Микроелементи барий, литий, бор в питейната вода. Пътища на влизане и потенциални опасности за здравето
През 1774 г. известният шведски фармацевт Карл Шееле открива химическия елемент барий. И е много жалко, че такова важно откритие се забави, защото можеше да бъде направено още през Средновековието, ако местните алхимици бяха обърнали повече внимание на научните руди, а не на изобретяването на философския камък. Много от тях мечтаеха да се научат как да произвеждат чисто злато от евтини метали, но напразните опити не доведоха до никъде. Но именно тези експерименти станаха предпоставка за откриването на бария.
През седемнадесети век Винченцио Кациороло, италиански алхимик и обущар в едно лице, открива голям тежък камък в планината и се опитва да го тества за наличието на злато. С помощта на въглища и олио злощастният златотърсач калцинира камъка, но в него не беше открито нищо ценно, но се случи нещо интересно. Камъкът започна да свети в червено и този блясък не изчезна дори след пълно охлаждане. Винченцио разказал на колегите си за откритието си, които започнали да провеждат различни експерименти върху подобни камъни, искайки да получат злато.
Едва 170 години по-късно Шееле открива бариевия оксид. Но този метал е получен в чист вид от английския химик Хъмфри Дейви едва през 1808 г. Барият получи името си поради своята тежест, тъй като на гръцки „барий“ означава „тежък“. И всъщност сред всички леки метали (и барият е един от тях), този елемент има най-значимото тегло. Така че името е напълно оправдано.
Барият е алкалоземен метал, има сребристо-бял цвят, а текстурата на този елемент е мека и леко вискозна. В природата не може да се намери в чист вид. Барият се получава изкуствено от сулфати, карбонати, силикати, както и от барит и тежък шпат. В допълнение, този метал може да се съдържа във вода и живи организми: растения и животински органи.
Биологична роля
Каква е ролята на бария в човешкия живот? Според учените този метал все още не е напълно проучен. И според единодушното им мнение той няма никаква жизнена стойност. Но процесът на изучаване на метала все още не е приключил, така че всичко може да се промени радикално и сега барият е класифициран като токсичен ултрамикроелемент.
При различни стомашно-чревни заболявания, както и сърдечно-съдови заболявания, нивото на барий в организма рязко намалява. Също така стана известно, че малко количество от този минерал може да повлияе на гладката мускулатура на червата, например при отравяне с барий може да се появи мускулна слабост и дори мускулни спазми.
Симптоми на предозиране и дефицит на барий
Човек с тегло около 70 kg съдържа най-малко 20-22 mg барий. Бариевите соли се абсорбират в червата в много малки количества, но в дихателните пътища има 5-6 пъти повече от този елемент. Барият се намира не само в мускулната тъкан, но и в мозъка, и в далака, и в лещата на окото, и в кръвта, в костите и зъбите. Последните съдържат най-голямо количество барий в сравнение с други органи и тъкани. В зъбите и костите - около 90% от общото количество. Този елемент хармонизира много добре с калция и, ако е необходимо, може дори да го замени, тъй като тези минерали са много сходни по своите химични свойства. Но при прекомерно количество барий, например, когато съдържанието му в почвата е превишено, калциевият метаболизъм може да бъде нарушен. И в резултат на това можете да развиете ниво на заболяване - сериозно заболяване, на фона на което, поради бързото измиване на калций, процесите на осификация се забавят и опорно-двигателният апарат бързо се износва.
Дозата барий, вредна за човешкото здраве, е приблизително 200 mg. Но смъртоносната доза не е ясно определена, според някои източници тя започва от 0,8 g, според други - от 3,8 g. Но все пак първият вариант изглежда по-вероятен.
Барият не причинява рак или мутации, но опасността му се крие в неговата токсичност. Само бариевият сулфат е безопасен, който се използва в медицината, използва се за рентгенови лъчи. Когато нивото на барий в тялото е надвишено, той започва да засяга кръвните клетки, мускулната тъкан, невроните, сърдечната тъкан и други важни органи.
Прекомерният прием на барий в човешкото тяло в повечето случаи е свързан с промишлено или битово отравяне. Поне така учените обясняват този феномен.
Много индустрии използват този метал. Сред тях са нефт, електротехника, хартия, стъкло, боя и лакове, металургия, каучук, керамика, печат и много други.
Бариевият флуорид се използва при обработката на дърво и при производството на инсектициди. По този начин се използва и в селскостопанския сектор, но това вещество е еднакво токсично за хората, животните и растенията. Ето защо трябва да се изучава правилно.
Според учените в тези селски райони, където барият се използва активно за борба с вредителите, заболяване като левкемия е много по-често срещано. И дори такива банални неща като мазилката съдържат съединения от този метал, което означава, че строителите също имат риск от развитие на някакво заболяване поради излишък на барий.
Много опасни са водоразтворимите бариеви соли: карбонати, сулфати, нитрати и хлориди. Само бариеви фосфати и сулфати се считат за безопасни.
При отравяне с бариеви соли се появяват следните симптоми: усещане за парене в устата, прекомерно слюноотделяне, повръщане, чревни колики, диария, обилно изпотяване и бледа кожа. Нервната система също дава сигнали за бедствие: появява се шум в ушите, координацията е нарушена и мозъчната дейност е нарушена. Пулсът отслабва, може да се появи аритмия или брадикардия.
Има и хронична форма на отравяне с барий. Наистина, проявата му не е толкова драматична, колкото при острата форма, но е не по-малко опасна за човека. Подобен проблем може да възникне само при хора, работещи в производството, където въздухът е замърсен с бариеви съединения. Факт е, че вдишването на прах с такива съединения води до множество заболявания на дихателните пътища, които се влошават от фиброзния процес. Белезите и удебеляването на тъканите водят до тежък задух, който непрекъснато прогресира, носейки със себе си суха, неконтролируема кашлица и болка в гърдите. Последствията могат да бъдат не само промени в дихателните пътища и белодробна недостатъчност, но и пневмония, различни бронхити и туберкулоза.
Излишният барий е доста труден за коригиране. В някои ситуации успешният изход е почти невъзможен. За да неутрализирате бариеви соли, трябва да въведете калциев и магнезиев сулфат. Само те са в състояние да превърнат бариевите соли в сулфати, които след това могат безопасно да бъдат отстранени от тялото.
В случай на тежко отравяне помощта трябва да бъде незабавна, което понякога е невъзможно; в такива ситуации смъртта може да настъпи в рамките на 24 часа. Вече 0,2-0,5 g от тези вещества могат да причинят тежко отравяне, да не говорим за 0,8 g, което може да доведе до смърт.
При такова тежко отравяне е необходимо спешно да се направи стомашна промивка и клизма с разтвор на магнезий и натриев сулфат. Неразтворимите бариеви соли могат да бъдат отстранени с помощта на еметици, но това трябва да се случи вече в болнична обстановка, както и последващо лечение.
Малко хора биха се сетили да приемат барий през устата, но в медицинската практика има случаи, когато той погрешно се използва вместо друго лекарство. Ето защо трябва да знаете как да се държите в такава ситуация.
Ако говорим за работа в опасни производства, основното тук е навреме да се направи спектрален анализ на косата, специална процедура, която ще помогне да се определи наличието на хронично отравяне с бариеви соли. В крайна сметка можете да останете незабелязани дълги години, докато един ден не настъпи криза. Разбира се, цената на процедурата е доста висока, но здравето все още е по-скъпо. Така че си струва да се предпазите и да се проверите, а в допълнение към това е препоръчително от време на време да извършвате анализ на питейната вода във вашия регион.
Дневна нужда от барий
Въпреки факта, че свойствата на бария са слабо проучени, има дневна нужда от този минерал. Равнява се на 0,3-0,9 mg на ден. Ефектът на бария върху човешкото тяло не винаги е отрицателен. Когато работи заедно с ацетилхолин (един от основните невротрансмитери), комбинираното им действие отпуска сърдечния мускул.
Човешкото тяло получава барий чрез водата и храната. Морските дарове са много богати на този минерал, съдържат го в пъти повече от морската вода, а водораслите го съдържат още повече. Същото важи и за растенията: ако почвата е богата на барий, тогава растението, отглеждано върху нея, ще надвиши това количество няколко пъти. Във водата също може да има много барий, всичко зависи от местоположението на източника, но във въздуха има малко от този елемент.
