Как очистить воду от тяжелых металлов


Тяжелые металлы в воде. Способы очистки

В воде может присутствовать множество вредных для человека примесей. Чаще всего это хлор, пестициды, нитраты, органические соединения, бактерии, а также тяжелые металлы. Раньше люди не знали, что делать с некачественной жидкостью, как ее улучшить. Сегодня для этого активно используются фильтры для очистки воды.

В этой статье мы рассмотрим подробнее тяжелые металлы как один из загрязнителей живительной влаги, которая предназначается для человека. Что это такое? Как определить их в жидкости? Как очистить от них воду для бытового применения? На эти и многие другие вопросы вы найдете здесь ответы.

Как определить, если ли в воде тяжелые металлы

Есть только один надежный способ, благодаря которому вы выясните, есть в жидкости данный вид примесей или нет. Это анализ воды. Как правильно собрать воду для химического анализа мы уже писали здесь. Далее нужно собрать влагу в чистую емкость согласно правилам забора, и отвезти в один из частных или государственных центров, оказывающих данную услугу. К примеру, в территориальные центры гигиены и эпидемиологии. Или в магазин по продаже очистительного оборудования (некоторые предлагают оказать услугу бесплатно).

В течение нескольких дней результаты анализа будут готовы. Они расскажут, какие именно примеси присутствовали в исследуемом образце, подскажут специалистам, как улучшить качество воды.

Какие тяжелые металлы могут быть обнаружены?

В жидкости может быть обнаружено множество тяжелых металлов, которые нужно удалить. Мы приведем основные, чаще всего встречающиеся.

1. Свинец

Не имеет запаха, вкуса. Способен вызвать у человека острое, хроническое отравление, даже привести к смерти. Имеет свойство накапливаться в тканях организма, в волосах, ногтях. Негативно воздействует на периферическую нервную систему, печень, почки. Блокирует ферменты, участвующие в формировании гемоглобина.

2. Ртуть

Особенно вредна для почек, нервной системы. При попадании вместе с водой в организм способна вызвать нарушение психического состояния, зрения, слуха, потерю чувствительности кожи. Источник ртути чаще всего – промышленные предприятия.

3. Медь

Превышенная концентрация меди в употребляемой жидкости сказывается, прежде всего, на работе ЖКТ – появляется тошнота, рвота, расстройство желудка. Особенно опасна медь для лиц с больной, чувствительной печенью, а также для грудных младенцев.

4. Железо

Распространено на территории Беларуси. Откладывается в органах, тканях человека. Провоцирует серьезные заболевания, в том числе, гемохроматоз. Попадает в воду в природе, из-за геологических особенностей местности. Кроме того, источником железа могут становиться старые железные трубы.

5. Марганец

Негативно влияет на плод во время беременности, становится причиной мутаций. Источником чаще всего являются промышленные предприятия.

Как очищают воду от тяжелых металлов?

Выделяют 4 основных метода, а именно:

  • сорбция (поглощение сорбентами примесей из воды), например, в фильтре Гейзер Стандарт за это отвечает картридж БАФ,
  • ионный обмен (обмен ионами с примесями и образование безвредных соединений),
  • электролиз (распад химических соединений под воздействием электрического тока),
  • обратный осмос (влага пропускается сквозь полупроницаемую мембрану).

Какой метод очистки чаще всего используется в быту?

Обратный осмос

Удаление тяжелых металлов из жидкости, предназначенной для пищевых целей, в домах белорусов часто осуществляется фильтрами на основе обратного осмоса. Это достаточно сложные многоступенчатые системы, которые довольно быстро, поэтапно избавляют влагу от вредоносных примесей.

Плюс фильтра – он эффективно справляется практически со всеми загрязнениями. После такой системы можно быть уверенным в качестве используемой жидкости.

Сорбция

В бытовых фильтрах сорбционную очистку осуществляют картриджи на основе активированного угля. Помимо тяжелых металлов, они удаляют хлор, хлористые соединения, органику, а также неприятные привкусы и запахи. Угольные картриджи являются основой проточных фильтров, их устанавливают на стадии предварительной очистки перед мембраной обратного осмоса.

Активированный уголь с его сорбционными свойствами используется при создании картриджей для большинства видов питьевых фильтров – кувшинов, настольных, проточных, осмотических и пр.

