Перманганатная окисляемость воды

Что такое окисляемость? Это количество кислорода, которое требуется для окисления присутствующих в составе воды органических веществ. То есть данный показатель характеризует степень загрязнённости органикой.

Окисляемость обычно определяется при анализе воды для определения её загрязнённости и пригодности для питья, бытовых или хозяйственных нужд. Данный гигиенический параметр указывает на наличии в составе веществ, легко поддающихся окислению. К таковым относятся органические примеси, а также отдельные неорганические, к примеру, нитриты, а также железо, находящееся в двухвалентной форме.

Полезная информация! Единица измерения окисляемости воды – это мг/л или мгO2/л, то есть количество миллиграммов кислорода, эквивалентное объёму реагента, потраченного на окисление одного литра (или 1 дм ³) водного раствора. В качестве вещества, запускающего окислительную реакцию, в данном случае используется перманганат калия, который является сильным окислителем.

Есть несколько видов окисляемости воды: йодатная, биохроматная, цериевая и перманганатная. Последняя предполагает использование в качестве окислителя KMnO4 – соединения, называемого перманганатом калия. Окисляемость перманганатная определяется для воды, находящейся в слабозагрязненных природных источниках. Окислительная реакция с участием иона перманганата протекает в любых средах: щелочных, кислых и нейтральных.

При высокой степени загрязнённости воды требуется анализ бихроматной окисляемости, показывающей химическое потребление кислорода (общепринятое сокращение – ХПК). Именно ХПК считается наиболее достоверным и информативным показателем загрязнённости антропогенного типа, то есть обусловленной человеческой деятельностью. Бихроматная окисляемость позволяет анализировать состояние природных водоёмов и прочих источников, располагающихся рядом с промышленными предприятиями и зонами бытовых стоков. Также показатель определяется для сточных вод.

Зачем знать перманганатную окисляемость? Она демонстрирует присутствие в воде и концентрацию легко окисляемых органических и определённых неорганических веществ и соединений. К ним относят сероводород, сульфиты, закись железа, нитриты, формальдегид, двухвалентное железо, гуминовые кислоты, глицерин, альдегиды, железобактерии, а также патогенные микроорганизмы, в том числе опасные бактерии.

Перечисленные вещества портят качество воды и оказывают влияние на эффективность её очистки. Так, разлагающаяся органика и бактерии провоцируют мутность, изменение цвета, неприятный запах и посторонний привкус. Они могут причинять вред здоровью. Также органика, присутствующая в больших количествах, забирает кислород, необходимый для окисления таких веществ. Это усложняет удаление из воды других примесей.

Железобактерии снижают эффективность обезжелезивания. Они удерживают металл в стабильной двухвалентной форме, при которой Fe является растворённым в воде. В данном случае железо не может перейти в другое своё состояние и стать трёхвалентным, нерастворимым – выпадающим в осадок и легче поддающимся удалению. В этом случае обезжелезивание методом аэрации с окислением кислородом становится менее действенным.

Окисляемость воды перманганатного вида зависит от количества биогенных соединений, от разновидностей и содержания органических веществ, от общего биологического состава, от природной органики. Загрязнители, повышающие перманганатную окисляемость, делятся на две категории:

• Антропогенные. Окислительные реакции в воде запускаются бытовой, промышленной и хозяйственной деятельностью людей – работой заводов и фабрик, сливом стоков в реки и озёра.
• Природные. Окисление в данном случае активируется естественными факторами, то есть погодными и климатическими условиями, фауной и флорой.

На перманганатную окисляемость воды оказывают влияние:

• состав грунта, кислотность почвы;
• степень размывания грунта;
• атмосферные осадки;
• флора – попадающие в наземные водоёмы растения, подвергающиеся гниению и разложению;
• фауна – попадающие в воду продукты жизнедеятельности насекомых, животных;
• деятельность людей: купание в водоёмах, сброс в них бытовых и пищевых отходов;
• сточные воды;
• сельскохозяйственная деятельность;
• подземные и поверхностные стоки, в том числе городские канализационные системы;
• паводки;
• глубина залегания подземных вод;
• местность, например, заболоченная, богатая лесами, торфяниками;
• время года (летом разложение в воде органики происходит более активно из-за высокой температуры воздуха);
• работа промышленных компаний – сброс в водоёмы отработанного сырья, отходов.

Чаще органика встречается в наземных источниках воды, так как в подземные загрязнители проникают гораздо реже. Например, в скважину примеси могут попасть из грунта, если глубина бурения была небольшой, или же из пласта горной породы.

Перманганатная окисляемость воды не может быть определена «на глаз». Её нельзя проверить и проанализировать по органолептическим показателям: цвету, запаху, мутности, привкусу. Иногда вода кажется абсолютно чистой, но при этом загрязнена органическими веществами.

Для анализа перманганатной окисляемости воды используют различные способы. Один из них – титрование, при котором в раствор постепенно вводится титрант (перманганат калия) до изменения цвета раствора. KMnO4 служит индикатором, определяющим загрязнённость воды органикой.

Также окисляемость воды определяется с участием других веществ. Первый вариант – щавелевая и серная кислоты, которые требуют кислой среды. Другой вариант – введение в щелочной раствор серной кислоты, едкого натра или йодистого калия.

Все методы исследований воды предполагают проведение анализа в лабораторных условиях. Домашних тестов или систем не существует. Взятая для анализа проба воды помещается в тару, изготовленную из стекла или полимерного материала. Образец следует отправить в лабораторию в самое ближайшее время.