Тялото на възрастен човек съдържа около 1000 g калций, главно в твърдите тъкани. Играе важна роля за функционирането на миокарда, нервната система, кожата и костната тъкан.Излишъкът от калций води до дефицит на цинк и фосфор, но осигурява активна мускулна дейност. Липсата на калций води до заболявания на костите (остеопороза).Хората, занимаващи се с физически труд, усвояват калций много по-ефективно от тези, които водят заседнал начин на живот. Можете да компенсирате липсата на калций, като приемате няколко пъти в годината лекарства, съдържащи калций. Калцият предотвратява натрупването на токсично олово в костната тъкан. Нетоксичен за хората.
Причини за дисбаланс и пътища на навлизане в тялото:
Лошо хранене;
Заболявания, хиперфункция на щитовидната жлеза;
остеопороза;
Бъбречни заболявания;
Панкреатит;
Бременност и кърмене.
Калциевият дисбаланс засяга:
Костна тъкан (остеопороза, фрактури);
Мускулна тъкан (крампи, повишена възбудимост, мускулна болка);
щитовидна жлеза;
Имунната система;
Хематопоеза (лошо съсирване).
Калциевите и магнезиевите йони са изоелектронни с разгледаните по-рано йони от първата група - натриеви и калиеви. В други отношения обаче свойствата на йоните на магнезиевите и калциевите йони от една страна и натриевите и калиеви йони с дъга са много различни.
Общото съдържание на калций в човешкото тяло е приблизително 1,9% от общото тегло на човек, като 99% от целия калций се намира в скелета и само 1% в други тъкани и телесни течности. Дневната нужда от калций за възрастен варира от 0,45 до 1,2 g на ден. Калцият в храните, както растителни, така и животински, е под формата на неразтворими соли. Тяхната абсорбция в стомаха почти не се случва, абсорбцията е свързана с горната част на тънките черва, главно дванадесетопръстника. Тук абсорбцията е силно повлияна от жлъчните киселини. Физиологичната регулация на нивата на калций в кръвта се осъществява от паратироидни хормони и витамин D чрез нервната система.
Калцият участва във всички жизненоважни процеси в организма. Нормалното съсирване на кръвта се осъществява само в присъствието на калциеви соли. Калцият играе важна роля за възбудимостта на нервно-мускулната тъкан. С увеличаване на концентрацията на калциеви и магнезиеви йони в кръвта нервно-мускулната възбудимост намалява, а с увеличаване на концентрацията на натриеви и калиеви йони се увеличава. Калцият също играе роля в нормалното ритмично функциониране на сърцето.
При недостиг на калций се наблюдават: тахикардия, аритмия, побеляване на пръстите на ръцете и краката, болки в мускулите, повръщане, запек, бъбречни колики, чернодробни колики, повишена раздразнителност, дезориентация, халюцинации, объркване, загуба на паметта, тъпота. Косата става груба и пада, ноктите стават чупливи, кожата се удебелява и загрубява, върху емайла на зъбите се появяват вдлъбнатини и бразди, в дентина се образуват дефекти, а лещата губи своята прозрачност. В допълнение към калциевия дефицит, дефицитът на витамин D, особено при деца, води до развитие на характерни рахитни промени.
При излишък на калций се наблюдават: хроничен хипертрофичен артрит, кистозна и фиброзна остеодистрофия, остеофиброза, мускулна слабост, затруднена координация на движенията, деформация на костите на гръбначния стълб и краката, спонтанни фрактури, клатушкаща се походка, куцане, гадене, повръщане, коремна болка. болка, дизурия, хроничен гломерулонефрит, полиурия, често уриниране, никтурия, анурия. При излишък на калций се наблюдават силни сърдечни контракции и сърдечен арест в систола.
Излишъкът от калций може да доведе до дефицит на цинк и фосфор, като в същото време предотвратява натрупването на олово в костната тъкан.
2.3.4 Стронций
Постъпва в организма с храната, в количества до 3 мг. на ден. Отлага се главно в костната тъкан, лимфните възли и белите дробове. При прекомерен прием на стронций се появяват така наречените „стронциев рахит“ (крехкост на костите) и „болест на Уров“ - ендемично заболяване, срещано при населението, живеещо в близост до река Уров (Източен Сибир).Съдържанието на стронций в организма се определя въз основа на резултатите от изследванията на кръвта, урината и косата. Средното ниво на стронций в кръвната плазма е 20 - 70 µg/l, в урината - 30 - 250 µg/l, в косата - 0,5 - 5,0 µg/g.
Особено опасен е радиоактивният стронций-90, който, когато навлезе в костната тъкан, облъчва костния мозък и нарушава хемопоетичните процеси. Постъпва в човешкия организъм предимно с кравето мляко и рибата и се натрупва главно в костите. Количеството на отлагането на 90 Sr в тялото на животните и хората зависи от възрастта на индивида, количеството на входящия радионуклид, интензивността на растеж на нова костна тъкан и други фактори. 90 Sr представлява голяма опасност за децата, в чийто организъм влиза с млякото и се натрупва в бързо растящата костна тъкан.
2.3.4 Барий
Барият се класифицира като токсичен ултрамикроелемент. Съдържанието на барий в организма се определя въз основа на резултатите от изследвания на кръв, урина и коса. Установено е, че при коронарна болест на сърцето, хронична коронарна недостатъчност и заболявания на храносмилателната система съдържанието на барий в тъканите намалява. Няма надеждни данни за клиничните прояви, причинени от дефицит на барий.При повишен прием на барий в човешкото тяло, той може да има токсичен ефект върху нервната и сърдечно-съдовата система и да попречи на хемопоезата.
Барият може да участва в развитието на уринарна болест, ендемично заболяване на ставите с нарушаване на процесите на осификация, растеж и преждевременно износване на костно-ставния апарат. Предполагаемите причини са нарушение на приема на минерали в тялото (излишък на стронций, барий, липса на калций)
Доза от 0,2-0,5 g бариев хлорид причинява остро отравяне при хората, а 0,8-0,9 g причинява смърт. В същото време за рентгеново изследване на стомашно-чревния тракт се използва суспензия на бариев сулфат във вода, която няма токсичен ефект поради ниската си разтворимост.
Част от бария попада в околната среда в резултат на човешката дейност, но попада във водата главно от естествени източници. По правило съдържанието на барий в подземните води е ниско. Въпреки това, в райони, където се срещат минерали, съдържащи барий (барит, витерит), концентрацията му във вода може да варира от няколко до няколко десетки милиграма на литър. Съдържанието на барий във водата също зависи от свойствата на самата вода, по-специално от наличието на сулфати в нея, тъй като бариевият сулфат има изключително ниска граница на разтворимост (2,2 mg/l при 18 o C), той лесно се утаява и относително високо съдържание на барий е възможно само във води с ниско съдържание на сулфат.
^
Барий. Въздействие върху качеството на водата
Най-голямата опасност във водата са силно разтворимите токсични бариеви соли, но те са склонни да се трансформират в по-малко токсични и слабо разтворими соли (сулфати и карбонати). Барият не е силно подвижен елемент. Като доста голям катион, барият е доста добре сорбиран от глинести частици, железни и манганови хидроксиди и органични колоиди, което също намалява неговата подвижност във водата.
^
Барий. Пътища на влизане в тялото
Основният път на навлизане на барий в човешкото тяло е храната. Така някои морски обитатели са способни да натрупват барий от заобикалящата ги вода и то в концентрации 7-100 (а за някои морски растения до 1000) пъти по-високи от съдържанието му в морската вода. Някои растения (например соя и домати) също са способни да натрупват барий от почвата 2-20 пъти. Въпреки това, в райони, където концентрациите на барий във водата са високи, питейната вода също може да допринесе за общата консумация на барий. Поемането на барий от въздуха е незначително.
Елемент от периодичната таблица барийе открит от Карл Шееле, известен шведски химик и фармацевт, през 1774 г. Откриването му обаче можеше да се случи по-рано, ако средновековните алхимици бяха мислили повече за науката, отколкото за средствата за постигане на богатство. Известно е, че много от тях са прекарали живота си в безплодно търсене на злато от по-евтини елементи и са умрели, без да постигнат нищо.
