Что такое сухой остаток в воде? Как его удалить?

Вода - многокомпонентная динамическая система. К химическим параметрам качества водного раствора относятся общее содержание растворенных соединений или сухой остаток, рН, показатель щелочности, наличие газов, способность к окислению, присутствие сульфат- и хлорид-ионов, соединений азота в виде NH₄⁺, NO₂ ^– , NO₃ ^–, железа, щелочно-земельных металлов, следов токсичных и радиоактивных элементов. Окисляемость обусловлена присутствием органических составляющих, жесткость - концентрацией солей Ca и Mg, а сухой остаток - содержанием в воде растворенных соединений. На физико-химический состав водного раствора в природной среде существенно влияют организмы растительного и животного происхождения: вирусы, бактерии, водоросли. Высокая степень минерализации воды портит ее вкусовые качества, придает горький, соленый вкус, не утоляет жажду, нарушает водно-солевой баланс организма, работу пищеварительной, сердечно-сосудистой системы. Для доведения параметров до нормативных потребительских показателей воду из источников очищают. Системы очистки воды от сухого остатка применяются на промышленных предприятиях и в частных домах.

Что такое сухой остаток воды

Сухой остаток воды - это концентрация в водном растворе неорганических ионов и некоторых органических соединений. Часто сухой остаток путают с минерализацией воды. Оценить содержание минеральной составляющей можно взвешиванием сухого остатка при выпаривании, количество органических веществ может показать потеря веса при прокаливании выпаренного содержимого пробы.

Сухой остаток воды - это содержание всех растворенных веществ, основная доля которых приходится на Mg²⁺, Na⁺, K⁺, Ca²⁺, HCO₃^–, SO₄^2–, Cl ^–. Превалирующий анион в водном растворе определяет его гидрокарбонатную (карбонатную), хлоридную или сульфатную природу, а по преобладающему катиону вода может быть магниевой, натриевой и кальциевой. Остальные ионы встречаются в небольших концентрациях, но также оказывают влияние на свойства воды. По количеству солей в водном растворе определяют общий процент его минерализованности М. Формула сухого остатка воды:

М = Ʃ Кат + Ʃ Ан,

где Ʃ Кат - суммарное число катионов, мг/л; Ʃ Ан - суммарное число анионов, мг/л.

Классификация вод по содержанию сухого остатка

С учетом степени минерализованности (сухому остатку) воду делят на:

• пресную - до 1 г/л солей;
• минерализованную - от 1,1 до 25 г/л;
• с морской соленостью - от 20 до 50 г/л;
• рассол - свыше 50 г/л.

Норма сухого остатка в питьевой воде

Выбор и оценка качества источников для питьевого водоснабжения должны производиться в соответствии с условиями, определенными в ГОСТ Р 51232-98, СанПиН 2.1.4.1074-01, СанПиН 2.1.5.980-00. Сухой остаток воды должен быть меньше или равен нормам ПДК. Вода должна быть эпидемиологически безопасной, с безвредным биохимическим составом и обладать определенными органолептическими показателями.

ПДК сухого остатка в воде для питьевого водопотребления не должна превышать 1 г/л, что соответствует пресной воде. Верхний порог в 1,5 г/л может быть определен в некоторых случаях для отдельной системы с учетом санитарной обстановки в конкретном населенном пункте.

Для сохранения здоровья врачи рекомендуют использовать воду для питья с суммарной степенью минерализации 0,25 - 0,45 г/л. При содержании сухого остатка в концентрации 0,2 г/л и менее вода приближается к дистиллированной, ее вкусовые качества удовлетворительны. Показатели минерализованности выше 0,6 г/л считаются завышенными, но вода пригодна для использования в бытовых целях.

На что влияет сухой остаток воды

Повышенное содержание сухого остатка в питьевой воде влияет на протекание биохимических реакций в клетках и может вызывать функциональные нарушения в работе органов и систем организма.

Вода, которая содержит сухой остаток выше 1 - 1,5 г/л нарушает солевой баланс, повышает гидрофильность тканей. Задержка жидкости в организме негативно сказывается на работе сердечной мышцы, может способствовать развитию ишемической болезни, нарушений сердечных ритмов.

Содержание сухого остатка для питьевой воды, а именно Соли Mg усиливают перистальтику кишечника, меняют активность желез внутренней секреции желудка, могут вызвать расстройства пищеварения. Длительное питье воды с высокой концентрацией минералов в составе способствует развитию мочекаменной болезни, нарушению в работе желчевыводящих путей.
Показатели сухого остатка в воде также не должны быть ниже нормы. Низкая минерализация воды с показателями меньше 0,3 г/л может стать причиной дефицита Ca и Mg, следствием которого будет повышенная ломкость костей, артриты, нарушения работы опорно-двигательного аппарата.

Определение в воде сухого остатка

Существует несколько методов определения содержания сухого остатка в питьевой воде. Сухой остаток водного раствора в основном определяют методом гравиметрии. Пробу воды предварительно подвергают фильтрованию для отделения взвешенных примесей. Методика определения сухого остатка в воде установлена в ГОСТ 18164-72.

Если анализ по сухому остатку в воде осуществляют сразу после взятия водной пробы, применяют метод выпаривания. Пробу воды подвергают испарению на водяной бане. После удаления видимой воды фарфоровую посуду с сухим остатком сушат в термостате при 108 - 111°С до постоянной массы.

