B 01 J 20/02 / Господинов Д.Г, Пронин В.А., Шкарин А.В. // Способ модифицирования природного сорбента шунгита. Новосибирский науч.-инж.центр Экология МПС РФ. – Опубл. 27.05.96, Бюл. № 15.
131. Драгункина О.С., Мерзлякова О.Ю., Ромаденки- на С.Б., Решетов В.А. Сорбционные свойства сланцев при контакте с нефтью и водными растворами солей тяжёлых металлов // (Саратовский гос. ун-т им. Н.Г Чернышевского, г Саратов, Россия). Экология и научно-технический прогресс: Мат-лы 3 международной науч.- практ. конф. студентов, аспирантов и молодых учёных. – Пермь: изд-во Перм. гос. тех. ун-та. – 2005. – С. 52 -54.
132. Тарасевич Ю.И., Овчаренко Ф.Д. Адсорбция на глинистых минералах. -Киев: Наук. думка, 1975.- 352 с.
133. Тарасевич Ю.И. Природные сорбенты в процессах очистки воды.- Киев: Наук. Думка, 1981.-208 с.
134. Тарасевич Ю.И. Строение и химия поверхности слоистых силикатов.-Киев: Наук. Думка, 1988.- 248 с.
135. Клячко В. А., Апельцин И. Э. Очистка природных вод. М.: Стройиздат, 1971.- 579 с.
136. Чернавина Т.Н., Антонова Е.Л. Модифицирован­ные алюмосиликатные сорбенты // Проблемы теор. и экспер. химии: Тезисы докладов 15 российской студ. научн. конф., посвящённой 85-летию Уральского гос.универ. им. А.М. Горького, Екатеринбург, 19 – 22 апреля, 2005. – Екатеринбург: Изд-во УрГУ, 2005.- С. 145-146.
137. Горовая А.Н. Лапицкий В.Н., Боцман Е.И. Перспективы применения природных силикатов в процес­се очистки сточных вод // Теория и практическая металлургия. – 2004. – №5. -С.134-138.
138. Пат. 2263535 Россия, МПК 7 B 01 J 20/06, 20/16 / Шафит Я. М., Солнцев В. В., Старицина Г И., Ромашкин А. В., Шувалов В. И.. ЗАО “Проект.-конс- трукт. предприятие Адсорбер” // Сорбент-катализатор для очистки воды от марганца. – Опубл. 10.11.2005.
139. Пат. 2174871 Россия, МПК7 B 01 J 20/24 / Кертман С.В., Хритохин Н.А., Крючкова О.Л. // Композиционный гуминоалюмокремнезёмный сорбент. – Опубл. 20.10.2001.
140. Куприенко П.Н. Применение глинистых минералов в технологии очистки сточных вод // Вода и во- дооч. технология. – 2005. – №2. – С. 41- 45.
141. Миронюк І.Ф. Зміна мікров’язкості води після контакту з модифікованим кремнеземом //Доп. Нац.АН України. – 1999. – №4. – С. 86 -91.
142. Машкова С.А., Разов В.И., Тонких И. В., Жамская Н.Н., Шапкин Н. П., Скобун А.С. Химическая модификация вермикулита хитозанферро-феррициа- нидным комплексом // Известие вузов. Химия и хим. технология. – 2005. – 48, №6.- С. 149-152.
143. Баротов М. А. Кислотное разложение цеолитов Таджикистана / Автореф. диссертации на соискание уч. ст. канд. техн. наук // Душанбе – 2006.- 22 с.
144. Пат 6921732 США, МПК7 B 01 J 29/06, НПК 502/66 / ChK Group, Inc. Vempati Rajan K. № 10/796626 // Method of manufacturing a coated zeolite adsor­bent. – Опубл. 07.2005.
145. Гасанов М.А. Адсорбционная очистка артезианской воды от железа и марганца с использованием воздействия электрических разрядов // Пол- зуновский альм. – 2004. – №4. – С.221- 22з.
146. Максимова ТН., Лаврухина Ю.А., Скворцова Н.В. Корректировка качества питьевой воды в районах с проблемной экологией // Материалы межд. научно-техн. конф. “Наука и образование”Мурманск: Изд-во МГТУ 2004. – С. 258- 260.
147. Тлупов Р.М., Ильин А.И., Шестерин И.С., Шахмур- зов М.Н. Природные цеолиты – адсорбенты токсикантов в рыболовстве // Вестник вет. – 1997. – №1. – С. 80-88.
148. Скитер Н.А. Природные и модифицированные сорбенты для деманганации и обезжелезивания подземных вод // Автореф. дис. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук.- Новосибирск, – 2004. – 25с.
149. Скитер Н.А., Кондрова С.Э. Новый природный сорбент для извлечения тяжёлых металлов из водных сред // Межд. научн-практ. конф. “Проблемы инженерного обеспечения и экология городов”, Пенза. декабрь 1999: Сборник материалов. Пенза: Изд-ство Приволжского дома знаний. – 1999. – С. 12-15.
150. Бочкарёв ГР., Пушкарёва ГН., Скитер Н.А. Модифицированный брусит для деманганации и обез­железивания подземных вод // Известие вузов. – 2001. – № 9 – 10. – С. 90 -94.
151. Бобылёва С.А. Сорбционная очистка сточных вод от ионов тяжёлых металлов с применением брусита // Автореферат дис. на соискание уч.ст. канд.тех.наук. – 2005. – 24с.
152. Поляков В.Е., Полякова И.Г, Тарасевич Ю.И. Очистка артезианской воды от ионов марганца и железа с использованием модифицированного клиноптиломита // Химия и технология воды.- 1997.19, №5.- С.493-505.
153. Николадзе Г.И., Минц Д.М., Кастальский А.А. Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения. – М.: Высшая школа, 1984.- 368 с.
154. Лубочников Н.Т, Правдин Е.П. Опыт обезжелезивания питьевых вод на Урале // Научные труды “Водоснабжение”.- 52, №5. – 1969. – С.103-106.