В самото начало на 17 век на един италиански обущар Винченцо Кашароло, който също се занимавал с алхимия (по онова време само мързеливите и тези, които имали реални източници на доходи не се занимавали с това), му хрумнало да провери за наличието на злато тежък камък, открит в близките планини. Първо, той го калцинира с въглища и изсушаващо масло, но не получи злато, но получи интересен червеникав блясък, който не изчезна дори когато калцинираният камък вече беше изстинал. Обущарят-алхимик сподели откритието си с колегите си и всички започнаха единодушно да се опитват да изолират злато от такива камъни, провеждайки стотици експерименти с различни вещества. Мина доста време, но нямаше злато и тежките камъни постепенно бяха забравени.
Почти 170 години по-късно Шееле прави своето откритие – получава бариев оксид – BaO.
Англичанинът Хъмфри Дейви, също известен химик, все пак изолира нов елемент през 1808 г., който е наречен барий - "тежък", от гръцкото "барис". Днес знаем, че барият е лек метал, но сред тях той наистина е най-тежкият, така че напълно оправдава името си.
Барият е сребристо-бял алкалоземен метал, който е мек и леко вискозен. В природата не се среща в чиста форма и, ако е необходимо, се изолира от съединения - карбонати, сулфати, силикати; и минерали, главно тежък шпат или барит. Барият се намира и във водата, както и в живите организми – някои растения и животински тъкани.
Барий в продуктите
Барият навлиза в човешкото тяло с храна и вода. В някои морски дарове има десетки (а в морските растения - стотици) пъти повече, отколкото в морската вода. В растенията – домати, соя и др., може да има десетки пъти повече барий, отколкото в почвите, върху които растат; В питейната вода има много барий, но не толкова често; няма много от него във въздуха.
Барий в тялото
Какво означава барият за нас и каква е неговата роля в човешкото тяло? Биолозите казват, че не е достатъчно проучен, но не го смятат за жизненоважен елемент - дори условно. Днес обаче барият се изследва и скоро може да се научи повече за неговата роля, но засега учените го класифицират като токсичен ултрамикроелемент.
При заболявания на храносмилателната система и някои сърдечно-съдови заболявания количеството на барий в човешкото тяло намалява. Установено е също, че дори в незначителни количества той значително влияе върху състоянието на гладката мускулатура - не напразно при отравяне с барий се наблюдават мускулни спазми и силна мускулна слабост.
Въпреки че ролята на бария не е изследвана, е определена дневната му доза за хората – от 0,3 до 0,9 мг. Релаксиращият ефект на бария не винаги е вреден: учените са открили, че той работи в тандем с ацетилхолин, един от основните невротрансмитери, и помага за отпускане на сърдечния мускул.
Излишък от барий
Тялото на човек с тегло около 70 kg съдържа приблизително 20-22 mg барий. Разтворимите бариеви соли се абсорбират в червата в малки количества; в дихателните пътища може да е 6-8 пъти повече. Барият се намира не само в нашата мускулна тъкан и кръв – напротив, той се съдържа в повече кости и зъби, отколкото във всички други тъкани на тялото – до 90%. Барият взаимодейства с калция в тялото - дори може да го замести в костите, тъй като е близо до него по биохимични свойства. Въпреки това, при постоянен излишък от барий - например, когато има много от него в почвата - калциевият метаболизъм се нарушава и може да се развие сериозно заболяване - бариева болест, при която процесите на осификация се забавят и опорно-двигателният апарат износва се много бързо.
Барият се намира в мозъка, далака, мускулите и лещата на окото.
За токсична доза за хора се счита 200 mg; Що се отнася до смъртоносната доза, тук мненията се различават - дадени са цифри от 0,8 до 3,7 g, въпреки че първата цифра все още е по-вероятна.
Барият не е класифициран като елемент, който причинява рак или мутации, но всички негови съединения са токсични за хората - с изключение на веществото, което се използва в медицината, когато се правят рентгенови лъчи - бариев сулфат.
Барият, когато присъства във високи нива в тялото, засяга кръвните клетки, невроните, тъканите на сърцето и други органи.
Как се появява излишният барий в тялото? Биолозите наричат това „излишен прием“, но не уточняват как точно се случва това, въпреки че говорят за индустриално и битово отравяне.
Бариевите съединения се използват в много индустрии и производства: в електрониката, петрола, стъклото, хартията, текстила, керамиката, боите и лаковете, гумата, металургията, печатарството и др.
Бариевият флуорид се използва при обработката на дърво и производството на инсектициди, което означава, че се използва и в селското стопанство, но може да има токсичен ефект върху животни и хора, така че е необходимо внимателно проучване.
Изследванията показват, че левкемията е по-често срещана в селските райони, където бариевите съединения се използват за борба с вредителите; Някои довършителни материали, като гипс, могат да причинят заболяване на строителите, които работят с тях.
Водоразтворимите бариеви соли се считат за опасни за хората - това са сулфиди, карбонати, нитрати, хлориди; Бариевите сулфати и фосфати са практически безопасни.
Ако човек е отровен с бариеви соли, симптомите ще бъдат изразени и ярки: усещане за парене в устата и хранопровода, отделяне на слюнка, появяват се гадене и повръщане, чревни колики и диария. От нервната система: нарушения на мозъчната дейност и нарушена координация на движенията, шум в ушите и замаяност; от сърдечно-съдовата система: екстрасистолът е често срещана форма на аритмия, брадикардия и слаб пулс; Има и обилно изпотяване – потта е студена, а кожата на цялото тяло побледнява.
Хроничното отравяне, което възниква при работа в опасни производства, не се проявява толкова рязко. При вдишване на прах, съдържащ бариеви съединения, работниците развиват пневмокониоза - белодробно заболяване, при което в тях се развива фиброзен процес. Съединителната тъкан се образува белези и се удебелява, което води до прогресиращ задух, започващ с болка в гърдите и суха кашлица. Тогава могат да се появят признаци на белодробна недостатъчност, промени в дихателните пътища и други усложнения: пневмония, бронхит, туберкулоза и др.
Коригирането на излишния барий в организма е доста трудно и не винаги можете да разчитате на успешен резултат. За неутрализиране на действието на бариеви соли се използват разтворими магнезиеви и калциеви сулфатни соли - те предизвикват образуването на бариеви сулфати, които след това трябва да бъдат отстранени от тялото.
Ако отравянето е тежко, тогава може да нямате време да окажете помощ - смъртта може да настъпи в рамките на един ден или дори по-бързо. Поглъщането на 0,2-0,5 g бариеви соли причинява тежко отравяне, а смъртоносната доза, както вече беше отбелязано, може да бъде 0,8 g.
В случай на такова отравяне трябва незабавно да изплакнете стомаха с 1% разтвор на магнезий или натриев сулфат и да направите клизма с тях - 10% разтвор. Неразтворимите бариеви соли се отстраняват с еметици - като цяло всичко това, както и по-нататъшното лечение, се извършват в болницата.
Не е ясно кой би помислил да приема барий през устата, но в медицината са описани много случаи, когато бариеви съединения са били приемани по погрешка - което означава, че все пак трябва да сте наясно с последствията. Що се отнася до работата в опасни производства, високите нива на барий във водата и почвата, спектралният анализ на косата може да помогне тук - по състоянието на косата може да се види какви промени настъпват в тялото в продължение на много години - докато човек дори не е наясно с техните предположения и през всичките тези години е бил лекуван неправилно, което още повече утежнява проблема.
Такъв преглед не е евтин, но не е и твърде скъп; Използвайки същия метод, можете да проведете изследване на питейната вода в района, в който живеете.
Гатаулина Галина
уебсайт за женско списание
При използване или препечатване на материал е необходима активна връзка към женското онлайн списание
В природата барият се среща само под формата на съединения, а за водата основният път на замърсяване е естествен, от естествени източници. По правило съдържанието на барий в подземните води е ниско, но в райони, където се срещат барий-съдържащи минерали (барит, уитерит), концентрацията му във вода може да варира от няколко до няколко десетки милиграма на литър. Относително високо съдържание на барий е възможно само във води с ниско съдържание на сулфат.
