Медь в воде

В науке общепринятый химический символ меди – Cu. Она является тяжёлым ковким металлом, который был открыт человечеством одним из первых и использовался ещё около 10 тысяч лет назад. Благодаря свойствам, которыми обладает медь, данный металл легко поддаётся обработке горячей штамповкой и другими способами.

При контактах с кислородом и сухим воздухом процесс окисления не происходит. Но так как вещество достаточно активное, оно реагирует с другими химическими элементами и соединениями, в том числе с галогенами, селеном, хлором, серой и их производными. В результате таких взаимодействий и реакций образуются медная соль серной кислоты, называемая сульфатом меди, хлорид меди. Также встречается оксид меди.

В чистом виде медь окрашена в яркий красный цвет, с заметным розовым отливом. Если она долго контактирует с воздухом, то оттенок меняется на красно-коричневый. А из-за процессов коррозии и окисления спустя долгое время (иногда через сотни лет) на поверхности металла появляется так называемая патина. И она придаёт меди голубовато-зелёный оттенок.

Как получается медная вода с высокой концентрацией данного металла? Медь есть в природе, хотя в чистом виде она обнаруживается редко. Её основными природными источниками являются базальтовые лавы, медные руды, некоторые минералы, такие как малахит, халькоцит, борнит, халькопирит.

Важно! Чистое вещество Cu в воде не растворяется. Зато растворимостью обладают соли меди, к примеру, хлорид, сульфат меди, получивший название «медный купорос».

Как соли меди и прочие её соединения попадают в воду? Источники загрязнения могут быть следующими:

• Природа. Как было отмечено выше, медь содержится в природной среде – рудах, минералах. Также она встречается в почве, горных и скальных породах. Через их пласты проходят грунтовые или более глубинные артезианские воды. Они во время своего движения захватывают соединения меди и несут их в скважины, используемые для центрального и автономного водоснабжения частных и многоквартирных домов, прочих объектов. Также медь может содержаться в воздухе, куда попадает после пожаров и прочих природных явлений. Далее при выпадении осадков соединения Cu проникают в грунт и природные водоёмы, откуда часто осуществляется забор воды для питьевого, хозяйственного или технического водоснабжения.
• Сточные воды. Они появляются под влиянием антропогенных факторов – сброса отходов предприятий, которые занимаются изготовлением гальванических изделий, переработкой химических веществ, металлургической промышленностью, добычей полезных ископаемых и природных ресурсов, теплоснабжением, производством продуктов питания, аграрным хозяйством.
• Системы водоснабжения. Их состояние в большинстве случаев оставляет желать лучшего и сильно влияет на состав воды. Трубы подвергаются коррозии, из-за которой образуются ионы меди в воде, а также побочные соединения, в том числе образующие осадок. Причинами повышенного содержания Cu являются некачественные краны и задвижки из латуни и бронзы, участки припоя. Последние содержат свинец, кадмий и иные вредные вещества, которые при нагревании способны формировать опасные водные растворы.
• Техническое оборудование, например, нагревательные котлы. В них нередко используют теплообменники и трубы из меди, которые в первое время активной эксплуатации приборов выделяют в воду некоторое количество компонентов своего состава. По этой причине рекомендуется после установки устройства сначала некоторое время сливать нагретую воду.

Полезно знать! На содержание меди в воде влияет степень растворения вещества, которая, в свою очередь, зависит от нескольких факторов. Это состояние труб, наличие на их внутренней поверхности коррозии, температура, кислотность (уровень pH) и жёсткость, длительность периода нахождения воды в трубопроводе.

Содержание меди в воде регламентируется, так как вещество относится к третьему классу опасности и является токсичным. Согласно действующим на территории России СанПиН, максимальная концентрация Cu в воде – 1 миллиграмм на литр.

В Евросоюзе актуальны другие нормы – не более 2 мг/л. Всемирная организация здоровья устанавливает такие же требования – максимум 2 миллиграмма на один литр. А американское агентство, специализирующееся на охране окружающей среды, рекомендует предельно допустимое количество, которое составляет 1,3 мг/л.

Как выявить медь в питьевой воде? Если этот металл присутствует в достаточно высокой концентрации, то он меняет органолептические свойства. Так, вода обретает металлический, неприятно вяжущий привкус. Также она меняет цвет, который становится голубоватым. Если медная вода используется для купания и мытья головы, то седые и светлые волосы могут становиться слегка зеленоватыми. Также возможно образование тёмного или рыжеватого налёта на сантехнике.

Но точное определение меди возможно только в лабораторных условиях. В аккредитованных лабораториях выполняют анализы колориметрическим методом. Такие исследования позволяют точно определять содержание меди в воде и концентрацию прочих веществ и соединений, чтобы с учётом исходного состава подбирать подходящие системы очистки.