155. Драхлин Е.Е. Очистка воды от железа и марганца катионированием // Научные труды “Водоснабжение” – Выпуск 52,№5. ОНТИАКХ, 1969. – с.107-112.
156. Пат. Россия 2162737, МКИ B 01 J20/02, 20/06, 20/30, B 01D 39/02/ Дудин Д.В., Бодягин Б.О., Бодягин А.О. // Способ получения гранулированного фильтрующего материала.- Опубл. 10,02,2001.
157. Кульский Л.А., Булава М.Н. Гороновский И.Т., Смирнов П.И. Проектирование и расчёт очистных сооружений водопроводов.- Киев. Гос стройиздат УССР, 1961.- 353 с.
158. Пат. 49-30958 Япония. CO2B1 1/14/ – Опубл. 17.08.74.
159. Губайдуллина Т А., Почуев Н. А., Губайдулина Т А. Фильтрующий материал для очистки воды от марганца и железа, способ его получения и способ очистки воды от марганца и железа // Экол. системы и приборы. -2006.- № 8.- С. 59-61.
160. Пат. 2184708 Россия, МПК7 C 02 F 1/64/ Бочкарёв Г.Р., Белобородов А.В., Пушкарёва Г.Н., Скитер Н.А. // Способ очистки от марганца. – Опубл. 07.2002.
161. Заявка 2772019 Франция, МПК6 С 02 F 1/58 / Jauf- fret H. // Procede de deferrisation des eaux minerales ferrugineuses riches en gaz carbonique .- Опубл. 06.99.
162. Пат. 95113534/25 Россия, МПК6 B 01 J20/05/ Леонтьева ГВ.; Вольхин В.В.; Бахирева О.И. // Неорганический ионообменник на основе оксидов марганца () и способ его получения.- Опубл. 1997.08.20.
163. Пушкарёва ГН., Скитер Н.А. Возможность использования марганцевых руд при водоподготовке // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. – 2002. – №6. – С.103 -107.
164. Akdolit GmbH & Co. KG. N 102004049020.1; Заявл. 05.10.2004; Опубл. 06.04.2006.
165. Bitozor S., Llecki W, Raczyk-Stanislawia K.U., Nawrocki J. Jednoczesne usuwanie zwiaxk?w manganu i azotu amonowego z wody na zto?u piroluzytowym // Ochr. srod. – 1995. – № 4. – С. 13- 18.
166. Катаргина О.В., Бахирёва О.И., Вольхин В.В. Синтез и сорбционные свойства ионообменных материалов на основе смешанных оксидов металлов. // Тезисы докладов областной конф. студентов и молодых учёных, Пермь, 2003.: Изд-во Перм. гос.техн.ун-та. – 2003. – С.64 – 65.
167. Пат 2226511 Россия, МПК7 C 02 F 1/64, 1/72, C 02 F 103/04/ Бочкарёв ГР, Белобородов А.В., Пушкарёва ГИ., Скитер // Способ очистки воды от марганца и/или железа.- Опубл. 10.04.2004.
168. Stefaniak, B. Bili?ski b, R. Dobrowolski c, P. Staszczuk d, J. W?jcik. The influence of preparation conditions on adsorption properties and porosity of dolomite- based sorbents // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects.- 2002.- 208.- Р. 337-345.
169. C.Sistrnk, M.K. Ross, N. M. Filipov Direct effect of manganese compounds on dopamine and its metabolite Dopac: An in vitro stady // Environmental Teicology fnd Pharmacology-2007.- 23.- Р286-296.
170. Курдюмов С.С., Брун-Цеховой А.Р, Паренаго О.П. Изменение структурных и физико-химических свойств доломита при его деструкции в гидротермальных условиях // Ж. физ. химии. – 2001. – 75, №10. – С. 1891- 1894.
171. Мамченко А.В., Кий Н.Н., Чернова Л.Г, Мисочка И.М. Исследование влияния способов модификации природного доломита на деманганацию воды // Химия и технология воды. – 2008.- Т30, №4.- С.347- 357
172. Николенко. Н.В., Куприн В.П., Коваленко И.Л., Плаксиенко И.Л., Довбань Л.В. Адсорбция органических соединений на карбонатах кальция и марганца // Ж. физ. химии. – 1997. – 71, №10. – С. 1838 -1843.
173. Годымчук А.Ю., Ильин А.П. Исследование сорбционных процессов на природных минералах и их термомодифицированных формах // Химия и технология воды. – 2004. – 26, №3. – С. 287-298.
174. Ильин А.П., Годымчук А.Ю. Исследование процессов очистки воды от тяжёлых металлов на природных минералах // Материалы докладов 6 Всероссийской научно-технической конференции “Энергетика: экология, надёжность, безо­пасность”, Томск, 6-8 дек., 2000. Т1. Томск: Изд-во ТПУ – 2000. – С. 256 – 257.
175. Пат. 2162737 Россия МПК7 B01J 20/02 / Дудин Д.В., Бодягин Б.О., Бодягин А.О // Способ получения гранулированного фильтрующего материала.- Опубл. 10.02.2001.
176. Седова А.А., Осипов А.К. 24 Огарёв. Обесфторивание питьевой воды природными сорбентами // Тез. докл. науч. конф., Саранск, 4 – 9 дек. 1995. ч.3. Саранск, 1995. – С. 38 – 39.
177. Пат.84108 Україна, МПК B01J 20/02, C02F 1/64 / Гончарук В.В., Мамченко О.В., Кий М.М., Чернова Л.Г, Місочка І.В. // Спосіб одержання завантаження та спосіб його використання для очищення води від марганцю.- 09.2008.
178. Пат. 6596182 США, МПК7 C 02 F 1/00, C 02 F 1/48 / Prenger Coyne F, Hill Dallas D., Padilla Dennis D., Wingo Robert M., Worl Laura A., Johnson Michael D. // Magnetic process for removing heavy metals from water employing magnetites.- Опубл. 22.07.2003.
179. В.В. Гончарук, В.М. Радовенчик, М.Д. Гомеля. Отримання та використання високодисперсних сорбентів з магнітними властивостями. – Київ: Вид., 2003.- 263 с.