Барият е токсичен микроелемент, но не се счита за мутагенен или канцерогенен. Водоразтворимите бариеви соли също се считат за опасни за хората - бариеви карбонати, сулфиди, хлориди и нитрати. Най-опасни във вода са силно разтворимите токсични бариеви соли, но те са склонни да се трансформират в по-малко токсични и слабо разтворими соли (сулфати и карбонати). Барият не е силно подвижен елемент. Той се сорбира добре от глинести частици, органични колоиди, железни и манганови хидроксиди, което намалява подвижността му във вода.
Дневната нужда на човешкото тяло от барий не е установена, средният дневен прием е в диапазона 0,3-1 mg. Човешкото тяло, чието телесно тегло е около 70 kg, съдържа приблизително 20-22 mg барий.
Въпреки че не е един от основните елементи (жизненоважни за тялото), барият е подобен по свойства на калция, който се намира главно в костната тъкан, така че бариевите йони могат да заместят калция в костите. Когато барият попадне в човешкото тяло, дори и в ниски концентрации, той има изразен ефект върху гладката мускулатура. В малки концентрации ги отпуска, но в големи концентрации ги намалява, засилва чревната подвижност, причинявайки артериална хипертония, мускулни фибрилации и нарушения на сърдечната проводимост.
В научни изследвания, проведени под егидата на СЗО, връзката между смъртността от сърдечно-съдови заболявания и нивата на барий в питейната вода не е потвърдена. Краткосрочни проучвания при доброволци не показват вредни ефекти върху сърдечно-съдовата система при концентрации на барий във вода до 10 mg/l.
От своя страна информацията на USEPA сочи, че дори еднократна консумация на вода, в която съдържанието на барий значително надвишава максимално допустимите стойности, може да доведе до мускулна слабост и болка в коремната област.
Необходимо е обаче да се има предвид, че стандартът за барий, установен от стандарта за качество на USEPA (2,0 mg/l), значително надвишава стойността, препоръчана от СЗО (0,7 mg/l). Хигиенните стандарти, приети в Република Беларус, установяват още по-строга стойност на ПДК за съдържанието на барий в питейната вода (0,1 mg/l).
Лабораторен лекар по санитарно-химични и токсикологични методи на изследване A.V. Анискевич
Собственици на патент RU 2524230:
Област на техниката, към която се отнася изобретението
Настоящото изобретение се отнася до методи за намаляване на концентрацията на барий във вода.
Състояние на техниката
Барият често попада в отпадъчните води по време на промишленото производство. Наличието на барий в промишлените отпадъчни води ги прави токсични, така че той трябва да бъде отстранен от отпадъчните води, за да се осигури правилно оттичане. Ако барият не се отстрани от отпадъчните води преди изхвърлянето им, барият може да проникне в подземните води и почвата. Подземните води в Средния запад на САЩ съдържат разтворим барий. Излагането на барий може да причини, наред с други неща, стомашно-чревни проблеми, мускулна слабост и повишено кръвно налягане.
Добре известно е, че по време на пречистването на водата се образуват отлагания върху мембраната поради наличието на барий. За да се предпази мембраната от образуване на отлагания, е необходима предварителна обработка за отстраняване на барий преди подаване на вода към мембранното устройство. Разработени са няколко метода за намаляване на концентрациите на барий в подземните и отпадъчните води.
Един от начините за намаляване на концентрацията на барий е химическото утаяване на бариевия карбонат чрез варуване на водата. Въпреки това, процесът на утаяване и отстраняване на барий чрез варуване е силно зависим от pH. За да бъде ефективно утаяването, водата трябва да има pH между 10,0 и 10,5. Друг начин за намаляване на концентрацията на барий е химическото утаяване на бариев сулфат с помощта на коагуланти като алуминиев или железен сулфат. Въпреки това, тъй като реакцията на утаяване на бариев сулфат е бавна, е необходим двустепенен утаител за отстраняване на барий с помощта на конвенционална коагулация.
Друг начин за намаляване на концентрацията на барий във водата включва използването на йонообменни устройства. Но йонообменните устройства изискват често регенериране на смола с допълнителни химикали. Тази обработка, манипулиране и отстраняване на регенериращи химикали представлява основен недостатък на този метод. За да се намали концентрацията на барий във водата, се използват и устройства за обратна осмоза (RO). Въпреки това, в RO модулите често се появяват отлагания върху RO мембраната, ако барият реагира с други замърсители, присъстващи във водата, за да образува бариев сулфат или бариев карбонат. Това намалява ефективността на RO модула и може да повреди мембраната. И накрая, метод, включващ адсорбция на барий върху магнезиев хидроксид, се използва за отстраняване на барий от водата. Този процес обаче е силно зависим и от pH. За да бъде ефективна адсорбцията и отстраняването на барий, водата трябва да има pH приблизително 11.
Всички горепосочени методи включват няколко технологични етапа и са сложни или скъпи. Следователно има нужда от прост и рентабилен метод за отстраняване на барий от водата.
Същността на изобретението
Разкрит е метод за отстраняване на барий от водата. Този метод включва образуване на воден манганов оксид и смесване на водния манганов оксид с вода, съдържаща барий, при което повърхността на водния манганов оксид е отрицателно заредена при рН по-високо от 5,0. Отрицателно зареденият воден манганов оксид влиза в контакт с вода, съдържаща барий, и барият се адсорбира върху водния манганов оксид. След това водният манганов оксид с адсорбиран барий се отделя от водата и се получава пречистен отпадъчен поток.
В едно изпълнение на изобретението адсорбираният от воден барий манганов оксид се отделя от водата чрез конвенционални методи на флокулация и разделяне. В още едно изпълнение на изобретението адсорбираният от воден барий манганов оксид се отделя от водата чрез баластна флокулация и разделяне.
В още едно изпълнение на изобретението, методът включва образуване на разтвор на воден манганов оксид и подаване на този разтвор в реактор с неподвижен слой. Разтвор на воден манганов оксид, подаден в реактор с неподвижен слой, образува покритие върху повърхността на инертната среда. Водата, съдържаща барий, след това се насочва към покритата инертна среда. Докато водата преминава през покритата инертна среда, барият от водата се адсорбира върху водния манганов оксид на повърхността на инертната среда.
В допълнение, по време на отстраняването на разтворим барий чрез адсорбция върху воден манганов оксид, разтворимото желязо и манган също се отстраняват от водата.
Други цели и предимства на настоящото изобретение ще станат ясни и очевидни при разглеждане на следващото описание и придружаващите чертежи, които просто илюстрират изобретението.
Кратко описание на чертежите
На фиг. Фигура 1 показва линейна графика на адсорбционния капацитет на HMO (воден манганов оксид) по отношение на концентрацията на бариев катион във вода.
На фиг. Фигура 2 показва линейна графика, обясняваща ефекта на pH върху адсорбционния капацитет на HMO (воден манганов оксид) спрямо бариеви катиони във вода.
На фиг. Фигура 3 показва линейна графика, обясняваща скоростта на отстраняване на барий от водата с помощта на HMO.
На фиг. Фигура 4 показва линейна графика на адсорбционния капацитет на HMO разтвори с различни концентрации по отношение на бариеви катиони в присъствието на конкурентни катиони.
На фиг. Фигура 5 показва линейна графика на адсорбционния капацитет на HMO по отношение на бариеви катиони във вода в отсъствието на конкуриращи се катиони.
На фиг. Фигура 6 показва линейна графика на адсорбционния капацитет на HMO към бариеви катиони при високи концентрации в присъствието на конкуриращи се катиони.
На фиг. 7 показва диаграма на инсталацията и метода за отстраняване на барий от вода с помощта на флокулационен агрегат със смесен слой.
На фиг. Фигура 8 показва диаграма на инсталацията и метода за отстраняване на барий от вода с помощта на флокулационен агрегат със смесен слой с баластен товар.
На фиг. Фигура 9 показва диаграма на инсталацията и метода за отстраняване на барий от вода с помощта на инсталация с фиксиран слой.
