Марганец в воде что это такое
Абсолютно все химические элементы, занесенные в таблицу Менделеева, встречаются в природе, одни редко, а другие относятся к распространенным. Одним из таких является Марганец. Соединения этого элемента находятся на четырнадцатом месте по распространению в окружающей нас природе, а его содержание в земле составляет 0,1 мас. %.
В периодической системе Д. И. Менделеева марганец расположен в побочной подгруппе VII группы четвертого периода и относится к переходным элементам, проявляя положительные степени окисления. Атомный номер элемента – 25. В составе формул химических соединений читается как “марганец”.
В быту всем известен перманганат калия (“марганцовка”) – тёмно-фиолетовые с отблеском черного кристаллы, которые в воде образуют раствор, имеющий ярко выраженный цвет фуксии.
История открытия марганца
Свое название и известность марганец приобрел благодаря шведскому химику Карлу Вильгельму Шееле, который в 1774 году установил, что в пиролюзите содержится марганец.
Химик Юхан Готлиб Ган скатывал из образцов пиролюзита шарики и, добавляя в них масло, нагревал в тигле с древесным углем. В итоге получались металлические шарики, вес которых был вдвое меньше изначального. Шееле не удалось выделить элементарный марганец в чистом виде, поэтому в своих трудах он указывал, что в минерале содержится новый элемент.
Первое время металл носил название “магнезия”, впоследствии в 1787 году он был переименован в «магнезиум». Однако и это название пришлось изменить, потому что в 1808 г. Хэмфри Дэви открыл химический элемент «магний», который также назвал “магнезиум”.
В кругу российских ученых элемент долгое время носил название “пиролюзит”, а благодаря А. И. Шереру в 1807 году металл, полученный из пиролюзита, назвали “марганец”, а сам минерал носил название “черный марганец”.
Химические и физические свойства марганца
Электроотрицательность марганца позволяет элементу проявлять свойства металлов и неметаллов. Так, в соединениях, в состав которых входит МnII, марганец проявляет основные свойства, в соединениях с МnIII и Мn IV – амфотерные свойства, МnVI и МnVII – кислотные свойства.
При нагревании до 450ºС элементарный марганец сгорает в кислороде воздуха, образуя оксид MnO2, который при последующем прогреве до 800ºС превращается в оксид Mn2O3.
В порошковом мелкодисперсном состоянии марганец проявляет большую склонность к вступлению в химические реакции.
В природе элемент не встречается в чистом виде. В промышленности марганец получают путем восстановления пиролюзита или гаусманита действием кокса или алюминия. Если необходимо получить марганец более чистого состава, его получают электролизом раствора солей. Способность марганца проявлять различные степени окисления (от 0 до +7) привело к тому, что элемент может образовывать огромное число различных солей и минералов.
Марганец в воде относится к металлам, и имеет пять аллотропных модификаций: с кубической и с тетрагональной кристаллическими решетками. В качестве простого вещества представлен в виде твердого, но хрупкого металла серебристо-белого цвета с плотностью 7,2 г/см3.
На воздухе покрывается оксидной пленкой с пестрыми пятнами. Марганец способен проводить электрический ток. Температура его плавления составляет 1245°С, при дальнейшем нагреве до 2120°С закипает.
Применение марганца
Высокое распространение соединений марганца позволяет использовать его в трех основных направлениях:
- промышленное;
- бытовое;
- биологическое.
В промышленности марганец используется как легирующий металл для придания сплавам коррозинностойкости, твердости, а также для получения солей.
В быту марганец применяется в виде раствора солей перманганата калия в качестве средства с антисептическими действиями для обработки кожи, слизистых оболочек, а также при посадке растений и обработке почвы.
Биологическое назначение марганца не менее важное. Он входит в десятку самых важных микроэлементов для нормального функционирования животных организмов и растений. Соединения марганца участвуют в образовании белковых комплексов, аминокислот и ферментов, в гидролизе АТФ и активации нуклеазы.
При его недостаточном количестве снижается усвоение витамина В1, и появляется риск развития диабета.