Марганец относится к группе тяжёлых металлов. В небольших количествах содержится во всех организмах, как важный для здоровья микроэлемент. Однако превышенная концентрация марганца в воде может привести к крайне серьёзным последствиям. Этот элемент накапливается в организме человека и его почти невозможно вывести. Марганец проникает в канальцы нервных клеток и тем самым препятствует прохождению нервных импульсов.

Как марганец попадает в воду?

Часто марганец попадает в почву вместе со специальными удобрениями для растений. А дальше вместе с грунтовыми потоками путешествует в открытые водоёмы. К тому же это один из самых распространённых элементов земной коры. И изначально входит в состав многих видов почв, осадочных и горных пород.

Также марганец используется, например, в сталелитейной или химической промышленности. Вместе со сточными водами предприятий он попадает в грунтовые и открытые воды.

Чем вреден марганец в воде?

Полезная концентрация марганца в организме человека составляет тысячные доли одного процента. Если доза, потребляемого в день марганца, превышает 40 мг, то он превращается в настоящий яд для человека. Так как много марганца содержится в пище, превышение его содержания в воде попросту недопустимо. Важно учесть, что разрушающее воздействие может быть сразу незаметно и ещё несколько лет марганец будет накапливаться в организме.

Интоксикация марганцем вызывает заметные нарушения в работе центральной нервной системы. Основные симптомы: быстрая утомляемость, сонливость, ухудшение памяти, потеря аппетита и сильные головные боли. А очень большие концентрации марганца могут вызвать даже раскоординацию движений, судороги, спазмы и острые смены эмоционального состояния.

Марганец относят так же к политропным ядам. А значит он оказывает очень вредное воздействие на лёгкие, сердечно-сосудистую систему, может вызывать аллергические и даже мутагенные реакции. Особенно опасна передозировка марганцем для беременной женщины. Исследования показали, что в таком случае нередко рождаются умственно-неполноценные дети.

