общая минерализация и сухой остаток в чем разница
Минерализация воды что это такое
Что такое общая минерализация воды
Под термином «общая минерализация воды» понимают концентрацию всех растворенных веществ минерального и органического происхождения (кроме газов). Реже этот показатель называют солесодержанием. Общую минерализацию воды нередко путают с сухим остатком. Однако минерализация воды и сухой остаток разные понятия. Сухой остаток определяют путем выпаривания жидкости, в процессе которого «уходят» летучие органические соединения. В зависимости от источника происхождения воды разница между сухим остатком и общей минерализацией достигает 10 %.
Как определить минерализацию воды
Для определения общей минерализации в воде в лаборатории используют два метода:
Источники минерализации воды
Вода считается универсальным растворителем, поэтому не может долго существовать в виде химически чистого вещества. Источники ее минерализации разделяются на две категории:
Классификация воды по уровню общей минерализации
Во всех учебниках химии представлена следующая классификация по минерализации подземных и поверхностных вод. По степени минерализации воды различают:
Нормы минерализации для питьевой и технической воды
В Российской Федерации качество питьевой воды регулируется следующими нормативными документами:
Допуски по общей минерализации для технической воды определяются ее назначением. Разработаны десятки ГОСТ и ТУ для каждой сферы применения. Высокие требования предъявляются к теплоносителям для систем отопления, охлаждения оборудования, к котельной воде для паровых электростанций. Повышенное солесодержание становится причиной отложений на внутренних стенках трубопроводов и теплообменников, что приводит к выходу из строя оборудования. Обычно, если в анализе превышена общая минерализация, то и такой показатель как жесткость имеет значения выше установленных норм. В этом случае мы рекомендуем одновременно удалять соли жесткости и минерализацию с помощью обратного осмоса и ионообменных фильтров.
Как минерализация питьевой воды влияет на организм
Данные анализов по общей минерализации не позволяют в полной мере оценить влияние питьевой воды на организм человека. Именно поэтому нормативы ВОЗ по этому показателю носят рекомендательный характер. Содержание растворенных солей влияет на вкусовые качества воды. Для оценки влияния на организм нужно определить концентрации всех растворенных веществ и сравнить их с ПДК.
Наибольший риск для организма представляют:
Снизить общую минерализацию воды и концентрации вредных примесей можно выпариванием, баромембранными и электромембранными методами. Об этих технологиях для очистки питьевой и технической воды от минерализации, используемых в современных системах водоподготовке, мы рассказали в статье «Очистка воды от минерализации».
Химические вещества, определяющие органолептические свойства воды. Сухой остаток
Кроме органолептических показателей основной группы (физико-органолептических), следует обратить внимание на группу химико-органолептических показателей. Эти показатели в свою очередь также разделяют на подгруппы: химические вещества, которые встречаются в природных водах, появляются в воде вследствие загрязнения водоемов или в процессе водоподготовки.
К показателям, характеризующим природный химический состав воды, относятся: сухой остаток (минерализация общая), водородный показатель (pH), жесткость общая, содержание железа, сульфатов, хлоридов, марганца, меди, цинка.
Воду с сухим остатком до 1000 мг/л называют пресной. Именно такая минерализация свойственна воде рек, большинства пресных озер и водохранилищ. Воду называют солоноватой, если ее минерализация составляет 1000-3000 мг/л, и соленой при минерализации свыше 3000 мг/л, что характерно для воды морей и океанов.
Наиболее распространенными в природной воде являются: анионы СГ, НСО3, СО3 и катионы Na+, K+, Ca2+, Mg2+, H+. В зависимости от того, какой анион или группа анионов преобладает, природные воды разделяют на три класса:
1) гидрокарбонатные и карбонатные
С химическим (минеральным) составом воды связывали ее вкусовые качества и возможность развития у населения массовых заболеваний. В современных условиях интерес к вопросу влияния минерализации воды на организм человека возрос, а объем исследований расширился. Этому способствовало и то, что ныне проблема дефицита пресной воды во многих странах мира является очень острой. Особое значение приобрела гигиеническая оценка электролитного состава питьевой воды с появлением технических возможностей его изменения. Сегодня можно считать, что влияние общей минерализации воды или ее электролитного состава на организм человека достаточно изучено.