Переизбыток соединений марганца в организме оказывает негативное влияние, в первую очередь, на нервную систему. Снижение интеллектуальной способности, головокружения, судороги и боли в спине, отравления – это лишь малый перечень последствий накоплений марганца в костях, почках, кишечнике.
Откуда марганец в воде
При проверке водопроводной воды или воды из скважины в составе не редко можно обнаружить марганец. Но что такое марганец в воде из скважины? Можно ли пить эту воду? Без риска для здоровья допустимая норма потребления марганца в сутки (по ГОСТу):
- Норма марганца в воде для взрослого – до 5 мг;
- Содержание марганца в питьевой воде для подростков – 2 мг;
- Норма по марганцу в воде для детей в возрасте до 1 года – 1 мг.
Содержание марганца в воде из скважины или колодца зависит от сезона, например, зимой из-за застоя воды его скапливается больше, от температуры, PH и объема техногенного загрязнения воды.
ВОЗ установил пдк по марганцу в питьевой воде – содержание элемента не должно быть более 0,05 мг/л. Однако в России был установлена иная норма содержания марганца в воде: в централизованных системах до 0,1 мг/л, в скважинах, родниках и иных открытых источниках – не более 0,5 мг/л. Для питьевой и технической воды нормы марганца не отличаются.
Как проверить воду на марганец
Определить марганец в воде, не имея специальных анализаторов, сложно. Есть несколько признаков марганца в воде, которые дают повод задуматься, о необходимости проведения анализа:
- если в воде присутствует железо, то марганец в ней тоже есть;
- при повышенной концентрации соединений марганца вода темнеет и мутнеет;
- при отстаивании образуется темный осадок;
- остается черный налет на посуде после кипячения;
- при повышенном содержании марганца в воде присутствуют неприятный запах и вяжущий вкус;
- образуется темный налет на трубах вплоть до засорения.
- Санитарные станции и частные лаборатории проводят количественный анализ проб воды и предоставляют результаты в течение недели. Одним из методов определения содержания марганца в воде является фотометрическое определение марганца в воде.
Чем вреден марганец в воде
Как влияет марганец в воде на человека? Без сомнения превышение допустимых концентраций марганца опасно для здоровья, поэтому важно ответственно относиться к водоподготовке, в частности, к очистке воды. Чаще всего минерал находится в виде двухвалентного иона, который легко растворяется в воде. Действия очистных фильтров основываются на связывании свободных ионов и переводе их в твердодисперсные нерастворимые формы, которые в виде осадка удерживаются в фильтрующих устройствах. Подробнее о том, как очистить воду от марганца из скважины, колодца или водопровода можно прочитать в статье “Как очистить воду от марганца”.
Перманганат калия или марганцовка. Для чего нужны? – статья на сайте Аптечество, Нижний Новгород
Порошок марганцовки известен как антисептическое средство, активно используемое в медицине на протяжении многих лет.
Несмотря на появление новейших препаратов, вещество используется и сегодня, причем сфера применения существенно расширилась. Перманганат калия – это неорганическое химическое соединение в виде кристаллов. Обладает темно-фиолетовым цветом, легко растворяется в воде, делая ее пурпурной.
История открытия вещества
Впервые марганцовка была открыта в 1774 году ученым из Швеции Готлибом Ганом. Марганец был получен из минерала пиролюзита. С того времени началось изучение свойств кристаллов. Так, было выявлено, что вещество обладает уникальными по меркам того времени свойствам:
-
Выраженный антисептический эффект.
-
Противовоспалительное действие.
-
Вяжущий эффект при малых концентрациях.
-
Дубящий эффект при применении в высоких концентрациях.
-
Нейтрализующие действие.
Именно раствор марганцовки был основным средством, применяемым для дезинфекции ран, полученных в ходе боевых действий во время Великой Отечественной войны.
Почему сложно найти препарат в аптеках?
Если раньше вещество можно было купить в любой аптеке, то сегодня с этим могут возникнуть трудности. Объясняется это следующим образом. В 2007 году марганцовокислый калий был внесен в реестр препаратов, используемых для изготовления наркотических веществ. Но это одна из причин.