Срок хранения пробы для анализа перманганатной окисляемости зависит от выбранного метода консервации и используемой тары. Так, в стеклянной ёмкости воду, охлаждённую до температуры от 2 до 5 градусов, можно в затемнённом месте хранить до момента доставки в лабораторию максимум 2 суток. Если используется полимерная тара, то в состоянии заморозки до -20 градусов образец может храниться до одного месяца.

Важно! На точность результатов анализа могут влиять внутренние и внешние факторы. Это кислотность (уровень pH), температура исследуемой среды, а также наличие и содержание различных веществ, реагирующих с перманганатом калия.

В природных источниках воды значение перманганатной окисляемости может варьироваться от минимальных сотых или десятых долей миллиграмма на один литр до десятков миллиграммов. Так как растительная органика достаточно быстро загрязняет открытые поверхностные водоёмы и с небольшой скоростью проникает в грунт, то самыми чистыми являются подземные воды.

В артезианских скважинах окисляемость, как правило, не превышает 1-2 мг/л. Грунтовые незагрязнённые воды имеют показатель от 2 миллиграммов на литр до 4. В равнинных реках перманганатная окисляемость может составлять от 5 мг/л до 10-12, а в горных – не больше 3. В озёрах показатель равен от 5 до 8 мгO2/л. В загрязнённых реках и природных водоёмах, находящихся в заболоченных местностях и рядом с торфяниками, перманганатная окисляемость достигает максимальных показателей – до 300-400 миллиграммов на литр.

Для воды действуют определённые нормы, устанавливаемые СанПиН. Согласно им, перманганатная окисляемость не может превышать максимальные 5 мг/л. Но питьевая вода и используемая для бытовых, хозяйственных нужд в идеале должна иметь показатель не более 3 мгO2/л.

По перманганатной окисляемости вода делится на несколько видов:

• менее 4 миллиграммов на литр – крайне малая окисляемость;
• от 4 до 8 – малая;
• от 8 до 12 – средняя;
• от 12 до 20 – высокая;
• свыше 20 – крайне высокая.

Лишь около 10% веществ, повышающих перманганатную окисляемость воды, являются безопасными для человека. И только несколько видов ферментов, окисляемых кислородом, считаются полезными. Все остальные вещества, такие как металлы и их соединения, бактерии и прочие примеси, вредны и даже опасны, так как считаются мутагенными и канцерогенными.

Регулярное потребление воды с высокой перманганатной окисляемостью чревато следующими последствиями:

• кишечные инфекции, тяжёлые пищевые отравления, сопровождающиеся рвотой, повышением температуры тела, диареей;
• нарушения работы эндокринной системы;
• снижение иммунитета;
• накопление в организме химических элементов, вызывающих интоксикацию, сбои в работе сердечно-сосудистой, нервной, выделительной и других систем;
• обострение хронических болезней;
• развитие онкологических заболеваний.

Важно! Некоторые последствия проявляются сразу, другие же возникают лишь спустя время.

Нормализация окисляемости – это фактически очистка воды от органических примесей, ведь неорганические окисляемые вещества, которые также способны влиять на данный показатель, в составе присутствуют в малых количествах, крайне незначительных.

Как убрать органику? Удаление органических соединений, повышающих перманганатную окисляемость, может осуществляться разными способами. Методы очистки воды определяются с учётом разных факторов, например, требуемого конечного качества, исходного состава.

Итак, как избавиться от органических загрязнителей эффективно и быстро? Для выведения органики из воды применяют следующие способы:

• Угольные фильтры. Уголь обладает сорбционными свойствами, благодаря которым поглощает из воды относительно крупные органические вещества.
• Обратный осмос. Такой способ водоочистки предполагает использование специализированного оборудования. Это обратноосмотические установки, которые также называют мембранными. Их главный, основной элемент – обладающая мелкопористой и полупроницаемой структурой мембрана. Через неё под давлением проталкивается поток воды. Мембрана пропускает только молекулы H2O. А все загрязнения задерживаются и направляются в дренаж. Метод эффективен, обеспечивает полное удаление больше 99% содержащихся примесей. Вода на выходе получается практически дистиллированной, поэтому для обогащения необходимыми веществами подвергается дополнительной минерализации.
• Ионный обмен. Ионообменные системы водоочистки включают модуль со специальной загрузкой – ионитом. Это гранулированная смола, которая при прохождении через неё воды замещает в составе ионы кальция, магния, железа, марганца частицами натрия или водорода.
• Реагентная очистка. В таких фильтрах используются определённые реагенты, например, озон, гипохлорит натрия, перманганат калия. Под их действием органика распадается. Эти вещества вводятся в воду дозированно и требуют правильного расчёта дозы.

Для систем водоснабжения частных и многоквартирных домов используют первые три метода, так как реагентная очистка – сложный процесс, в некоторых случаях делающий воду непригодной для питья.

Перманганатная окисляемость – крайне важный показатель, зависящий напрямую от загрязнённости. Его важно знать для оценки качества воды, а также для подбора эффективной системы очистки. И для анализа окисляемости следует сделать лабораторный анализ.

Очистка воды от органических примесей будет эффективной только в том случае, если её технология подобрана грамотно. При выборе учитывайте перманганатную окисляемость и используйте системы водоподготовки, рекомендованные в данной статье на нашем сайте.