Описание на примерните изпълнения на изобретението
Настоящото изобретение се отнася до адсорбционен процес за отстраняване на разтворен барий от вода. За да се намали концентрацията на барий във водата, замърсената вода се смесва с разтвор на воден манганов оксид (HMO). HMO е аморфен по природа и има силно реактивна повърхност. Когато съдържащата барий вода се смеси с разтвор на HMO, разтвореният барий се адсорбира върху реактивната повърхност на HMO. След това HMO и адсорбираният барий се отделят от водата, за да се получи пречистен отпадъчен поток с намалена концентрация на барий.
Изоелектричната точка на HMO, тоест точката на нулев заряд (pH pzc), се намира между 4,8 и 5,0. Точката на нулев заряд съответства на pH на разтвора, при което общият заряд на повърхността на HMO е нула. Така, когато HMO се потопи в разтвор с рН от около 4,8 до около 5,0, повърхността на HMO има нулев нетен заряд. Въпреки това, ако рН на разтвора е по-малко от приблизително 4,8, в киселата вода има повече протони, отколкото има хидроксилни групи, така че повърхността на HMO става положително заредена. По същия начин, когато pH на разтвора е по-голямо от около 5,0, повърхността на HMO става отрицателно заредена и привлича положително заредени катиони.
Типичното pH на непречистените подпочвени и промишлени отпадъчни води варира от около 6,5 до около 8,5. Следователно, когато необработена вода, съдържаща барий, влезе в контакт с HMO в разтвор, повърхността на HMO става отрицателно заредена и привлича положително заредени бариеви йони, Ba 2+. Методът, описан тук, обикновено намалява концентрацията на барий във вода или отпадъчни води до около 50 ppb, а при някои обстоятелства може да намали концентрацията на барий до около 20 ppb или по-малко.
По време на тестовете се приготвя разтвор на HMO с рН 4,0 и се разбърква бавно през нощта. След това различни дози разтвор на HMO се смесват с вода, чиято концентрация на барий е 1,00 mg/L. Няма други катиони във водата. Всяка доза HMO се смесва с вода в продължение на 4 часа. рН на всяка реакционна смес беше между 7,5 и 8,0. Линейната графика, показана на ФИГ. 1 отразява адсорбционния капацитет на HMO по отношение на бариеви катиони във вода. Както е показано на графиката, предпочитаната концентрация на разтвора на HMO е приблизително 5 до 10 mg/L, с първоначална концентрация на барий в суровата вода от приблизително 1 mg/L.
Различни условия на pH също бяха тествани, за да се определи ефектът на pH върху адсорбционния капацитет на HMO. Приготвя се разтвор на HMO с рН 4.0 и се разбърква бавно за една нощ. След това, 10 mg/L разтвор на HMO се добавя към вода с концентрация на барий 1,0 mg/L. Няма други катиони във водата. Разтворът на HMO се смесва с вода в продължение на 4 часа при различни условия на pH. Линейната графика, показана на ФИГ. 2, отразява оптималните условия на pH от гледна точка на адсорбционния капацитет на HMO по отношение на бариеви катиони във вода. Както е показано на фиг. 2, предпочита се стойност на рН около или по-висока от 5.5.
Оптималната реакционна кинетика на бариева адсорбция към HMO също беше изследвана. Разтворът на HMO се смесва с вода, съдържаща около 1 mg/l барий. Както може да се види на линейната графика, показана на ФИГ. 3, интензитетът на абсорбция на барий от HMO е много висок. Капацитетът на адсорбция на HMO за барий в присъствието на други конкурентни катиони е показан на фигура 4.
Тестовете, описани по-горе, бяха проведени с вода, съдържаща само бариеви катиони. Поради това беше проведен допълнителен тест за определяне на ефекта от присъствието на железни катиони, Fe 2+, върху адсорбционния капацитет на HMO към бариеви катиони. Fe2+ се аерира в разтвора при рН 7.5 за 30 минути. Разтвор от 1,00 mg/L Ba 2+ и разтвор от 10 mg/L HMO бяха добавени към разтвора на Fe 2+. Сместа се разбърква в продължение на 10 минути, след което се филтрува с помощта на 0.45 μm филтър. Концентрацията на барий в третираната вода намалява до 15 μg/L.
Освен това бяха проведени тестове за определяне на ефекта от конюгирано окисление на желязо върху адсорбционния капацитет на HMO към бариеви йони. Fe 2+ и Ba 2+ се смесват един с друг в разтвор. Концентрацията на Ba 2+ е 1.00 m/L. След това се добавя 10 mg/L HMO разтвор. Сместа се аерира в продължение на 30 минути при рН 7,5. След това сместа се филтрува с помощта на 0.45 μm филтър. Концентрацията на барий в третираната вода намалява до 90 μg/L.
Методът на бариева адсорбция също беше тестван в присъствието на различни конкуриращи се катиони. В този пример, различни дози HMO се смесват с вода, съдържаща няколко различни катиони, в продължение на 10 минути при рН 7,5. Замърсителите, присъстващи в непречистената вода, са изброени в таблица 1 по-долу.
Линейната графика, показана на фигура 4, илюстрира адсорбционния капацитет на разтвора на HMO при различни концентрации към бариеви катиони в присъствието на конкурентни катиони.
В примерите, описани по-горе, когато концентрацията на разтвора на HMO е 40 mg/L, концентрацията на катиони в третираната вода намалява още повече, както е показано в таблица 2.
Методът за адсорбиране на барий върху NMO също беше тестван върху вода, съдържаща барий във високи концентрации и несъдържаща конкурентни катиони. HMO се смесва с вода, чиято концентрация на барий е 15 mg/l. Сместа се разбърква в продължение на 10 минути при рН от 7.5 до 8.0. Използвани са различни концентрации на HMO. Линейната графика, показана на Фигура 5, отразява адсорбционния капацитет на HMO към бариеви катиони в отсъствието на конкуриращи се катиони. Както е показано на графиката, една предпочитана концентрация на HMO разтвор е приблизително 100 mg/L за концентрация на барий в сурова вода от приблизително 15 mg/L.
Методът за адсорбция на барий също беше тестван върху вода, съдържаща високи концентрации на барий в присъствието на конкурентни катиони. HMO се смесва с вода, чиято концентрация на барий е 15 mg/l. Сместа се разбърква в продължение на 10 минути при рН от 7.5 до 8.0. Използвани са различни концентрации на HMO. Замърсителите, присъстващи в потока от отпадъчни води, са изброени в таблица 3 по-долу.
Линейната графика, показана на фигура 6, илюстрира адсорбционния капацитет на HMO към бариеви катиони с висока концентрация в присъствието на конкуриращи се катиони.
Методът за адсорбция на барий също беше тестван върху вода, съдържаща високи концентрации на барий в присъствието на конкурентни катиони, като се използва 90 mg/L разтвор на HMO. HMO се смесва с вода, чиято концентрация на барий е 15 mg/l. Сместа се разбърква в продължение на 10 минути при рН от 7.5 до 8.0. Замърсителите, присъстващи в потока на отпадъчните води, и техните концентрации в потока на отпадъчните води са дадени в таблица 4.
Методът за отстраняване на барий и апаратът 1 за ефективно намаляване на концентрацията на барий във водата са обяснени на ФИГ. 7. Разтворът на HMO се образува в HMO реактора 10. Таблица 5 описва няколко метода за производство на HMO.
В изпълнението на изобретението, илюстрирано на ФИГУРА 7, HMO се произвежда чрез смесване на разтвор на калиев перманганат (KMnO4) и разтвор на манганов сулфат (MnSO4) в тръба за низходящ поток 12. В един пример, 42.08 g KMnO 4 се доставят към реактор 10 през линия 14, 61.52 g MnSO 4 се доставят към реактор 10 през линия 16. Тези реагенти се смесват в реактор 10, за да се получи разтвор на HMO. По време на тази реакция оптималното рН за образуване на HMO е от около 4.0 до около 4.5. След образуването на HMO, NaOH се подава към реактора 10 през линия 18, за да доведе рН на разтвора на HMO до приблизително 8.0.
След като изходният разтвор на HMO е бил приготвен, количество от HMO разтвор се подава от реактора за производство на HMO 10 към реактора за отстраняване на барий 20 през линия 28. Дозата на разтвора на HMO, влизаща в реактора за отстраняване на барий 20, може да се контролира от помпа 24 Вода, съдържаща барий, се подава към реактора за отстраняване на барий 20 през линия 26 и се смесва с HMO разтвор.