Вторая скрывается в свойствах марганца. Это окислитель с очень мощным действием. Применение в повышенных концентрациях вызывает появление ожога как кожи, так и слизистых оболочек. Любовь к самолечению порой приводила пациентов к хирургам с ожогами роговицы, полости рта, кожных покровов. Но даже в случае правильного приготовления длительное использование раствора для обработки ран ведет к пересушиванию кожи, появлению трещин, что повышает риск инфекции.
Несмотря на все запреты, приобрести антисептик можно, но на руки выдается не более 6 грамм средства.
Как использовать раствор?
Несмотря на появление новых препаратов, в медицинских учреждения по-прежнему применяется марганцовка – обработка ран, спринцевание, полоскание горла. Это только некоторые способы применения антисептика. В гинекологии раствор используется для антисептической обработки слизистых оболочек, особенно в случае, когда иные препараты противопоказаны. Хирурги используют средство для антисептической обработки ран, ожоговых поверхностей. Марганцовка отлично борется с бактериями, за счет чего нашла применение в дерматологии.
При использовании вещества важно четко соблюдать инструкцию, чтобы не допустить возникновения ожога и иных побочных эффектов. В первую очередь, важно организовать хранение средства. Это должно быть сухое место, недоступное для детей. Попадание на кожу кристаллов вызывает ожоги, но более опасными будут последствия, если крупинки попадут на слизистую оболочку.
Рабочий раствор для лечения должен быть концентрацией не выше 0,5%. Антисептический эффект отмечается уже у 0,01% средства. Внешне после разведения марганца вода становится бледно-розовой. При этом крайне важно полностью растворить все крупицы, а после приготовления перелить готовый состав в отдельную емкость, оставив осадок в рабочей.
Помимо ожогов, антисептик может стать причиной отравления. Сопровождается оно нарушением дыхания вплоть до асфиксии, судорогами, перевозбуждением. Попадание трех грамм вещества в организм ребенка может стать причиной летального исхода. Для взрослых эта доза составляет 0,5 грамм на килограмм веса.
Чем заменить марганцовку?
Антисептик обладает уникальными качествами, но неумелое его применение опасно для жизни. Поэтому нередко предпочтение отдается более безопасным средствам, например, раствору хлоргексидина, фурацилина.
В то же время, стоит учесть, что марганец нашел применение не только в медицине, но и в других областях.
POTASSIUM PERMANGANATE – Water Chemicals Codex
| NAS/CWTC 016-82 | |||
| Name : | POTASSIUM PERMANGANATE | ||
| CAS No. : | 7722-64-7 | Формула Вес : | 158,0 |
| Химическая формула : | KMNO 4 | ||
вкус и отсутствие запаха. Он имеет растворимость в воде 5,0 г/100 мл при 20°C и доступен в коммерческой концентрации 9.7-99% перманганат калия.Применение :
Используется в качестве окислителя для удаления железа или марганца, а также для устранения вкуса и запаха.
Требования к чистоте :
Значения RMIC основаны на максимальной дозировке 10 мг перманганата калия на литр воды и должны сравниваться с концентрациями примесей, полученными с использованием процедур отбора проб, описанных в данной монографии. Если фактическая доза отличается от 10 мг/л, пользователь должен обратиться к Таблице 2 за соответствующими значениями RMIC.
| Примесь | РМИЦ мг Примесь/кг Potassium Permanganate |
|---|---|
| Cadmium | 100 |
| Chromium | 500 |
| Mercury | 20 |
Bulk Sample Collection :
Sample in accordance with Standard for Перманганат калия, AWWA B603-77, Американская ассоциация водопроводных сооружений, Денвер, Колорадо (1977).
Подготовка аналитического образца :
Взвесьте 2,5 г перманганата калия. В промытом кислотой стакане на 150 мл образец растворяют в 100 мл деионизированной дистиллированной воды. Под вытяжкой подкисляют раствор концентрированной HCl до рН менее 2. Добавляют гидрохлорид гидроксиламина до тех пор, пока раствор не станет прозрачным. Осторожно нагрейте раствор, чтобы уменьшить объем ниже 100 мл, следя за тем, чтобы он не кипел. Количественно переносят в промытую кислотой мерную колбу на 100 мл и доводят до объема деионизированной дистиллированной водой. Аналогичным образом обработайте бланк реагента.