Если вы хотите обезопасить себя от вредоносного воздействия тяжелых металлов, очистить от них воду, рекомендуем вам использовать обратноосмотическую или проточную систему от надежного производителя.

Удаление тяжелых металлов из воды за считанные секунды - ScienceDaily

По данным Всемирной организации здравоохранения, почти 1 миллиард человек не имеют доступа к чистой питьевой воде, и ожидается, что это число будет увеличиваться с изменением климата. Между тем, наши бесконечно растущие потребности в энергии и использование тяжелых металлов в промышленных процессах максимально увеличили наше воздействие токсичных материалов в воде.

Современные коммерческие методы удаления тяжелых металлов, включая свинец, из питьевой воды из городских источников, как правило, являются дорогостоящими и энергозатратными, но при этом недостаточно эффективными.Менее традиционные подходы могут быть более эффективными, но они одноразовые, их трудно регенерировать или производить значительные токсичные отходы в качестве побочного продукта.

Теперь лаборатория профессора Венди Ли Куин в EPFL с коллегами из Калифорнийского университета в Беркли и Национальной лаборатории Лоуренса Беркли нашли решение, используя металлоорганические каркасы (MOF), которые представляют собой материалы, состоящие из металлических узлов, связанных между собой органическими химическими соединениями. "распорки". Их беспрецедентная площадь внутренней поверхности и простая химическая перестройка позволяют MOF «вытягивать» водяной пар и другие газы из воздуха.Эти же свойства делают их перспективными материалами также для избирательного удаления тяжелых металлов из воды.

Аспирант EPFL-Valais Дэниел Т. Сан разработал водостойкий композит MOF / полимер с использованием дешевых, экологически чистых и биологически чистых материалов. Ученые обработали MOF, известный как Fe-BTC, дофамином, который полимеризовался в полидофамин (PDA), закрепив полимер внутри MOF. Конечный композит, названный Fe-BTC / PDA, может быстро и выборочно удалять большие количества тяжелых металлов, таких как свинец и ртуть, из реальных проб воды.Фактически, он может удалить ртуть в 1,6 раза больше собственного веса и свинец в 0,4 раза.

Затем

Fe-BTC / PDA был протестирован в растворах, столь же токсичных, как некоторые из наихудших образцов воды, найденных во Флинте, штат Мичиган. Испытания показали, что MOF может за считанные секунды снизить концентрацию свинца до 2 частей на миллиард - уровня, который Агентство по охране окружающей среды США и Всемирная организация здравоохранения считают пригодным для питья.

Ученые также удалили свинец из различных реальных проб воды, взятых из реки Рона, Средиземного моря и водоочистных сооружений в Швейцарии.Они также показали, как легко регенерировать материал.

Есть несколько источников воздействия токсичных тяжелых металлов. Например, свинец используется в красках, керамической глазури, украшениях, игрушках и трубках. Учитывая это, подход с новым MOF показывает многообещающие решения текущих ограничений систем очистки воды. Авторы исследования сейчас тестируют другие новые, специально разработанные MOF для удаления других типов микропримесей из воды и воздуха.

История Источник:

Материалы предоставлены Федеральной политехнической школой Лозанны . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

.

Удаление тяжелых металлов

Тяжелые металлы присутствуют в грунтовых водах и обычно представляют собой никель, свинец, кадмий и цинк.

Эти металлы присутствуют в воде на уровне частей на миллиард в катионных формах, таких как Zn 2+ , Ni 2+ , Cd 2+ и Pb 2+ .

Обратный осмос может эффективно удалять низкие уровни тяжелых металлов, хотя в аэробных условиях оксиды металлов могут забивать мембраны. Кроме того, обратный осмос не является очень экономичным методом, если содержание соли в воде не требует дальнейшей деминерализации.

Наилучшим методом удаления тяжелых металлов из грунтовых вод является использование селективной ионообменной смолы под названием Lewatit TP 207 или Lewatit TP 208.

Смола 208 обычно не регенерируется, учитывая низкий уровень тяжелых металлов в водоносных горизонтах. С другой стороны, селективную смолу можно также регенерировать на месте с помощью кислоты и каустической соды, если это необходимо, обычно для очистки фильтрата или сточных вод горнодобывающих предприятий.