В това изпълнение, реакторът за отстраняване на барий 20 има тръба за низходящ поток 22 за смесване на разтвора на HMO и вода, съдържаща барий. Тъй като разтворът на HMO се смесва с вода, съдържаща барий, отрицателно заредената повърхност на HMO привлича положително заредени бариеви йони, които се адсорбират върху повърхността на HMO. Въпреки че времето за реакция може да варира, предпочитаното време за реакция в реактора за отстраняване на барий 20 е приблизително 10 минути.
За да се засили утаяването и разделянето, смес от вода и HMO с адсорбиран барий се изпраща във флокулационен резервоар 30, където се смесва с флокулант, за да предизвика образуването на флокулации. Флокулантът се добавя през тръбопровод 34. В това изпълнение резервоарът за флокулация 30 също включва тръба за низходящ поток 32 за смесване на HMO-адсорбирания барий с флокуланта. Един пример за флокулант е полимерен флокулант.
В някои изпълнения на изобретението може да не се изисква флокулация. В някои случаи обаче смесването на HMO с адсорбиран барий с флокулант е полезно, тъй като флокулантът кара HMO с адсорбиран барий да се натрупва около флокуланта и да образува флокуланти. Поради това се засилва утаяването и отделянето на HMO с адсорбиран барий и вода.
Обработената вода, съдържаща флокулите, изтича от резервоара за флокулация 30 и навлиза в сепаратор течност-твърдо вещество като утаител 36. Докато флокулите се утаяват, обработеният отпадъчен поток тече в горната част през серия от събирателни корита или тънки плочи 38, след което пречистен отпадъчен поток, потокът се изпраща през линия 44 за допълнително третиране за други замърсители, ако е необходимо. Например, в едно изпълнение, обработеният отпадъчен поток се изпраща през линия 44 към RO 40 за допълнително избистряне. Филтратът от RO блока 40 се изхвърля през филтратна линия 46 и отпадъчният поток се изхвърля през линия 48. Въпреки че ФИГУРА 7 показва утаителен резервоар 36, който има събирателни корита или тънки плочи 38, специалистите в областта ще оценят, че някои утаителните резервоари имат такива характеристики.може да не се изискват.
Тъй като люспите се утаяват, те се утаяват на дъното на утаителния резервоар 36, където се образува утайка. Суспензията се насочва от помпа 42 към линия 50, откъдето поне част от HMO-съдържащата суспензия може да бъде доставена в реактора за отстраняване на барий 20 през линия 54 и повторно използвана в завода. Рециклираният HMO участва в допълнителната адсорбция на барий от потока на отпадъчните води поради използването на неизползвани места за адсорбция на реактивен HMO. Останалата утайка може да бъде изхвърлена директно през тръбопровод 52 или може първо да бъде сгъстена и обезводнена, преди да бъде изхвърлена като отпадък.
В някои изпълнения на изобретението могат да се използват заредени с баласт флокулационни единици вместо конвенционално устройство за избистряне. Зареден с баласт блок за флокулация използва микропясък или друг баласт за образуване на флокулации. Допълнителни подробности за разбиране на процесите на флокулация с баласт могат да бъдат извлечени от патенти на САЩ с номера 4,927,543 и 5,730,864, разкритието на които е изрично включено тук чрез препратка.
Фигура 8 обяснява блока 100 и метода за отстраняване на барий от вода с помощта на зареден с баласт блок за флокулация. В това изпълнение HMO се произвежда в реактор 110, който има тръба за низходящ поток 112. В това изпълнение KMnO4 се добавя към HMO реактор 110 през линия 114, MnSO4 се добавя към реактор 110 през линия 116. Освен това, NaOH се добавя към HMO разтвора в реактор 110 през линия 118, за да се регулира рН на HMO.
След като захранващият разтвор на HMO е приготвен, количество разтвор на HMO се подава от реактора за производство на HMO 110 към реактора за отстраняване на барий 120 през линия 128. Дозите от разтвора на HMO, влизащи в реактора за отстраняване на барий 20, могат да се контролират от помпа 124. Вода, съдържаща барий се подава към реактора за отстраняване на барий 120 през линия 126 и се смесва с HMO разтвора. В това изпълнение, реакторът за отстраняване на барий 120 има тръба за низходящ поток 122 за смесване на разтвора на HMO и вода, съдържаща барий. Тъй като разтворът на HMO се смесва с вода, съдържаща барий, отрицателно заредената повърхност на HMO привлича положително заредени бариеви йони, които се адсорбират върху повърхността на HMO. Въпреки че времето за реакция може да варира, предпочитаното време за реакция в реактора за отстраняване на барий 120 е приблизително 10 минути.
Сместа от вода и HMO с адсорбиран барий след това се изпраща в резервоар за флокулация с баласт 130, където се смесва с баласт, като микропясък, и флокулант в тръба 132. Флокулантът се добавя през линия 134, баластът се доставя през линия 158. HMO с адсорбиран барий се събира и натрупва около баласта, образувайки флокули.
Обработената вода, съдържаща флокулите, тече от резервоара за флокулация 130 и навлиза в сепаратор течност-твърдо вещество, като например утаител 136. Докато флокулите се утаяват, обработеният отпадъчен поток тече отгоре през серия от събирателни улеи или тънки плочи 138, след което пречистени отпадъчни води потокът се изпраща за допълнително третиране за други замърсители, ако е необходимо. Например, в едно изпълнение на изобретението, обработеният отпадъчен поток се изпраща към RO 140 за допълнително избистряне. Филтратът от RO блока 140 се изхвърля през филтърна линия 146 и отпадъчният поток се изхвърля през линия 148. Въпреки че ФИГ. 8 показва резервоар за утаяване 136, който включва улеи за събиране или капани 138, специалистите в областта ще оценят, че някои резервоари за утаяване може да не изискват такива характеристики.
Тъй като люспите се утаяват, те се утаяват на дъното на утаителния резервоар 136, където се образува утайка. Утайката се отстранява от помпа 142 и поне част от утайката може да бъде насочена към сепаратор 156, като хидроциклон. По време на хидроциклонно разделяне суспензията с по-ниска плътност, съдържаща HMO с адсорбиран барий, се отделя от суспензията с по-висока плътност, съдържаща баласт. Поне част от баласта може да бъде насочена към флокулационния резервоар 130 и повторно използвана в процеса. Рециркулираният баласт стимулира допълнителна флокулация на HMO с адсорбиран барий. Суспензията с по-ниска плътност, съдържаща HMO с адсорбиран барий, се събира в горната част на хидроциклона и част от утайката с по-ниска плътност може да бъде изпратена към реактора за отстраняване на барий 120 през линия 154 и повторно използвана в процеса. Рециклираният HMO участва в допълнителната адсорбция на барий от потока отпадъчни води. Част от утайката с по-висока плътност, съдържаща баласт, може да бъде изтеглена от хидроциклона 156 и насочена към флокулационен резервоар 130 през линия 158. Останалата утайка може да бъде изхвърлена директно през линия 152 или първо да бъде подложена на сгъстяване и обезводняване преди изхвърляне като отпадък.
Друго изпълнение на изобретението е илюстрирано на ФИГ. 9. В това изпълнение, барият се отстранява от отпадъчния поток в модул с фиксиран слой 200. В това изпълнение KMnO4 се добавя към HMO реактор 210 през линия 214, MnSO4 се добавя към реактор 210 през линия 216. Освен това, NaOH се добавя към HMO разтвора в реактор 210 през линия 218, за да се регулира рН на HMO. Разтворът на HMO се приготвя в реактор 210, като се използва тръба за низходящ поток 212. Разтворът на HMO се подава към колона с фиксиран слой 220, пълна с инертна среда като пясък или въглерод. Разтворът на HMO образува покритие върху повърхността на инертната среда преди водата, съдържаща барий, да бъде въведена в колоната. Разтворът на HMO може да бъде подаден към колона 220 през тръбопровод 224. Излишъкът от HMO се изтегля от колона 220 през тръбопровод 230. Вода, съдържаща барий, може да се подаде към колона 220 през тръбопровод 222 при предварително определено хидравлично натоварване или в режим на низходящ поток, или на възходящ поток режим..
