Хозяйственная деятельность людей приводит к тому, что поверхностные воды уже невозможно использовать как питьевые, необходима очистка воды от металлов. В состав большинства подземных вод входит высокое содержание растворимых соединений тяжелых металлов из-за насыщения ими в связи с соприкосновением с породами. Рост степени индустриализации приводит к тому, что отходы промышленных производств попадают в почву и природные водоемы. Сточные воды гальванических производств содержат высокие концентрации цинка, меди, хрома, ртути и никеля, из-за чего возникает большое количество загрязнений. Снижение концентрации растворимых примесей металлов в воде до значений безопасных для использования человеком может осуществляться такими методами как сорбция, ионный обмен, электролиз, обратный осмос и другими.
Сорбция – это поглощение твердым веществом или жидкостью вещества ищз окружающей среды, применяют ее чаще всего для очистки сточных вод от металлов и в ходе водоподготовке на предприятиях и в домашнем быту. В качестве сорбентов – веществ способных выделять загрязнения и накапливать их в себе применяют активированный уголь, опилки, золу, торф, глину, доломит и другие материалы с подобными свойствами и развитой поверхностью. Очистка воды от металлов сорбционным фильтром процесс экологически безопасный и отличается простотой обслуживания – достаточно заменить старый картридж на новый. В результате правильно проведенной водоочистки получается вода высокого качества, отсутствует необходимость регулярной промывки и регенерации фильтра кислотными растворами, их легко устанавливать и демонтировать. Но этот метод обладает некоторыми недостатками: необходимо регулярно менять картридж, то есть время работы сорбционного фильтра ограничено, скорость фильтрации невысока, а перед очисткой воду необходимо обеззараживать.
Очистка воды от металловспособом ионного обмена это частный случай сорбции. Процесс поглощения загрязнений происходит на молекулярном уровне, при соприкосновении воды с ионитом происходит обмен ионами, например кальция и магния на натрий и калий. Иониты бывают искусственные и природные, а по составу минеральные и органические. В качестве ионитов используют полевые шпаты, слюду, глинистые минералы, гуминовые кислоты угля и ионообменные смолы. Очистка воды от металлов ионообменными фильтрами умягчения чаще всего используется для устранения солей жесткости. Этот способ применяют для умягчения воды, и фильтры функционируют за счет обратимой химической реакции замещения. Оборудование подобного типа отличается повышенной чувствительностью к изменениям температуры и давления. Водный фильтр с ионообменным картриджем в домашних условиях использовать можно, но достаточно сложно обслуживать, так как необходимо утилизировать вещества, используемые для регенерации.
Процесс распада химических соединений под действием электрического тока называется электролиз. Очистка воды от металлов в этом случае происходит следующим образом – в емкость с очищаемой водой помещают анод и катод, которые имеют противоположные заряды, в результате в соединениях разрывается химическая связь, а положительные и отрицательные ионы двигаются в разных направлениях. Электроды изготавливают из графита, марганца, диоксида свинца, нержавеющей стали и молибдена. Большим минусом этого метода является высокая стоимость и большая энергоемкость.
Самая эффективная очистка воды от металлов происходит при применении обратного осмоса. Этот метод основан на прохождении воды через полупроницаемую мембрану, которая пропускает только молекулы воды, задерживая находящиеся в воде примеси. Обратноосмотическая фильтрация самый современный и перспективный метод для очистки воды. Высокую степень очистки обеспечивают три, четыре или пять степеней очистки, а для регенерации активного компонента достаточно пустить воду в обратном направлении и она вымоет загрязненные поры мембраны. Бытовые фильтры обязательно снабжают устройством автоматической промывки мембраны. К преимуществам очистки относят высокое качество очистки и отсутствие химических реагентов для регенерации. А к недостаткам – невысокую производительность, необходимость наличия насоса, обязательную очистку исходной воды от грубых механических примесей, соединений железа и хлора.
Выбор в любом случае зависит от потребителя необходимого количества и состава исходной воды.