Адсорбция гидроксидом железа также успешно использовалась на протяжении многих лет для удаления тяжелых металлов при очистке подземных вод, а также при очистке технологических сточных вод. Lennsorb 101 адсорбирует тяжелые металлы, такие как хром, уран, медь и свинец, а также токсичные элементы, включая мышьяк, сурьму, ванадий, молибден и селен.

LennSORB-101

Для получения дополнительной информации / коммерческого предложения, пожалуйста, свяжитесь с нами: Форма обратной связи или позвоните по телефону +31 152 610 900

Ознакомьтесь с описанием наших установок по удалению тяжелых металлов.

.

Удаление тяжелых металлов из воды с помощью MOF

Металлоорганический каркас может удалять свинец из проб воды, доводя их до утвержденного EPA уровня за секунды. Предоставлено: Американское химическое общество.

По оценкам Всемирной организации здравоохранения, около 1 миллиарда человек не имеют доступа к чистой питьевой воде, и эта проблема, как ожидается, усугубится с изменением климата. Кроме того, более высокие потребности в энергии и более широкое использование тяжелых металлов в промышленных процессах увеличили воздействие этих токсичных материалов из питьевой воды на человека в последние десятилетия.Исследователи теперь сообщают в ACS Central Science о новом материале, который может удалять тяжелые металлы и обеспечивать чистую питьевую воду за секунды.

Существует множество источников воздействия токсичных тяжелых металлов. В частности, свинец используют в красках, керамической глазури, ювелирных изделиях, игрушках и в трубках. Современные коммерческие методы удаления тяжелых металлов, включая свинец, из питьевой воды из городских источников могут быть дорогостоящими с точки зрения денег и энергии и неэффективны.Кроме того, некоторые современные подходы либо являются одноразовыми, их трудно регенерировать, либо они могут производить значительные токсичные отходы в качестве побочного продукта. Венди Л. Куин и ее коллеги пытались решить эту проблему с помощью материалов, называемых металлоорганическими каркасами (MOF), которые представляют собой сети органических химических «стоек» с металлическими узлами, которые, как известно, вытягивают из воздуха такие вещи, как вода и газы. Эта способность, а также большая площадь поверхности и химическая подстраиваемость MOF делают их многообещающим материалом для выборочного удаления тяжелых металлов из воды.

Исследователи создали водостойкий композит MOF / полимер из дешевых, экологически и биологически чистых материалов и проверили его способность удалять тяжелые металлы из воды. Он имел одну из самых высоких на сегодняшний день мощностей по удалению ртути, удаляя более чем в 1,6 раза больше собственного веса, и 40 процентов своего веса - свинца. Исследователи протестировали MOF в растворах с уровнями свинца, аналогичными тем, которые были обнаружены в образцах загрязненной воды из Флинта, штат Мичиган. Они обнаружили, что этот материал может быстро снизить концентрацию свинца до 2 частей на миллиард, что соответствует U.S. Ограничение Агентства по охране окружающей среды для питьевых уровней.

Капля воды впрыскивается на октаэдрический кристалл. Предоставлено: Венди Ли Куин / EPFL.

Далее авторы удалили свинец из различных реальных проб воды из реки Рона, Средиземного моря и водоочистных сооружений в Швейцарии. Исследователи также продемонстрировали, как материал можно легко регенерировать без токсичных продуктов. Авторы говорят, что теперь они пытаются использовать другие специально разработанные MOF для удаления других микропримесей из воды.


Было обнаружено, что легко синтезируемое соединение полезно для удаления ионов фтора и металлов из питьевой воды.
Дополнительная информация: Быстрое избирательное удаление тяжелых металлов из воды с помощью металлоорганического каркаса / полидофаминового композита, ACS Central Science (2018).pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.7b00605

