Аммоний в воде - как очистить воду от аммония

Вода природных источников всегда содержит определенное количество примесей и растворенных соединений. Практически все из них несут опасность для здоровья человека при чрезмерной концентрации, содержание некоторых загрязнений и вовсе не допустимо в воде, предназначенной для питьевых нужд. Аммоний и аммиак в воде относятся к категории веществ, содержание которых строго регламентировано санитарными нормами, а превышение ПДК говорит о бактериальном загрязнении.

Как аммиак и ионы аммония попадают в воду

Аммиак - газ с резким запахом, который отлично растворяется в воде. Он активно выделяется в процессе разложения биологического азотсодержащего вещества. При растворении в воде аммиак переходит в ионы аммония. В зависимости от рН водного раствора растворенный газ аммиак NH₃ и ионы аммония NH₄⁺ находятся в динамическом равновесии. Так при рН = 6 - 8 преобладает форма аммиака, а при рН = 9 - 11 доминируют ионы аммония. Аммонийный азот активно вовлекается в синтез белковых соединений, являясь частью азотного цикла круговорота биологического вещества. Потому в небольших концентрациях соединения аммония всегда присутствуют в природной воде.

Источниками стихийного поступления и увеличения концентрации ионов аммония в природной воде являются сельскохозяйственные, хозяйственно-бытовые стоки, сбросы сточных вод предприятий химической, пищевой отрасли, атмосферные осадки. Попадая в природную систему ионы аммония в воде образуют соли, становятся частью сложных органических комплексов, попадают в состав коллоидных форм азотсодержащих соединений, взвесей. Сильные ливни, паводки ускоряют миграцию ионов аммония в природную среду, что может вызывать локальные загрязнения водоемов, скважин, колодцев и природных источников питьевого водоснабжения населенных пунктов.

Нормы, установленные ГОСТ, на содержание аммония в питьевой воде

В соответствии с требованиями СанПин 2.1.4.1074-01 ПДК аммиака и ионов аммония равна 0,0026 г/л или в пересчете на азот составляет 0,002 г/л. Присутствие иона аммония и аммиака в повышенной концентрации в поверхностном водном источнике или скважине небольшой глубины практически всегда говорит о попадании в воду канализационных стоков, остатков органических удобрений. Чаще всего такое явление наблюдается вблизи сельскохозяйственных угодий, очистительных комплексов, свалок, при нарушении целостности канализационной системы.

Аммоний в воде: чем опасен

Повышенное содержание аммонийных соединений придает воде неприятный запах и вкус. Разовое поступление в организм воды с высокой концентрацией аммиака и ионов аммония может привести к резкому повышению артериального давления. При регулярном употреблении для питья такой воды у человека нарушается солевой водный баланс, происходит нарушение окислительной функции крови с последующей гипоксией клеток. При накоплении угнетающего воздействия может развиваться тремор, отек мягких тканей, приступы тошноты и удушья, помутнение сознания, нарушается работа нервной и дыхательной систем.

Методы определения ионов аммония в воде

В домашних условиях присутствие аммиака и аммония в питьевой воде можно оценить только, если жидкость обладает слабо выраженным характерным запахом нашатырного спирта. Концентрация аммиака в нашатырном спирте составляет 10%. Если вода из-под крана имеет резкий запах аммиака, ее ни в коем случае нельзя употреблять внутрь, так как в этом случае сомнений нет по поводу многократного превышения ПДК иона аммония в воде.

В лабораторных условиях традиционной является методика определения ионов аммония в воде фотометрией с использованием реактива Несслера. Она же утверждена ГОСТ 33045-2014. Ионы аммония вступают во взаимодействие с тетрамеркуратом калия в щелочной среде (реактив Несслера). В результате химической реакции выпадает осадок соли основания Милона коричневого цвета, который переходит в коллоидную форму желтой окраски при низкой концентрации аммония.

NH₄⁺ + K₂HgJ₄ + KOH → [Hg₂N]J•H₂O

Диапазон измеряемой концентрации вещества составляет 0,05 - 4 мг/л. При исследовании образцов питьевой воды превышения верхней границы диапазона практически не бывает, однако если подобный случай имеет место, пробу разбавляют до допустимой концентрации.

Интенсивность цвета осадка прямо пропорциональна содержанию аммония в питьевой воде. С помощью фотоколориметра замеряют оптическую плотность раствора при длине волны 425нм. Количественно массовую концентрацию исследуемого компонента в пробе воды устанавливают после фотометрического исследования расчетным способом.

Другой метод обнаружения иона аммония в воде основан на взаимодействии аммиака с гипохлоритом и фенолом в присутствии нитропруссида натрия. Получаемый индофенол окрашивается в синий цвет. Далее измеряют его оптическую плотность и проводят необходимые расчеты. Чувствительность этого метода - около 0,1 мкг в анализируемом объеме.