Методика определения сухого остатка воды в лабораторных условиях

Результат измерения сухого остатка воды высчитывают по отношению разности массы чашки с сухим остатком и массы пустой посуды к объему пробы водного раствора, взятого для анализа. MgCL₂, CaCl₂ гигроскопичны и подвергаются гидролизу во время проведения анализа, кристаллогидраты CaSO₄, MgSO₄ трудно отдают воду, что меняет результаты исследования в сторону завышенных показателей.

Для нивелирования этих эффектов к пробе в ходе выпаривания добавляют химически чистый Na₂CO₃. В результате CaSO₄, MgSO₄ переходят в безводные CaCO₃, MgCO₃. Воду из кристаллогидратов Na₂SO₄ удаляют сушкой при 140 - 190°С.
Когда отобранный водный раствор хранится некоторое время перед химическим определением сухого остатка, используют методику с добавлением 1% раствора Na₂CO₃. Фарфоровую лабораторную посуду предварительно высушивают до постоянного веса при 140 - 160°С. Отобранную воду выпаривают. Вместе с внесением последней части водной пробы добавляют столько 1% Na₂CO₃, чтобы масса соды была в 2 раза больше ожидаемой массы сухого содержимого. После тщательного перемешивания стеклянной палочкой, остатки Na₂CO₃ смывают дистиллированной водой в лабораторную посуду с выпариваемым раствором. Сухой остаток с содой просушивают при 140 - 160°С до постоянного веса. Величину сухого составляющего вычисляют по отношению разности массы чашки с сухим содержимым и веса пустой чашки и добавленного Na₂CO₃ (1 мл 1% раствора содержит 10 мг вещества) к объему взятой пробы воды.

Как убрать сухой остаток из воды

Полученные в ходе химических анализов показатели имеют практическое применение при выборе метода достижения оптимального уровня минерализации питьевой воды. Процессы очистки воды от минерализации и сухого остатка отличаются процентом их извлечения:

• убрать сухой остаток из воды с помощью обессоливания: концентрация ионов уменьшается до значений, соответствующих содержанию их в дистилляте;
• уменьшить сухой остаток воды опреснением: показатели снижают до ПДК в воде для хозяйственно-питьевых целей.

Методики снижения превышений сухого остатка в воде с помощью обессоливания и опреснения разделяют на два класса:

• с переходом в другое агрегатное состояние (дистилляция, нагревание воды выше критической точки (350°С), заморозка, газогидратная методика);
• с сохранением жидкой водной фазы (электродиализ, ионообменный метод, экстрагирование, обратный осмос).

При концентрации минеральных ионов в воде до 1,6 - 2,1 г/л рекомендуется применять ионообменные фильтры для воды от сухого остатка, более 9 г/л - дистилляцию, замораживание или обратный осмос, 2,3 - 12 г/л - электродиализ, гиперфильтрацию.

Как удалить сухой остаток из воды с помощью обратного осмоса

К современным и эффективным методам очистки воды от сухого остатка относится обратный осмос. Суть методики состоит в пропускании воды сквозь полупроницаемые мембраны, которые способны задерживать практически все растворенные в ней соединения. Обратный осмос позволяет полностью убрать сухой остаток в воде.

Селективность набухающих мембранных элементов объясняется проявлением особых свойств жидкостей в капиллярах, которая снижается с увеличением концентрации раствора.

Установки обратного осмоса отличаются простотой оборудования, надежностью и экономичностью. Основными составляющими являются насосы и картриджи с полупроницаемыми мембранами. Они могут иметь промышленные масштабы для обслуживания предприятий, мест общепита, или устанавливаться в отдельном офисе или квартире под раковину. Если у вас превышение сухого остатка в воде пора задуматься о системах обратного осмоса бытового или промышленного назначения.

Мембраны изготавливают из полимеров, пористого стекла, графита, металлической фольги. По типу мембран обратноосмотические установки бывают с плоскими камерами, трубчатыми элементами, полыми волокнами, рулонные.

Что важно знать про фильтры для сухого остатка в воде

Мало знать, как убрать сухой остаток в воде, важно понимать принцип действия обратного осмоса и его слабые места. Мембраны чувствительны к хлорсодержащей органике, крупным взвешенным частицам. Для сохранности мембранного элемента устанавливается механический фильтр грубой очистки или узел предочистки воды перед мембранным элементом и фильтр на угольной основе для удаления органических соединений Cl. Количество взвешенных примесей в воде, поступающей в мембрану, не должно превышать 0,55 мг/л.

Удаление сухого остатка в воде может привести к дефициту полезных элементов. Минерализующие картриджи - еще один важный элемент, который насыщает воду потерянными на мембране минеральными компонентами, но в нужном количестве и полезными соединениями Ca, Mg, K, Na.

Как уменьшить сухой остаток в воде знает Diasel

Мы предлагаем обратноосмотические установки различной комплектации, мощности и производительности, которые отлично справятся с превышением сухого остатка в воде. Картриджи в аппараты обратного осмоса подбираем с учетом физических, биохимических показателей воды после проведения соответствующих аналитических измерений. Получить подробную консультацию по системам очистки с помощью методики обратного осмоса и сделать заказ можно по телефону 8-499-391-39-59 или электронной почте info@diasel.ru. Оформление заказа также возможно через форму обратной связи на сайте.