Первый в мире норматив сухого остатка в воде был принят Брюссельской комиссией в 1853 г. Установили его (500мг/л) на основании среднего значения сухого остатка в воде водоемов Саксон-Веймарского герцогства, которая считалась доброкачественной по органолептическим свойствам и не вызывала заболеваний среди населения. Но со временем возникли другие предложения.
Кроме того, опыты на лабораторных животных и результаты исследований, проведенных с участием волонтеров, свидетельствуют, что употребление высокоминерализованной воды небезразлично для организма: оно может приводить к расстройству многих метаболических и биохимических процессов и развитию различных нарушений как на функциональном, так и на морфологическом уровне. Так, употребление воды с сухим остатком, превышающим 1000 мг/л, сопровождается повышением гидрофильности тканей, задержкой воды в организме, уменьшением на 30-60% диуреза. Вследствие этого повышается нагрузка на сердечно-сосудистую систему и тяжесть течения хронических болезней: ишемической болезни сердца, стенокардии, миокардиодистрофии, гипертонической болезни. Повышается риск их обострения, что может привести к инфаркту миокарда и т. п.
Употребление воды с повышенной минерализацией может вызвать диспепсические расстройства у лиц, которые изменили место проживания. Это обусловлено содержанием в воде солей магния и прежде всего сульфатов, которые раздражают слизистую оболочку тонкой и толстой кишок, усиливая их перистальтику. Кроме того, под влиянием такой воды изменяется секреторная и моторная функции желудка. Установлено, что длительное употребление высокоминерализованной воды приводит к развитию и прогрессированию мочекаменной и желчнокаменной болезней.
Сухой остаток при общей минерализации питьевой воды
Существует и еще более обобщенный показатель – сухой остаток (общая минерализация) воды, т.е. суммарное количество веществ, растворенных в единице объема воды. В принципе, сухой остаток (общая минерализация) определяется содержанием как неорганических (минеральных), так и органических веществ в воде. Однако, в норме концентрация органических соединений в воде пренебрежимо мала, поэтому с достаточной точностью величину сухого остатка (общей минерализации) можно считать равной сумме концентраций неорганических катионов и анионов.
Общая минерализация питьевой воды
Понятия «сухой остаток» и «общая минерализация» часто считают тождественными. Это с связано с тем, что такой интегральный показатель, как суммарное количество растворенных веществ, можно точно вычислить, лишь зная концентрации всех индивидуальных ингредиентов (ионов). Поскольку на практике это далеко не всегда возможно, широко практикуется определение сухого остатка, измеряемого гравиметрическим методом (взвешиванием) после упаривания воды.
Полученные значения, однако, часто оказываются гораздо более низкими, чем арифметическая сумма индивидуальных концентраций. Связано это с термическим разложением гидрокарбонат-ионов с выделением углекислого газа. Поэтому самые значительные расхождения межде величинами сухого остатка и вычисляемой общей минерализацией (TDS – total dissolved solids) наблюдаются для вод с высокой щелочностью, т.е. с высоким содержанием гидрокарбонат-ионов.
Разумеется, сухой остаток (общая минерализация) — гораздо менее информативный показатель, нежели данные полного химического анализа питьевой воды. В то же время, он позволяет получить обобщенное представление о качестве питьевой воды. В первую очередь, о ее органолептических свойствах:
На основании результатов многочисленных научных исследований, как эпидемиологических, так и экспериментальных, установлен оптимальный уровень сухого остатка (общей минерализации) питьевой воды — 200-500 мг/л. Вода, минерализованная на уровне до 1000 мг/л, считается качественной, пригодной для питья и приготовления пищи без ограничений. Вода с более высокой минерализацией относится к минеральным водам, употребление которых связано с определенными показаниями и ограничениями.
