Сульфаты в воде

Сульфаты – что это такое? Это химические соединения, представляющие собой соли, образуемые серной кислотой H2SO4 и другими элементами. Сульфаты в воде имеют вид анионов, то есть ионов SO ₄ ^2- с отрицательными зарядами. При рассмотрении под микроскопом они будут выглядеть, как бесцветные кристаллы.

Одно из свойств сульфатов – способность быстро и интенсивно растворяться в воде за счёт активного взаимодействия с её молекулами. Если сульфатные соли вступают в реакции с прочими химическими элементами, то водные растворы при некоторых условиях меняют свой цвет.

Наличие сульфатов в воде – абсолютно нормальное явление, обусловленное круговоротом веществ в природе. Наиболее часто встречаются двухвалентные активные основания кальция, бария, стронция, натрия, калия, магния.

Сульфат-ион – соединение очень нестабильное, неустойчивое. В природной среде оно постоянно пребывает в состоянии круговорота, претерпевает обратимые превращения и изменения. Так, если увеличивается степень минерализации, то ионами формируются устойчивые соединения – сульфаты бария, кальция. Когда количество кислорода сокращается, сульфатные соли трансформируются в сульфиды при участии особых бактерий. При вступлении в реакцию с кислородом эти соединения снова подвергаются окислению и становятся сульфатами. Такое часто происходит в водопроводных системах, которые используются редко, что приводит к застаиванию, заиливанию воды.

Основной резерв присутствующих в природе сульфатов – это сульфатсодержащие минералы, а также самородная сера. Соли серной кислоты формируются при окислении минеральных веществ (пирита, марказита) в органических сланцах и других осадочных породах.

Окислительно-восстановительный обмен практически непрерывно идёт в почвах. Такие реакции протекают между серными сульфидами, которые присутствуют в толщах грунта в бескислородной среде, и сульфатами, находящимися у поверхности земли. В данном случае также происходит окисление до сульфата при участии кислорода и восстановление до сульфида, когда условия становятся анаэробными.

В морских водах деятельность бактерий восстанавливает сульфатные донные отложения. При этом появляется сероводород, который поднимается к поверхности, реагирует с атмосферным воздухом и образует сульфат-ионы.

Немало сероводорода присутствует и в подземных водах. И если в них есть железо, то образуется его сульфид, способный выпадать в осадок. В связи с этим происходит выведение из воды и ионов Fe, и сульфидных соединений.

В грунте обитают почвенные бактерии, которые восстанавливают сульфаты. При этом немалые объёмы сероводорода переходят в атмосферу. А ещё сульфат-ионы являются основной формой серы, которую используют автотрофы, к группе которых относятся некоторые микроорганизмы и растения. Различные живые существа поглощают соли серной кислоты. За счёт их метаболизма происходит восстановление сульфатов. Они оказываются в белках клеток, но в процессе гниения и разложения организмов снова переходят в природу – почву, воду.

Сульфаты формируются не очень далеко от поверхности земли при достаточно высоком содержании кислорода, поэтому обнаруживаются практически во всех поверхностных водах. Но при этом соединения просачиваются через почву, проникают в слои грунта. Также они подвержены испарению, поэтому попадают и в осадки.

Кроме того, существуют сульфатредуцирующие бактерии – особые анаэробные микроорганизмы, которые получают энергию в бескислородных средах в процессе сульфатного дыхания, то есть окисления неорганических и органических веществ (включая водород) с использованием сульфатов в качестве завершающего акцептора электронов.

Содержание сульфатов в воде может быть обусловлено разными факторами. Они различаются для разных источников. Так, сульфаты в питьевой воде, добываемой с помощью скважин, проникают из некоторых горных пород, а также при просачивании через слои грунта до зоны водоносного горизонта. Такие соединения есть в озёрах, родниках, ручьях, реках, даже в морях. В сточной воде сульфаты оказываются в результате работы промышленных, очистных предприятий.

Чем же объясняется содержание сульфатов в воде? В системы бытового, технического и питьевого водоснабжения соли серной кислоты проникают по следующим причинам:

• близкое расположение шахт, в которых добывают руды;
• работа заводов, производящих минеральные сельскохозяйственные удобрения;
• деятельность очистных установок, удаляющих сульфаты химическими способами;
• производственные процессы, протекающие в нефтеперерабатывающих компаниях;
• выветривание, размывание водой вулканических пород и осадочных;
• атмосферные обильные осадки, проникающие в глубокие слои почвы и доходящие до грунтовых или более глубоких вод;
• разложение в воде или в почве растений, животных;
• обработка дорожных покрытий реагентами, которые используются в зимнее время для предотвращения обледенения;
• проникновение в водоносные горизонты канализационных, технических, сельскохозяйственных, промышленных стоков;
• работа гальванических цехов, использующих для технологических процессов серную кислоту;
• деятельность предприятий из сферы целлюлозно-бумажной промышленности.

Полезная информация! Сульфаты есть практически в любой минеральной воде. Это объясняется их добычей из подземных источников. Сульфатные воды содержат более 200 миллиграммов сульфатов на один литр, и это практически в два раза меньше нормы.

Сама серная кислота, образующая соли, является химическим соединением второго класса опасности. Сульфаты относятся к четвёртому классу. Они не так опасны, но всё же при высоких концентрациях способны причинять вред. Именно поэтому устанавливаются нормы.

Предельно допустимое содержание сульфатов, то есть ПДК сульфатов регламентируется действующими санитарными правилами и нормами. Согласно этим СанПиН, максимальная концентрация таких соединений не может превышать 500 мг/л. По рекомендациям ВОЗ содержание сульфатов в питьевой воде должно быть ещё более низким – не более 250 мг/л.