Анализы проб :
Анализы должны выполняться на растворе перманганата калия в соответствии со:
Стандартными методами исследования воды и сточных вод, 15-е издание, Американская ассоциация общественного здравоохранения, Вашингтон, округ Колумбия (1981 г.) .
| Cadmium | Раздел 304 |
| Хром | Раздел 304 |
| Меркурий | Раздел 303F |
Все продукты, используемые для дезинфекции, содержащие это соединение, должны быть зарегистрированы в соответствии с Федеральным законом об инсектицидах, фунгицидах и родентицидах.
Очистка питьевой воды. Перманганат калия. Питьевая вода и здоровье человека.
Содержимое
|
Использование перманганата калия
Перманганат калия представляет собой метод очистки на входе, который окисляет растворенное железо, марганец и сероводород в твердые частицы, которые отфильтровываются из воды. Его также можно использовать для контроля роста железосодержащих бактерий в скважинах.
Как работает перманганат калия
Перманганат калия доступен в виде сухого пурпурного твердого вещества. Устройство впрыскивает раствор перманганата калия в воду между водяным насосом и накопительным баком.
Перманганат калия окисляет железо, марганец и сероводород до частиц. Затем частицы фильтруются с помощью мультимедийного фильтра, который может представлять собой либо алюмосиликат, покрытый марганцем, поверх обработанного марганцем зеленого песка, либо 8-дюймовый слой антрацита поверх обработанного марганцем зеленого песка. Если перед фильтрацией окисляется недостаточное количество железа, марганца или сероводорода, марганцевое покрытие на фильтрующем материале действует как резервный окислитель для обработки любого оставшегося загрязнения. Если перед фильтрацией в воду добавляется слишком много перманганата калия, избыток перманганата калия служит регенерантом фильтрующего материала. Вода на выходе из фильтра должна быть бесцветной.
При очистке воды от железобактерий в скважину подают раствор перманганата калия. Было обнаружено, что концентрация от 3,8 до 7,6 граммов на галлон очень эффективна. После добавления раствора в лунку непрерывное перемешивание поможет разрыхлить и разрушить осадок и органический материал, вырабатываемый бактериями, что повысит эффективность очистки.
Перемешивание можно осуществить, включив и выключив колодец, в результате чего вода поднимается через обсадную трубу колодца, а затем позволяет ей падать обратно в колодец.
Техническое обслуживание устройства с перманганатом калия
Запасы перманганата калия необходимо периодически пополнять в рамках регламентного обслуживания. При использовании перманганата калия в скважине также может потребоваться периодическая обработка для растворения отложений железа и минеральной накипи. Такая обработка требует использования сильных кислот, поэтому обратитесь за консультацией к специалисту по очистке воды. Устройства и насосы для впрыска перманганата калия аналогичны тем, которые используются в системах хлорирования.
Особые указания по использованию перманганата калия
Использование перманганата калия требует тщательной калибровки, технического обслуживания и контроля. Перманганат калия чувствителен к экстремальным температурам и лучше всего работает при температуре от 50 до 72 градусов по Фаренгейту.
Колодезная вода примерно 55 градусов по Фаренгейту.
Перманганат калия ядовит и раздражает кожу, поэтому обращайтесь с ним осторожно и следите за тем, чтобы в очищенной воде не было избытка перманганата калия. Химическое вещество придает воде легкий розовый оттенок. После обработки вода должна быть бесцветной. Концентрированное химическое вещество должно храниться в оригинальной упаковке, в недоступном для детей и животных месте. Защищайте контейнеры для хранения от физических повреждений.
Вопросы, которые следует задать перед покупкой
Перед покупкой устройства для очистки воды проверьте воду в сертифицированной государственной лаборатории на наличие загрязняющих веществ. Это поможет вам определить, является ли перманганат калия эффективным методом лечения в вашей ситуации. Дополнительные сведения см. в разделе Вопросы, которые необходимо задать перед покупкой системы очистки воды.
Адаптировано из: Wagenet, L., K. Mancl, and M. Sailus. (1995).