Природная вода содержит огромное количество химических элементов. Некоторые из них безвредны, некоторые оказывают негативнее воздействие даже при небольших концентрациях, а присутствие других может вызывать проблемы только при большом процентном содержании. К последней категории относятся сульфаты, представляющие собой растворенные соли серной кислоты. В природных источниках преимущественно содержатся сульфатные соединения. Вода, включающая превышенную концентрацию сульфатов, не рекомендуется к употреблению и использованию в быту. Запрет касается также применения для полива и технических нужд.
Подробнее о сульфатах
Все сульфаты, представленные в воде, являются ионами SO42 солей серной кислоты. В питьевой воде они присутствуют в большом количестве за счет умения растворяться, вступая в реакцию с ее молекулами. В источниках можно обнаружить двухвалентные основания, в том числе бария и кальция. Также нередко встречаются соединения магния и натрия.
Ионы сульфатов достаточно восприимчивы к воздействию среды, в том числе процессам минерализации. Чем выше их интенсивность, тем серьезнее изменения. Так, ионы могут образовывать более устойчивые соединения, а в случае недостатка кислорода сульфатные соли преобразуются в сульфиды – этот процесс ускоряется под влиянием бактерий. Если подача кислорода возобновляется, они вновь становятся сульфатами.
Опасность воды с высоким содержанием сульфата
Серная кислота относится ко 2 классу опасности и оказывает негативное воздействие на человеческий организм. Сульфатные соли не столь опасны, так как преимущественно присутствуют в незначительной концентрации. Однако даже в таком случае они могут ухудшать органолептические свойства воды, меняя ее вкус, цвет и запах. Попадая в питьевую воду, накопившиеся соединения вызывают следующие проблемы:
- раздражение пищевода и желудочно-кишечного тракта;
- расстройство кишечника;
- раздражение слизистых оболочек;
- провоцирование аллергических реакций, которые выражаются в зуде и воспалительных процессах.
Проблема высокого уровня сульфатов в воде касается не только бытового применения. Присутствие избыточного объема ионов приводит к увеличению слоя накипи. Чем больше этот слой, тем меньше просвет трубопровода, и тем выше нагрузка на гидротехническое оборудование. Также высокая концентрация сульфатной соли способствует постепенному вымыванию свинца из стенок водопровода, в связи с чем резко повышается концентрация металла в питьевой воде.
Как сульфаты оказываются в сточной воде?
Сточные воды – это не только стоки, которые поступают с промышленных предприятий. Согласно Водному кодексу РФ, в перечень также входят сточные воды централизованной системы водоотведения, талая и дождевая вода, и любая другая вода, сбрасываемая в природные водоемы после применения. Сточные воды считаются основными источниками опасных веществ и соединений, что связано с их долгим простаиванием и местом расположения.
В случае с сульфатами есть несколько причин загрязнения стоков. К ним относится:
- Процесс обогащения полиметаллических руд, содержащих серу.
- Сульфатная варка целлюлозы на предприятиях.
- Операции по очистке нефти и нефтепродуктов.
- Обработка сточных вод с помощью реагентов.
Повышенный уровень сульфатов нередко обнаруживается в стоках предприятий, которые задействуют в своем производственном процессе серную кислоту. Также проблемой является посыпание дорог в зимнее время противогололедным реагентом, содержащим сульфаты. Впоследствии он попадает в ливневые канализации, после чего уходит в реки.
Как определить присутствие сульфатов в воде?
Установить факт присутствия сульфатов в воде можно и дома. Но это касается только питьевой воды и только значительного превышения концентрации. Если содержание солей превысит 250 мг/л, у жидкости будет ярко выраженный соленый вкус. При значении выше 500 мг/л он станет горьким.
Нетрудно догадаться, что в случае со сточной водой подобный способ не подойдет даже для примерной оценки ее состояния. Чтобы установить наличие, а также уровень концентрации сульфатов в сточной воде, не обойтись без обращения в аккредитованную лабораторию. С ее помощью удастся определить состав образца сопоставив его с действующими нормами СанПиН.
Способы определения сульфатов в сточной воде
В лабораторных условиях преимущественно используется два вида анализов воды на сульфаты. Это химическое титрование и фотометрия. Оба вида относятся к количественным методикам и соответствуют требованиям ГОСТа. Особенности реализации титрования зависят от используемого активного компонента. Это может быть трилон Б или хлорид бария.
Первый метод титрования подразумевает добавление в используемую пробу соляной кислоты и хлористого бария. Во время процедуры осаждаются сульфат-ионы, а также образуется сернокислый барий, на появление которого указывает муть белого цвета. На следующем этапе сульфат бария растворяется в специальном составе – его излишки титруют с помощью раствора с ионами магния. На объем сульфат-ионов в образце указывает количество раствора, необходимого для растворения сульфата бария.
Второй метод титрования предполагает использование соли бария, погружаемой в водно-ацетоновую среду. В ходе объединения ионов бария с сульфат-ионами образуется осадок, который практически не растворяется. В точке соприкосновения излишек ионов бария контактирует с индикатором, вследствие чего образуется комплексное соединение. На это указывают изменения цвета жидкости в колбе – вместо фиолетового она становится голубой.
Фотометрические методы
Фотометрические методы также представлены двумя вариантами, имеющими принципиальное отличие – это нефелометрия и турбидиметрия. Основой метода нефелометрии является процесс осаждения сульфат-ионов вместе с реагентом, играющим роль стабилизатора. Это может быть желатин или крахмал.
Во время реакции образуется сульфат бария, который постепенно выпадает в осадок в суспензии. Оценка присутствия в пробе сульфатов осуществляется посредством измерения суспензии на нефелометре, а также дальнейшего расчета с применением градуировочного графика.
Для анализа воды на сульфаты с помощью турбидиметрического метода задействуют фотометр или спектрофотометр. Основная задача состоит в измерении интенсивности помутнения образца. Сам процесс помутнения проявляется в ходе взаимодействия сульфатов с предварительно подготовленной осадительной смесью. Используемый прибор фиксирует плотность, а концентрация сульфатов также устанавливается при помощи градуировочного графика.
Выведение сульфатов из воды
Чтобы добиться выведения сульфатов из сточных вод, используется множество методов. Одним из самых эффективных считается биологическая очистка. Она подразумевает применение анаэробного окисления активного ила. Установлено, что процент удаления фосфатов в случае применения такого способа может достигать 90%. Также возможно объединение биологического и реагентного методов – в таком случае коагулянты вводятся уже после завершения биологической обработки.
В случае с питьевой водой также не помогут обычные бытовые методы, а именно кипячение и отстаивание. Для выведения сульфатсодержащих солей потребуется комплексный подход, связанный с подключением бытовых установок. С их помощью можно добиться постепенного обессоливания и смягчения жидкости. Самыми эффективными методами очистки воды считаются ионный обмен, в рамках реализации которого используются ионитные смолы, а также обратный осмос с фильтрами тонкой очистки.
Анализ воды в лаборатории «НОРТЕСТ»
Лаборатория «НОРТЕСТ» оснащена всем необходимым для определения большинства веществ и соединений. Чтобы добиться высокой точности результатов во время исследования образцов воды, мы используем только качественное оборудование и реагенты. Мы готовы предоставить поддержку клиентов из столицы и Московской области. Помимо проведения анализов и выдачи итогового протокола наш центр предоставляет услугу отбора проб с выездом специалиста.