РЕФЕРАТ

Загрязнение питьевой воды тяжелыми металлами, в частности свинцом, является постоянной проблемой во всем мире с серьезными последствиями для здоровья населения. Существующие методы очистки часто не могут решить эту проблему быстро и экономично. Здесь мы сообщаем о дешевом водостойком металлоорганическом каркасе / полимерном композите Fe-BTC / PDA, который демонстрирует быстрое и селективное удаление больших количеств тяжелых металлов, таких как Pb2 + и Hg2 +, из реальных проб воды.В этой работе Fe-BTC обрабатывают дофамином, который самопроизвольно превращается в полидофамин (PDA) в порах через открытые участки металла Fe3 +. PDA, закрепленный на внутренней поверхности MOF, приобретает внешнюю пористость, в результате чего получается композит, который связывает до 1634 мг Hg2 + и 394 мг Pb2 + на грамм композита и удаляет более 99,8% этих ионов из раствора 1 ppm, обеспечивая питьевые уровни в секунд. Кроме того, свойства композита хорошо сохраняются в пробах речной и морской воды, содержащих только следовые количества свинца, что свидетельствует о беспрецедентной селективности.Примечательно, что никакого значительного поглощения конкурирующих ионов металлов не наблюдается, даже когда мешающие частицы, такие как Na +, в 14000 раз превышают концентрацию Pb2 +. Кроме того, показано, что материал устойчив к загрязнению при испытании в высоких концентрациях обычных органических мешающих веществ, таких как гуминовая кислота, и полностью регенерируется в течение многих циклов.

Предоставлено Американское химическое общество

Ссылка : Удаление тяжелых металлов из воды с помощью MOF (14 марта 2018 г.) получено 29 октября 2020 с https: // физ.org / news / 2018-03-heavy-Metallic-mofs.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

.

Новый метод удаления тяжелых металлов из воды

Для удаления тяжелых металлов инженеры Брауна разработали автоматизированную систему, которая циклически сочетает химическое осаждение с электролитическими методами для удаления смесей следов тяжелых металлов из загрязненной воды.

РОДА-ОСТРОВ, США: Прискорбным последствием многих промышленных и производственных практик является выброс тяжелых металлов в водные пути.Эти металлы могут оставаться в течение десятилетий в низких концентрациях и при этом быть опасными. Инженеры Университета Брауна разработали систему, которая эффективно удаляет следы тяжелых металлов из воды. В ходе экспериментов исследователи показали, что система снижает концентрацию кадмия, меди и никеля, возвращая загрязненную воду до уровня, близкого или ниже приемлемого на федеральном уровне. Этот метод масштабируем и имеет жизнеспособные коммерческие приложения, особенно в области восстановления окружающей среды и восстановления металлов.

Джозеф Кало, заслуженный профессор инженерных наук и имеющий действующую лабораторию в Брауновском университете, и другие инженеры из Брауна описывают новый метод, который сопоставляет следы тяжелых металлов в воде за счет увеличения их концентрации, так что проверенный метод удаления металлов может взять верх. В серии экспериментов инженеры сообщают, что метод, называемый системой циклического электровыделения / осаждения (CEP), удаляет до 99% меди, кадмия и никеля, возвращая загрязненную воду к федерально принятым стандартам чистоты.

Проверенный метод удаления тяжелых металлов из воды заключается в восстановлении ионов тяжелых металлов из электролита, известном как электролитическое извлечение, электролитическое удаление / восстановление или электроэкстракция. Основным недостатком этого метода является то, что для его эффективности должна быть достаточно высокая концентрация катионов металлов в воде.

Система CEP включает два основных устройства: одно для концентрирования катионов, а другое для превращения их в стабильные твердые металлы и их удаления.На первом этапе насыщенная металлами вода подается в резервуар, в который добавляется кислота (серная кислота) или основание (гидроксид натрия) для изменения pH воды, эффективно отделяя молекулы воды от металлического осадка, который осаждается. внизу. «Чистая» вода сливается с помощью сифона, и в нее поступает больше загрязненной воды. Снова применяется изменение pH, сначала повторно растворяя осадок, а затем повторно осаждая весь металл. Этот процесс повторяется до тех пор, пока концентрация катионов металлов в растворе не достигнет точки, при которой можно будет эффективно использовать электрохимическое извлечение.

По достижении этой точки раствор отправляется во второе устройство, называемое электродом для выбрасывания твердых частиц (SPE). Здесь происходит электрохимическое извлечение, и катионы металлов химически превращаются в стабильные твердые частицы металла, поэтому их можно легко удалить. В ходе экспериментов инженеры протестировали систему CEP с кадмием, медью и никелем по отдельности и с водой, содержащей все три металла. Результаты показали, что содержание кадмия, меди и никеля было снижено до уровня, близкого к максимальному или ниже, установленного Агентством по охране окружающей среды.Ил непрерывно образуется и повторно растворяется в системе, поэтому он не остается загрязняющим веществом окружающей среды.

© Новости Университета Брауна

.

Смотрите также