Как любой тяжёлый металл, марганец очень сложно выводится из организма и, скапливаясь, способен закупоривать сосуды и мочевыводящие каналы. Это так же разрушительно влияет на костную систему - она становится хрупкой и ломкой.

Если марганца в воде слишком много, то жидкость обретает темный оттенок и у неё появляется неприятный вяжущий вкус. К тому же он имеет свойство откладываться и накапливаться не только в организме человека, но и в системе водопровода. От этого трубы покрываются чёрными наростами, которые постепенно их закупоривают. Такими же наростами и пятнами начинает обрастать сантехника и бытовая техника. Избавиться от них очень трудно.

Для определения концентрации марганца в воде, необходимо провести химический анализ воды . По нормам СанПин предельно допустимая его концентрация в воде не должна превышать 0,1 мг/л.

Для (деманганации) используют либо

Загрязнение воды марганцем - серьезная проблема при подготовке воды к использованию.

Источником загрязнения марганцем служит поднятие глубинных воды при тектонических подвижках земли. Но это не столь частый случай, как загрязнение сточными водами с земель, где используются марганце содержащие удобрения. Марганец относится к тяжелым металлам и повышение его концентрации грозит тяжелыми последствиями для организма. При этом внешне на вид и на вкус определить повышение количества марганца в воде можно определить уже только при очень высоком уровне его концентрации. Тогда вода становится мутноватой с желтоватым оттенком и терпкой.

В организме марганец способствует кровеобразующим функциям, регулирует деятельность половых желез и гипофиза. При этом количество марганца, необходимое для этих функций очень мало. Любой переизбыток приводит к тяжелым последствиям. Доза, обладающая токсичными свойствами для человека равняется 40 мг в день . Летальная доза до сих пор не определена. В принципе этот элемент считается наименее ядовитым из всех тяжелых металлов, а его содержание в естественных условиях редко бывает завышенным. Обычно все отравления случаются вследствии регулярных технологических производственных выбросов. Симптомы проявляются не сразу. Только по прошествии несколько лет можно заметить явную клиническую кратину нарастания накопления марганца в организме.

Предельно допустимая концентрация марганца в питьевой воде и воде для бытового использования в России, Украине и других странах СНГ составляет 0,1 миллиграмма на литр воды. В некоторых странах Европы требования ужесточены.

Вред для здоровья человека

Во-первых повышенное содержание марганца приводит к нарушениям работы нервной системы. Симптомами является утомляемость, сонливость, ослабление памяти. Организм не может усвоить избыточное содержание марганца.

Во-вторых , повышенное содержание марганца в воде может вызвать элементарную аллергию как на марганец, так и на другие вещества в комплексе.

В-третьих , марганец может вызвать мочекаменную болезнь, закупорку сосудов, нарушение работы вегето-сосудистой системы, проблемы с печенью и железами внутренней секреции. Все эти симптомы вызываются отложениями солей тяжелых металлов.

В четвертых , опосрдеованно благодаря нарушению работы сосудов вкупе с аллергией марганец провоцирует легочные и бронхиальные заболевания.

Переизбыток марганца является одной из причин повышения хрупкости и ломкости костей.

В редких случая чрезмерная концентрация марганца вызывает "марагнцевое безумие". Человек ведет себя неадекватно, агрессивно, непоследовательно.

Вред для бытовой техники и коммуникационных сетей

В отличии от переизбытка железа в воде марганец не влечет за собой таких суровых последствий для техники и коммуникаций.

Его избыток выражается в пятнах и коричневатом осадке на поврехности сантехники. В долгосрочном периоде марганец в виде отложений может забить трубы. Единственное отличие, что засор от марганца убрать намного сложнее. Иногда марганец может стать красящим веществом при стирке и испортить вещи.

Удаление марганца из воды

Определение количества марганца в воде осуществляется в химической лаборатории. На внешний вид, как уже говорилось выше, этот фактор не определить.

Для очистки воды от марганца применяется окисление. С его помощью марганец из неактивной двухвалентной формы преобразуется в трех- и четырехвалентную. Затем этот марганец выпадает в виде осадка, который в свою очередь благополучно удаляется фильтром.

Методы, применяемые для извлечения солей и ионов марганца из воды:

1. Аэрация с последующим механическим фильтрованием;

2. Реагентная обработка при помощи перманганата калия с последующей коагуляцией слабыми кислотами, например кремневой кислотой. Применяется при больших концентрациях загрязнителя.

3. Обратный осмос применяется при очень высоких концентрациях марганца в исходной воды.

4. Фильтрование через загрузку, на которую был нанесен слой гидроксида 4-валентного марганца.