Для нормализации минерального состава питьевой воды, в том числе для получения питьевой воды с оптимальным значением сухого остатка (общей минерализации) можно использовать минеральные добавки серии «Северянка». Дополняя питьевую воду солями кальция, магния, калия, гидрокарбонат-ионами и другими жизненно важными ингредиентами, «Северянка» оптимизирует значение сухого остатка (общей минерализации) питьевой воды.
Что такое солесодержание в воде
Что такое солесодержание в воде и классификация вод
Нормы солесодержания в водах разного назначения
Нормативно установлены разные ПДК минеральных солей для водных растворов в зависимости от целей использования.
Солесодержание в воде: ГОСТ, СанПиН
Солесодержание питательной воды котлов
Еще более чувствительны к солесодержанию питательной воды барабанные котлы сверхвысокого давления, когда пар приобретает значительную способность к растворению различных солей. Становится необходимым сводить к минимуму содержание ионов в котловой воде. В этом случае применяют глубокое обессоливание добавляемой в питательную воду химически обработанной воды.
Для прямоточных котлов солесодержание котловой воды должно быть минимальным, равноценным высококачественному дистилляту, поскольку практически большая часть солей попадает в пар, идущий на турбину.
Возникает также необходимость глубокого обессоливания турбинного конденсата в случаях неудовлетворительной плотности конденсаторов турбин на электростанциях высокого и сверхвысокого давления.
Солесодержание воды и сухой остаток: в чем разница
Сухой остаток показывает суммарное содержание в воде растворенных минеральных и органических веществ. Увеличение значения этого показателя свидетельствует о повышенной вероятности появления взвеси либо выпадения осадка.
Требования к минеральному составу воды определяются отраслевыми технологическими регламентами, так как присутствие и концентрация солей отражается на скорости протекания технологических процессов и отдельных стадий производства.
Оценить солесодержание можно прокаливанием выпаренного содержимого пробы воды, когда органические соединения распадаются, и остается чистая минеральная составляющая осадка.
Методы определения солесодержания воды
Солесодержание водного раствора определяют методом кондуктометрии или гравиметрии.
Как определить солесодержание воды с помощью кондуктометрии
Определение солесодержания воды гравиметрическим методом
Солесодержание воды высчитывают по отношению разности массы чашки с оставшимся после прокаливания содержимым и массы пустой посуды к объему пробы воды, взятой для анализа. MgCl2, CaCl2 гигроскопичны и подвергаются гидролизу во время нагревания, кристаллогидраты CaSO4, MgSO4 трудно отдают воду, что меняет результаты исследования в сторону завышенных показателей.
Как снизить солесодержание воды
Методики снижения солесодержания в воде разделяют на два типа:
Как уменьшить солесодержание в воде с помощью обратного осмоса
Одним из эффективных и удобных в применении методов снижения солесодержания воды является обратный осмос. Водные растворы проходят через полупроницаемые мембраны, оставляя на них практически все находящиеся в водном растворе вещества. Обратноосмотические установки отличаются простотой обслуживания, хорошей производительностью и экономичностью.
В качестве исходного сырья для производства мембран используют полимеры, пористое стекло, металлизированную фольгу, графит. По типу мембран обратноосмотические установки бывают с плоскими камерами, трубчатыми элементами, полыми волокнами, рулонные. Для опреснения морской воды используют специальные мембраны, способные выдерживать высокое давление.
Что важно учесть, при работе обратного осмоса с высоким солесодержанием в воде
Мы знаем, как снизить солесодержание воды
Повышенное солесодержание в котловой и питьевой воде доставляет трудности использования этой воды. Для опреснения морской воды и получения дистиллированной применяют обратный осмос. Мы готовы предоставить установки обратного осмоса различной комплектации, мощности и производительности. Подбор картриджей осуществляем исходя из физических и биохимических показателей проб воды, взятых с объекта, после проведения соответствующих анализов.