Так как содержание сульфатов в питьевой воде должно быть не выше установленных норм, концентрации важно отслеживать. В некоторых случаях можно делать это самостоятельно. Так, если много сульфатов, то меняются органолептические свойства. Сульфатные воды при концентрации в пределах 250-400 мг/л становятся солёными. При содержании более 500 мг/л вкус горький. На мутность и цвет воды наличие в ней сульфатов обычно не влияет.

Если концентрация соединений в воде ниже 250 миллиграммов на литр, то определить её поможет лабораторный анализ. В его результатах будут указаны основные показатели, в том числе жёсткость, содержание других загрязнений и примесей.

В лабораториях для определения уровня загрязнённости воды сульфатами используют методы химического титрования с добавлением хлористого бария или трилона Б. При внедрении таких добавок образуется осадок или взвесь, которая титруется индикаторами. Также возможно применение фотометрических способов исследований, а именно турбидиметрии и нефелометрии. Реагент, выполняющий функции стабилизации, осаждает сульфаты, которые далее количественно изучаются с помощью спектрофотометра или фотометра.

Влияние сульфатов заключается в таких вероятных эффектах:

• раздражающее воздействие воды на желудочно-кишечный тракт, провоцирующее дискомфорт, болевые ощущения в кишечнике и желудке;
• расстройства пищеварения;
• раздражение, покраснение, отёчность слизистых оболочек ротовой и носовой полости, глаз;
• аллергические реакции при контактах с водой – зуд, краснота, высыпания на коже;
• сухость кожных покровов, волос;
• нарушения усвоения пищи и, как следствие, некоторых полезных веществ, содержащихся в продуктах питания.

Сульфаты кальция – причина некарбонатной жёсткости воды. Эти растворённые соли не удаляются после кипячения или отстаивания, но формируют плотный налёт накипи, который, во-первых, сужает просветы труб водопроводных систем и сетей теплоснабжения, во-вторых, снижает производительность котлов, обогревательного оборудования.

Учитывая все возможные проблемы, можно сделать вывод, что удаление сульфатов из воды обязательно, если их содержание превышает установленные нормы.

Сульфаты, содержащиеся в минеральной воде, обладают полезными свойствами при умеренном употреблении под контролем врача. Они способствуют:

• синтезу желчи в клетках печени, что помогает переваривать пищу, усваивать витамины и сжигать жиры;
• усилению перистальтики кишечных стенок и, как следствие, успешной борьбе с запорами;
• улучшению пищеварения;
• устранению метеоризма;
• выведению шлаков, токсинов;
• нормализации метаболизма.

Как очистить воду от сульфатов? Народные средства в данном случае бессильны. Но есть несколько методов очистки и комплексной водоподготовки:

• Ионный обмен. Такой метод очистки используют в частных домах и в квартирах, и он имеет свои особенности. В его основе замещение растворённых анионов солей другими частицами, например, ионами водорода или натрия. Всё это происходит в загрузке – ионообменной смоле, называемой также ионитом. Она довольно медленно истощается и долго служит, периодически промывается и восстанавливается регенерационными солевыми растворами. Помимо сульфатов, при ионообменной очистке из воды выводятся также соли магния и кальция, сероводород, железо.
• Обратный осмос. Обратноосмотические фильтры демонстрируют высокую эффективность и удаляют из состава более 99% примесей. Очистка воды от сульфатов, осуществляемая по технологии обратного осмоса, предполагает проталкивание потока под давлением через мембрану с полупроницаемой, мелкопористой структурой. Она пропускает только молекулы H2O, а все прочие примеси, включая сульфаты, задерживает. Этот концентрат сливается в дренаж и выводится через канализацию. А прошедшая очистку в фильтре обратного осмоса вода, которая называется пермеатом, подаётся потребителям.
• Биологическая обработка. Такая очистка больше подходит для сточных вод или технических. Суть заключается в анаэробной реакции окисления активного ила. Это позволяет удалять до 85-90% сульфатов. В некоторых случаях биологическая очистка совмещается с применением реагентов.
• Реагентные методы. Они обычно используются на производствах и эффективно выводят сульфаты с помощью внедрения извести: строительной комовой, хлорной или негашёной. Известковую смесь при очистке добавляют в воду, также применяют флокулянты и коагулянты. Оксид кальция вступает в контакт с H2O, формирует гидроксид кальция, который запускает осаждение сульфатов с получением нерастворимого осадка. Благодаря коагулянту сорбция солей на хлопьевидном осаждённом веществе при очистке протекает более эффективно. А внедрение флокулянта уплотняет и укрупняет хлопья, уменьшает дозировку коагулянта и ускоряет конечную механическую фильтрацию.

Очистка в фильтрах ионного обмена и обратного осмоса используется не только в жилых зданиях, но и в котельных, на производствах, в ТЭЦ, коммерческих учреждениях и на других объектах.

Если в составе воды много сульфатов, то обязательна очистка. Существуют разные фильтры, например, обратного осмоса, ионного обмена. Выбор способа очистки зависит от нескольких факторов, таких как исходное и желаемое конечное качество воды, объёмы её потребления, рабочие параметры системы водоснабжения.

Если вам нужно заказать эффективный фильтр для очистки воды от содержащихся в её составе сульфатов, то для выяснения главных характеристик установок, для получения ответов на важные вопросы и для правильного выбора можно обратиться к специалистам.