Польза и вред меди давно изучены, и результаты исследований на эту тему опубликованы в научной литературе. Металл должен присутствовать в организме человека, так как он регулирует активность ферментов, некоторых гормонов и витаминов. Медь нужна для нормализации всасывания и выведения железа, участвует в образовании соединительных тканей, способствует нормальной выработке энергии в клеточных структурах, отвечает за формирование пигмента мелатонина, влияет на гормональный фон и защищает системы и органы от вредного воздействия свободных радикалов.

В организм металл попадает с пищей, с принимаемыми биологически активными добавками, витаминными комплексами. Однако, если медь в питьевой воде содержится в высокой концентрации, это чревато серьёзными проблемами со здоровьем.

Если регулярно использовать медную воду для питья, возможны следующие последствия:

• почечная недостаточность;
• нарушения работы печени;
• сбои в функционировании центральной нервной системы, такие как чрезмерное мышечное напряжение и судороги, частичный паралич, нарушения речи, спутанность сознания;
• затруднение дыхания, сильная одышка;
• признаки отравления или общей интоксикации: боли в голове и мышцах, повышенная температура тела, лихорадочное состояние, слабость, тошнота или рвота, усиленное потоотделение, диарея, вздутие живота;
• дерматиты, кожные проявления аллергических реакций – высыпания, покраснение кожи;
• раздражение слизистых оболочек носовой полости, рта, глаз;
• разрушение, выпадение зубов;
• развитие болезней желудочно-кишечного тракта – язв, панкреатитов, гастритов.

Также из-за меди в воде, используемой в бытовых целях для стирки, купания и мытья посуды, ухудшается состояние кожи и волос. На раковинах, тарелках, чашках и ложках, на светлых тканях одежды появляются разводы и следы.

Если содержание меди в воде превышает допустимые максимальные значения, то для питья такую воду использовать нельзя. Требуется обязательное удаление металла. И очистка воды от меди может осуществляться такими способами:

• Обратный осмос. Обратноосмотические установки, используемые для выведения меди из воды, очень распространены. С их помощью можно удалять не только Cu, но и многие другие вещества – соли жёсткости, тяжёлые металлы, нитраты, органические примеси, хлориды. Также обратный осмос эффективен против грибков, бактерий, вирусов. Главный элемент такого оборудования – мембрана. Она полупроницаемая и мелкопористая, поэтому пропускает через свои мельчайшие поры только молекулы воды. Более 99% примесей задерживается и сливается в канализацию. Вода на выходе фактически становится дистиллированной, и для её обогащения полезными веществами в обратноосмотических фильтрах предусматриваются минерализаторы. Оборудование обратного осмоса бывает бытовым и промышленным. Первое подходит для частных домов, дач и квартир, имеет средние габариты и может устанавливаться под мойку. Промышленные системы более крупные и производительные, используются в очистных сооружениях на предприятиях. Мембрана чувствительна к крупным механическим примесям, поэтому до неё в очистных системах устанавливают фильтры грубой очистки.
• Ионный обмен. Ионообменная очистка воды от меди предполагает замещение ионов меди другими, безвредными и нейтральными ионами, например, водорода или натрия. В качестве очищающего материала используют ионообменную гранулированную смолу. Она действует селективно, поэтому подбирается с учётом состава воды. Эта загрузка постепенно истощается, и для возобновления её рабочего ресурса в оборудовании предусматривается модуль с восстановительным концентрированным солевым раствором. Он дозированно направляется на смолу для её регенерации. Также проводятся периодические промывки воды для удаления с неё замещённых ионов отфильтрованных веществ. А чтобы смола не загрязнялась механическими примесями, они на первых этапах водообработки удаляются фильтром грубой очистки.
• Комплексные системы. Это многоступенчатые схемы, в которых предусматриваются механические фильтры первичной грубой и финальной тонкой очистки, блок с ионообменной смолой или мембраной, сорбционные загрузки на основе силикатов или активированного угля.
• Реагентные методы. Они обычно используются в промышленности, так как применяемые для очистки химикаты и материалы не выводятся из воды полностью, образуют осадок или вредные для здоровья соединения. В качестве реагентов используют недожженную третьесортную известь, которая эффективно очищает сточные воды. Схема обработки может быть непрерывной, постоянной (если объёмы большие) или периодической. При использовании реагентов происходит осаждение соединений меди: они собираются в отстойниках. А чтобы увеличить скорость осветления, применят флокулянты синтетического происхождения, к примеру, полиакриламид. Для удаления осадка в схему вводят механические фильтры.

Если в воде содержится медь, необходимо её удаление. И чтобы очистка была эффективной, быстрой и не требующей больших затрат, нужно подобрать подходящий способ. Это может быть обратный осмос или ионный обмен, в зависимости от состава и наличия в нём других примесей. Если вы не можете самостоятельно определиться с оптимальным вариантом водоподготовки, можно обратиться за помощью к специалистам.