Technologia adsorpcyjna
Woda
Żelazo i mangan
Żelazo i mangan odgrywają ważną rolę w metabolizmie człowieka.
Żelazo gromadzi się w wątrobie i śledzionie. Hemoglobina i mioglobina
zawierają około 70% ogólnej zawartości żelaza w organizmie.
Dzienne zapotrzebowanie człowieka na żelazo jest równe od 10 mg
do 50 mg. Niedobór żelaza w organizmie powoduje niedokrwistość,
uszkodzenie blon śluzowych, utrudnienie wchłaniania składników
pokarmowych oraz ograniczenie wzrostu. Nadmiar nagromadzonego
żelaza może być z drugiej strony powodem stanów chorobowych.
Organizm człowieka posiada ograniczoną zdolność do wydalania tego
pierwiastka w wyniku przemiany materii. Równowaga zawartości żelaza
w organizmie jest ustalana głównie poprzez regulację szybkości
adsorpcji tego pierwiastka. Zbyt duża zawartość żelaza w organizmie
może prowadzić do choroby Kashin-Becka, która charakteryzuje się
zmianami kostno-stawowymi i zaburzeniami wzrostu.
Mangan jest pierwiastkiem niezbędnym do prawidłowej przemiany
materii w organizmie człowieka. Pierwiastek ten bierze udział w
procesach fizjologicznych, głównie jako aktywator enzymów regulujących
metabolizm węglowodanów, lipidów oraz białek. Dzienne zapotrze-
bowanie człowieka na mangan wynosi od 2 do 9 mg. Ta funkcja
manganu może być zastąpiona przez inne metale, np. magnez.
Niedobór manganu może powodować deformację kości, zahamowane
wzrostu oraz zaburzenia koordynacji ruchowej. Nadmiar nagroma-
dzonego manganu w organizmie powoduje zaburzenia w metabolizmie
innych pierwiastków, np. żelaza, powodując zahamowanie powstawania
hemoglobiny.
Ponadto można znaleźć wzmianki o objawach neurotoksycznych i
możliwym kancerogennym działaniu manganu. Nie ma jednak przekony-
wujących dowodów na takie szkodliwe działanie manganu.
Stwierdzono również, że zupełny brak manganu w pokarmie
wywołuje zaburzenia w produkcji mleka i zmiany zanikowe niektórych
organów, rozrzedzenie kości i bezpłodność.
Technologia adsorpyjna
Woda
Żelazo i mangan
2 / 3
Mangan przeważnie gromadzi się w wątrobie, a wydalany jest
przez przewód jelitowy. Mangan o niższym stopniu utlenienia ma
właściwości toksyczne, szczególnie tlenki manganu dwuwartościowego.
Bardzo niebezpieczny jest pył związków manganu powstający przy
wydobywaniu rud manganowych. U roślin niedobór manganu powoduje
zahamowanie wzrostu i utratę chlorofilu. W organizmach zwierząt
mangan wywiera wpływ na ich wzrost, a pośrednio na przemianę wapnia
i fosforu.
Normy higieniczne określają dopuszczalną zawartość w wodzie
przeznaczonej do picia i na potrzeby gospodarcze na 0,05 mgMn/dm
3
.
Przyczyną wysokich wymagań jest szereg ujemnych cech wody,
wywołanych zwiększoną zawartością manganu. Wpływa on bowiem
ujemnie na organoleptyczne cechy wody. Wyczuwalny jest w wodzie
dopiero przy zawartości kilku mgMn/dm
3
, jednak nawet przy małej jego
ilości w wodzie mogą rozwinąć się bakterie manganowe. nadają one
wodzie nieprzyjemny smak i zapach. Przy wyższych zawartościach
manganu, zarówno pod wpływem bakterii, jak i środków utleniających
stosowanych do dezynfekcji wody powstają ciemnobrunatne tlenki
manganu powodujące zmianę barwy wody. W obecności manganu w
sieci wodociągowej tworzy się błona z bakterii manganowych.
Większe stężenia żelaza i manganu w wodzie powodują
wwytrącanie się osadów w rurociagach i armaturze, co jest
równoznaczne ze zmniejszeniem się ich średnic, co powoduje wzrost
strat hydraulicznych oraz straty energetyczne związane z eksploatacją
systemów wodociągowych. Korozja bakteryjna i chemiczna obniża
stopien niezawodności sieci i urządzeń wodociągowych, z czym wiąże
się zwiększenie kosztów remontów i napraw.
Metody usuwania manganu z wody :
◊ Napowietrzanie i filtracja pospieszna
– najprostsza i najczęściej
stosowana,
◊ Chlorowanie i filtracja przez złoże piaskowe
– chlor jako środek
utleniający może być stosowany tylko w środowisku
alkalicznym; wymagane są duże dawki chloru, bądź
podwyższonego pH,
◊ Utlenianie KmnO
4
w układzie: napowietrzanie – dawkowanie KmnO
4
–
sedymentacja – filtracja
Technologia adsorpyjna
Woda
Żelazo i mangan
3 / 3
◊ Filtracja przez złoże uaktywnione
– w procesie filtracji wody
napowietrzonej, zawierającej mangan, ziarna piasku
pokrywają się powłoką MnO
2
, która sorbuje, utlenia i
katalizuje utlenianie manganu. naturalnie wytrącone
na piasku tlenki manganu odznaczają się większą
trwałością i skutecznością w usuwaniu manganu niż
sztucznie wytworzone powłoki dwutlenku manganu,
◊ Odmanganianie metodą koagulacji
– skuteczna metoda usuwania
manganu związanego w organicznych zwiąkach
kompleksowych, jednakże widoczne efekty uzyskuje
się dopiero przy odczynie pH=9,4 – 9,6
◊ Wymiana jonowa
– usuwanie na jonitach połączone jest z
jednoczesnym usuwaniem z wody jonów wapnia i
magnezu,
◊ Ozonowanie
– uważa się, że jest ono nieekonomiczne, jednakże
celowe, gdy tradycyjne metody usuwania manganu
występującego w połączeniu ze związkami
organicznymi nie dają wymaganych rezultatów, oraz
gdy konieczne jest jednoczesne usuwanie z wody
zapachów, smaku i barwy,
◊ Usuwanie manganu w warstwie wodonośnej
(UNEIS) – metoda
„Vyredox” – opiera się na tłoczeniu wody
napowietrzonej
przez
formacje
wodonośne
zalegające w pobliżu studni, nastepuje zmniejszenie
ilości żelaza i manganu, następuje pompowanie
przez iniektor, przez co nastepuje pobranie tlenu.
Następnie przez szereg otworów wiertniczych woda
wprowadzona zostaje w grunt wokół studni, gdzie
następuje przesiąkanie jej do wody gruntowej w
formacjach wodonośnych. Utlenione i wytrącone
żelazo i mangan zostają zatrzymane w gruncie.
Metoda słabo opłacalna, może być stosowana w
przypadku wystepowania piasków drobnych i
średnich,
◊ Napowietrzanie i filtracja przez złoże wielowarstwowe z masą
katalityczną
– jest to naturalny minerał, którego
głównym składnikiem jest braunsztyn.
M M