Тъй като водата, съдържаща барий, влиза в контакт с LMO покритието на инертната среда, отрицателно заредената повърхност на LMO привлича положително заредените бариеви йони, съдържащи се във водата, които се адсорбират върху повърхността на LMO. В зависимост от конфигурацията на колоната, низходящ или възходящ поток, обработеният отпадъчен поток с намалена концентрация на барий се събира съответно в долната или горната част на колоната. Обработеният отпадъчен поток се отстранява от колона 220 през линия 232 и може да бъде изпратен за допълнително третиране за други замърсители, ако е необходимо. Например, в едно изпълнение, обработеният отпадъчен поток се изпраща през линия 232 към RO 234 за допълнително избистряне. Филтратът от уреда се отстранява през линия за филтрат 236, а отпадъчният поток се отстранява през линия 238. HMO с адсорбиран барий може да бъде отстранен от колоната чрез обратно промиване. Течността за обратно промиване се подава към колона 220 през линия 226. Суспензията от обратно промиване може да бъде изхвърлена през линия 228 и събрана в резервоар за съхранение на утайки за изхвърляне.
Инсталация с фиксирано легло, като описаната по-горе, има предимството, че може да се използва като допълнителна технологична секция на инсталация, без да се модифицира съществуващата инсталация за пречистване на отпадъчни води.
Както се използва тук, терминът "вода" се отнася до всеки воден поток, съдържащ барий, включително вода, отпадъчни води, подземни води и промишлени отпадъчни води. Както се използва тук, терминът "HMO" се отнася до всички видове водни манганови оксиди, включително воден манганов (III) оксид и воден манганов (II) оксид. Водният манганов (IV) оксид обаче има по-висок адсорбционен капацитет от другите водни манганови оксиди, така че водният манганов (IV) оксид е предпочитан за адсорбция на барий.
Разбира се, настоящото изобретение може да бъде реализирано по начини, различни от тези, които са конкретно описани тук, без да се излиза от съществените характеристики на настоящото изобретение. Представените изпълнения на изобретението трябва да се разглеждат във всички отношения като обяснителни, а не ограничителни, и всички модификации в рамките на духа и сериите от еквиваленти на настоящите претенции са включени в обхвата на настоящото изобретение.
1. Метод за отстраняване на барий от вода, включващ:
образуване на воден манганов оксид;
смесване на водния манганов оксид с вода, съдържаща барий, така че водният манганов оксид да е отрицателно зареден при рН по-високо от 4.8;
адсорбция на барий от вода върху отрицателно зареден воден манганов оксид;
смесване на флокуланта с вода и воден манганов оксид с адсорбиран барий;
образуване на утайка, където утайката съдържа люспи от воден манганов оксид с адсорбиран барий; И
отделяне на флокулите от воден манганов оксид с адсорбиран барий от водата и получаване на обработен отпадъчен поток.
2. Методът съгласно претенция 1, допълнително включващ производство на воден манганов оксид чрез един от следните методи:
окисление на двувалентен манганов йон с перманганатен йон, окисление на двувалентен манганов йон с хлор или окисление на двувалентен манганов йон с перманганатен йон.
3. Методът съгласно претенция 2, допълнително включващ:
получаване на воден манганов оксид чрез смесване на манганов (II) сулфат с калиев перманганат;
подаване на воден манганов оксид към реактора;
смесване на воден манганов оксид с вода, съдържаща барий.
4. Методът съгласно претенция 3, допълнително включващ:
насочване на манганов (II) сулфат и калиев перманганат в тръба за низходящ поток, като тръбата за низходящ поток има бъркалка;
въвеждане на низходящ поток от манганов(II) сулфат и калиев перманганат през низходяща тръба; И
смесване на манганов (II) сулфат и калиев перманганат с помощта на бъркалка, разположена в тръба за низходящ поток.
5. Методът съгласно претенция 1, включващ допълнително:
рециклиране на поне част от утайката; И
смесване на част от рециклираната утайка с воден разтвор на манганов оксид и вода, съдържаща барий.
6. Методът съгласно претенция 1, включващ подаване на обработения отпадъчен поток към модул за обратна осмоза и получаване на филтриран поток и обратен поток.
7. Метод съгласно претенция 1, включващ отделяне на воден манганов оксид с адсорбиран барий от вода посредством флокулация с баластен товар.
8. Методът съгласно претенция 7, при който флокулацията с баластно натоварване включва:
смесване на флокулант, баласт и воден манганов оксид с адсорбиран барий за получаване на заредени с баласт люспи;
утаяване на люспи с баластен товар за получаване на утайки;
подаване на утайка към сепаратора и отделяне на баластра от утайка; И
рециркулация на баласта към флокулираща единица, заредена с баласт.
9. Метод съгласно претенция 8, при който производството на утайка включва:
производство на утайка с по-ниска плътност и утайка с по-висока плътност, като утайката с по-ниска плътност съдържа воден манганов оксид с адсорбиран барий, а утайката с по-висока плътност съдържа баласт; И
отделяне на поне част от суспензията с по-ниска плътност от суспензията с по-висока плътност.
10. Метод съгласно претенция 9, допълнително включващ:
рециклиране на поне част от суспензията с по-ниска плътност, съдържаща воден манганов оксид с адсорбиран барий; И
смесване на поне част от рециклираната утайка с по-ниска плътност с воден манганов оксид и вода, съдържаща барий.
11. Методът съгласно претенция 1, включващ допълнително:
образуване върху инертен материал в инсталация с фиксиран слой на покритие от воден манганов оксид;
доставяне на вода, съдържаща барий, към блока с фиксиран слой;
адсорбиране на барий от вода чрез воден манганов оксид, покриващ инертния материал; И
приемане на обработения отпадъчен поток.
12. Методът съгласно претенция 1, допълнително включващ третиране на барий-съдържащата вода с воден манганов оксид, така че обработеният отпадъчен поток да има концентрация на барий приблизително 50 ppb или по-малко.
13. Метод съгласно претенция 12, допълнително включващ третиране на барий-съдържащата вода с воден разтвор на манганов оксид, така че обработеният отпадъчен поток да има концентрация на барий приблизително 20 ppb или по-малко.
14. Методът съгласно претенция 1, при който барий-съдържащата вода има рН от 5.0 до 10.0.
15. Метод съгласно претенция 1, където концентрацията на воден манганов оксид е приблизително 5 до 10 mg/L за всеки 1 mg/L барий в суровата вода.
16. Метод за отстраняване на барий от вода, включващ:
получаване на разтвор на воден манганов оксид в първия резервоар;
смесване на вода, съдържаща барий, с воден разтвор на манганов оксид в реактор за отстраняване на барий, за да се образува смес от воден разтвор на манганов оксид/вода в реактора за отстраняване на барий, където рН на водния разтвор на манганов оксид/водна смес е около 4,8 или по-високо и причинява образуването на отрицателен заряд на повърхността воден манганов оксид;
адсорбция на барий от вода върху отрицателно заредена повърхност на воден манганов оксид в смес от воден манганов оксид/воден разтвор;
смесване на флокуланта със смес от воден разтвор на манганов оксид/вода, съдържаща адсорбиран барий;
образуване на флокули в смес от воден разтвор на манганов оксид/вода, където люспите съдържат воден манганов оксид с адсорбиран барий и флокулите образуват утайка;
след смесване на флокуланта със смес от воден разтвор на манганов оксид/вода, захранване на сместа от воден разтвор на манганов оксид/вода, съдържаща люспи, в резервоара за утаяване;
утаяване на утайката в утаителен резервоар и получаване на третиран отпадъчен поток; И
отстраняване на утайката от утаителния резервоар.
17. Метод съгласно претенция 16, включващ:
отделяне от утайката на поне част от водния манганов оксид с адсорбиран барий; И
рециклиране на отделения воден манганов оксид с адсорбиран барий чрез смесване на разтвор на воден манганов оксид и барий-съдържаща вода с отделения воден манганов оксид с адсорбиран барий.
18. Метод съгласно претенция 16, допълнително включващ образуване на разтвор на воден манганов оксид с рН приблизително 4.0.