Минерализация
Синонимы: солесодержание, сухой остаток, плотный остаток.
Описание: интегральный параметр, который отражает суммарное содержание растворённых в воде солей без разделения их на группы или классы.
Методы определения: гравиметрия, редко – кондуктометрия.
Методики, используемые в Испытательном центре МГУ для определения минерализации в природных средах
| Нормативный документ на методику | Метод определения | Оборудование |
|---|---|---|
| Вода | ||
| ПНДФ 14.1:2:4.261 | гравиметрия | AND GR-200 |
| Почва | ||
| ГОСТ 26423-85 | гравиметрия | AND GR-200 |
Распространённость: все типы природных вод содержат в себе растворённые соли, и, таким образом, обладают минерализацией, отличной от нуля. Это хорошо, поскольку естественная минерализация воды, которую мы используем для питья, поддерживает внутренние системы организма в нормальном состоянии. Наименьшей минерализацией обладают дождевая и талая вода, наибольшей – морская вода и вода соляных озер. По соотношению солей, обуславливающих этот показатель, выделяют разные типы минерализации: гидрокарбонатно-натриевую, хлоридно-кальциевую и т.д.
Нормирование
Минерализация нормируется во всех типах питьевой воды. Это связано с тем, что человек физиологически не способен усваивать воду с повышенным содержанием солей. Именно с этим связан категорический запрет на употребление морской воды во время бедствий (кораблекрушений), даже если пресной воды нет. Безопасной считается вода с содержанием солей менее 1 г (1000 мг) на 1 л. Отсутствие нормирования этого параметра в водах бассейна и водах рыбохозяйственного назначения связано с тем, что вода с повышенной соленостью (например морская вода) может использоваться в бассейнах и быть естественной средой обитания рыб.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) минерализации в различных водных объектах
| Нормирование | ПДК, мг/л |
|---|---|
| 0–1000 | |
| 200–500 | |
| 0–1000 | |
| — | |
| 0–1000 | |
| — | |
| — |
Польза и вред
Минерализация питьевой воды должна соответствовать естественной минерализации пресных природных вод, поэтому стоит воздерживаться от систематического употребления низкоминерализованных (дистиллированной, обратноосмотической) и высокоминерализованных (минеральной) вод.
В глобальном смысле минерализация воды влияет на баланс солей и воды в организме. Как пониженная, так и повышенная минерализация обуславливают риск развития заболеваний сердечнососудистой и выделительной систем, а также желудочно-кишечного тракта.
При пониженной минерализации наблюдаются:
При повышенной минерализации наблюдается:
Методы очистки воды
Обратный осмос. Основным доступным населению способом снижения минерализации воды является обратный осмос. Стоит помнить, что нерациональное применение этой технологии приводит к критическому снижению минерализации (до 0 мг/л). Поэтому мы рекомендуем использовать осмос с минерализатором или применять технологию подмеса исходной воды для получения оптимального уровня минерализации. Оптимальной можно считать концентрацию солей на уровне 200–500 мг/л.
Замораживание и оттаивание. Эта процедура действительно снизит минерализацию, но для достижения успеха необходимо придерживаться строгой последовательности действий:
Таким образом, в бутылке останется вода с пониженным по сравнению с исходным содержанием солей. Не успевшую замёрзнуть жидкость обязательно нужно вылить – в противном случае концентрация солей не изменится, и после оттаивания вода снова будет содержать исходное количество солей.
Минерализация – важный интегральный параметр качества воды. Содержание солей в питьевой воде должно находиться в оптимальном диапазоне для поддержания нормального функционирования организма. Если Ваша вода содержит слишком мало или слишком много солей, нужно задуматься о корректирующих мерах. Употребляя такую воду систематически, Вы можете навредить своему здоровью.