Как удалить аммоний из воды

Существует несколько способов избавиться от ионов аммония в питьевой воде. Выбор метода зависит от концентрации вещества в данном водном растворе, присутствии иных загрязнителей, объема жидкости, подлежащей очистке. Самыми применимыми являются аэрация, ионообменное фильтрование, обратный осмос и обеззараживание воздействием хлора. Чаще всего методы комбинируют между собой, исходя из конкретных условий.

Аэрация

Способ пропускания воды через аэрационные колонки в первую очередь направлен на осаждение соединений железа, удаление марганца, связывания сероводорода. Но также он показывает хорошую эффективность при борьбе с избыточным содержанием иона аммония в воде. Физическая аэрация основана на летучести веществ, в данном случае аммиака NH3. Колонки наполняют зернистой загрузкой из гравия, кокса, кварца и т.д. В воде аммиак и ионы аммония находятся в динамическом равновесии. При использовании аэрации необходимо сместить это равновесие в сторону растворенного аммиака, т.е. довести рН раствора до 6 - 8. Поэтому очищаемую воду на входе в колонку подщелачивают гипохлоритом натрия NaOCl, перманганатом калия KMnO4 или гидроксидом натрия NaOH. Направляют поток очищаемой воды через аэрационную колонку, а в противоток ему пропускают воздух под давлением, нагнетаемым компрессором. Под действием кислорода воздуха аммиак улетучивается.

Ионообменные фильтры

Метод ионообменного фильтрования использует селективное поглощение заданных ионов материалом ионита. Это может быть монофункциональная ионообменная смола, ориентированная на поглощение только определенных ионов, но, как правило, применяют ионообменные загрузки, которые направлены на удаление сразу нескольких загрязнителей. Ионы аммония связывают на установках умягчения Na и Nа-H катионирования, однако степень осаждения в этом случае во многом зависит от количественного содержания в воде калия и натрия. В качестве сорбционной загрузки традиционно применяют природный цеолит, который на 90 - 95% удаляет аммоний из воды. Регенерацию цеолита осуществляют 5 - 10% раствором NaCl, который нейтрализуют после промывки слабым 2% раствором серной кислоты.

Обратный осмос

Обратноосмотические установки работают по принципу баромембранного разделения жидкости и позволяют задерживать от 65 до 99 % растворенных в воде соединений, включая аммиак и аммоний. В вопросе комплексного подхода к очистке воды от нескольких ионов, оказывающих друг на друга мешающее влияние, полупроницаемые мембраны не имеют равных. Под создаваемым давлением, водный поток разбивается на фильтрат, проникающий через мембранные капилляры, и концентрированный субстрат, собирающийся на мембране. Простота устройства аппаратов обратного осмоса позволяет проектировать установки промышленного масштаба и картриджи для повседневного использования в доме или квартире.

Обеззараживание с помощью хлора

Хлорирование - самый распространенный метод окисления и обеззараживания воды. В зависимости от количества активного хлора ионы аммония окисляются до монохлораминов и газообразного азота. Реагентами выступают гипохлориты натрия и кальция NaClO, Ca(ClO)2, Cl2. Расход хлора в зависимости от присутствия органических соединений варьируется от 5 до 12 мг/л. Дозировка активного хлора подбирается в каждом конкретном случае на оснований данных аналитического исследования проб воды.

2NH₄OH+ 3NaClO = N₂↑ + 3NaCl+ 5H₂O

4NH₄OH+ 3Ca(ClO)₂ = 2N₂↑ + 3CaCl₂+ 10H₂O

После перевода аммония в газообразный азот избыток хлора и его соединений убирают пропусканием водного раствора через фильтр с сорбционной загрузкой из активированного угля.

Вода без аммония - правильный выбор

Мониторинг содержания аммонийного азота в форме аммиака и ионов аммония необходим, когда речь идет о питьевом водоснабжении. Это касается и водопроводной воды, и особенно колодцев, скважин. В частности, следует обратить на этот аспект пристальное внимание при ближайшем расположении к источнику сельскохозяйственных угодий, ферм, полей, мест скопления мусора. Концентрация аммония, превышающая ПДК, может нанести существенный вред вашему здоровью, испортить трубы и оборудование в доме.

Мы предлагаем комплексный подход к подбору установок для очистки воды от аммиака и аммония, а также всех форм известных загрязнителей. Он включает исследование расположения объекта, определение качества воды природного или централизованного источника водоснабжения, анализ проб воды на соответствие ПДК по ГОСТ, подбор необходимого оборудования, полностью решающего проблемы очистки воды в каждом конкретном случае. У нас вы можете купить сорбционные, ионообменные фильтры, установки обратного осмоса, аэрационные колонки, аппараты хлорирования и озонирования.