19. Метод съгласно претенция 18, допълнително включващ смесване на воден манганов оксид с вода, съдържаща барий, така че рН на сместа да е около 5.5 или по-високо.
20. Метод съгласно претенция 16, допълнително включващ отстраняване на желязо и манган от вода чрез адсорбиране на желязо и манган от вода върху отрицателно заредена повърхност на воден манганов оксид.
21. Метод за отстраняване на барий от вода, включващ:
образуване на разтвор на воден манганов оксид в първия резервоар;
подаване на разтвор на воден манганов оксид към реактора за отстраняване на барий;
смесване на вода, съдържаща барий, с воден разтвор на манганов оксид в реактор за отстраняване на барий, за да се образува смес от воден разтвор на манганов оксид/вода, където рН на сместа воден разтвор на манганов оксид/вода е приблизително 4,8 или повече и води до повишаване на отрицателен заряд на повърхността на водния манганов оксид;
адсорбция на барий от вода върху отрицателно заредена повърхност на воден манганов оксид;
подаване на смес от воден разтвор на манганов оксид/вода към флокулационния резервоар;
смесване на флокуланта и баласта със смес от воден разтвор на манганов оксид/вода;
образуване на флокули, където флокулите съдържат баласт и манганов оксид с адсорбиран барий;
след смесване на флокуланта и баласта със смес от воден разтвор на манганов оксид/вода, подайте сместа от воден разтвор на манганов оксид/вода в резервоара за утаяване;
утаяване на люспите в утаителен резервоар за образуване на утайка и третиран отпадъчен поток;
подаване на утайка от резервоара за утаяване към сепаратора и отделяне на поне част от баласта от утайката; И
рециркулация на отделения баласт и смесване на отделения баласт със смес от воден разтвор на манганов оксид/вода.
22. Метод съгласно претенция 21, включващ:
отделяне от утайката на поне част от мангановия оксид с адсорбиран барий;
рециклиране на отделения манганов оксид с адсорбиран барий; И
смесване на отделения манганов оксид с адсорбиран барий и смес от воден разтвор на манганов оксид/вода.
23. Метод съгласно претенция 22, включващ подаване на обработения отпадъчен поток към модул за обратна осмоза и филтриране на обработения отпадъчен поток за образуване на филтриран поток и обратен поток.
24. Метод съгласно претенция 21, при който реакторът за отстраняване на барий включва тръба за низходящ поток с разположена в нея бъркалка, като методът включва:
доставяне на разтвор на воден манганов оксид и барий-съдържаща вода към горната част на тръбата за низходящ поток; И
въвеждане в тази тръба на низходящ поток от разтвор на воден манганов оксид и вода, съдържаща барий;
смесване на водния разтвор на манганов оксид и съдържащата барий вода, докато водният разтвор на манганов оксид и съдържащата барий вода се движат надолу по тръбата за низходящ поток.
25. Метод съгласно претенция 22, при който резервоарът за флокулация включва тръба за низходящ поток с бъркалка, разположена в нея, като методът включва използване на бъркалка в тръбата за низходящ поток за смесване на флокуланта и баласта със сместа воден разтвор на манганов оксид/вода.
Подобни патенти:
Изобретението се отнася до областта на пречистване на промишлени отпадъчни води. За почистване се използва модифициран естествен зеолит.
Група изобретения се отнасят до опазването на околната среда, а именно до почистване на повърхността на водните обекти от замърсяване с нефтопродукти, разлети в морето или в езера. Абсорбиращ агент, по-специално торфен мъх, се доставя до нефтен разлив в море или езеро със самолет, хеликоптер или кораб.
Изобретението се отнася до пречистване на вода, включващо комбинация от методи от групата, съдържаща коагулация, утаяване, флокулация и баластна флокулация, която е допълнително подобрена чрез добавяне на опростена система за рециркулация на утайки.
Изобретението се отнася до енергоспестяващи системи за рециклиране на вода. Системата за циркулационно водоснабдяване за измиване на автомобили съдържа технологично оборудване, свързано чрез тръбопроводна система към устройства за пречистване на отпадъчни води, и включва резервоар за съхранение 47, в който отпадъчните води текат гравитачно, помпа 48 за подаване на вода от резервоара за съхранение 47 към реактора 49, компресор 52 за смесване на средата в реактора 49, дозираща помпа 51 на работния коагулантен разтвор, флотатор 54, резервоар за съхранение 59 за събиране на пречистена вода след флотатора 54, груби 61 и фини филтри 66, резервоар за съхранение 63 за събиране на пречистена вода след груби филтри, мембранна помпа 55 и колектор за утайки 56.
Изобретението се отнася до областта на микробиологията. Предложен е бактериален щам Exiguobacterium mexicanum VKPM B-11011, който има способността бързо да усвоява нефт, дизелово гориво, моторно масло и газов кондензат.
Изобретението се отнася до областта на пречистване на непречистена вода, съдържаща замърсители. Методът включва най-малко един етап на привеждане на водата във взаимодействие с най-малко един прахообразен адсорбент в зона за предварително взаимодействие (2) с разбъркване; етап на флокулация с претеглени люспи; етап на утаяване; етапът на извличане на смес от утайка, баласт и прахообразен адсорбент от долната част на зоната за отлагане (5); етапът на въвеждане на сместа в хидроциклона (11), както и етапът на прехвърляне на горния продукт на хидроциклона (11), съдържащ смес от утайка и прахообразен абсорбент, в преходната зона (14).// 2523466 Изобретението се отнася до методи за пречистване на течаща вода от замърсители, съдържащи се в ниски концентрации на вода, и може да се използва за пречистване на реки и отпадъчни води от замърсители от антропогенен и естествен произход, за пречистване на вода при водохващания в обществени водоснабдителни системи и в битови системи за пречистване на водата
Изобретението се отнася до сорбенти за отстраняване на метаболитни отпадъци от диалитична течност. Сорбентът включва първи слой, състоящ се от смес от частици от имобилизиран ензим, който разгражда уремичните токсини и частици от катионен обменник.
Изобретението се отнася до метод за отстраняване на замърсители от газови потоци чрез контакт с регенериран сорбент. Методът включва а) контакт на газов поток, включващ H2S, с хлорсъдържащо съединение за образуване на смесен газов поток; b) контакт на смесения газов поток със сорбента в сорбционната зона за получаване на първи продуктов газов поток и богат на сяра сорбент, където сорбентът включва цинк, силициев диоксид и промотиращ метал; c) изсушаване на богатия на сяра сорбент, за да се получи по този начин изсушен богат на сяра сорбент; d) контакт на изсушения наситен със сяра сорбент с регенериращия газов поток в регенерационна зона за получаване на регенериран сорбент, включващ цинк-съдържащо съединение, силикат и промоторен метал и поток от отработен газ; f) връщане на регенерирания сорбент в сорбционната зона за получаване на обновен сорбент, включващ цинк, силициев диоксид и метален промотор; и f) контакт на обновения сорбент със споменатия смесен газов поток в сорбционната зона за образуване на втори газов поток на продукта и богат на сяра сорбент.
Изобретението се отнася до метод за производство на регенерируем абсорбент на въглероден диоксид. Методът включва взаимодействието на основен циркониев карбонат и цинков оксид. Основен циркониев карбонат се подава за реакция с влажност от 20-24 mol/kg. Гранулите се образуват с помощта на акрилен лак като свързващо вещество в количество от 3-7% на база сухо вещество. Изобретението позволява да се увеличи динамичната активност на абсорбера за въглероден диоксид и да се увеличи здравината на абсорбиращите гранули. 1 табл., 3 бр.
Изобретението се отнася до адсорбционно пречистване на отпадъчни води. Предложен е метод за намаляване на концентрацията на барий във водата. Образува се воден манганов оксид и се смесва с вода, съдържаща барий. При pH над 4,8 водният манганов оксид придобива отрицателен заряд и барият се адсорбира върху отрицателно заредената повърхност. Мангановият оксид с адсорбиран на повърхността му барий се смесва с флокулант. След отделяне на получената утайка се получава обработен поток от отпадъчни води с намалена концентрация на барий. Изобретението опростява технологията за пречистване на отпадъчни води от барий. 3 п. и 22 заплата ф-лия, 9 ил., 5 табл.