Рейтинг лучших фильтров от нитратов, правила их установки и эксплуатации

Содержание в воде нитратов

Давайте разбираться, от чего могут быть нитраты в воде. Нитраты, или соли азотной кислоты, встречаются в поверхностных и подземных водах. Эти соединения отличаются хорошей растворимостью и диссоциируют с образованием аниона NO 3- . В 100 мл воды при 20 °C растворяется 87,6 г азотнокислого натрия (NaNO₃), 31,6 г азотнокислого калия (KNO₃) или около 200 г нитрата аммония (аммиачной селитры). С повышением температуры растворимость этих веществ повышается и при 100 °C достигает 176, 245 и 1024 г соответственно.

Все нитраты в чистом виде – хорошие окислители. При определенных температурных условиях (380 °C для NaNO₃) отдают один атом кислорода и превращаются в нитриты (MeNO₂). В растворе (при полной диссоциации) они теряют свои окислительные способности. Растворение азотнокислых соединений сопровождается интенсивным поглощением тепла, поэтому проходит медленно. Для ускорения процесса растворы подогревают, а чистые нитраты дозируют небольшими порциями.

Главной причиной, что вода из скважины с нитратами является сельское хозяйство. Нитраты принимают участие в круговороте азота, реагируют с органическими соединениями. В качестве удобрения для растений азотистые соединения способствуют росту их вегетативной части.

Еще одной причиной, почему в воде из скважины могут быть нитраты – горные породы. В природе встречаются естественные залежи нитратов. В Чили есть огромные залежи нитратина, а в Индии – нитрокалита. Эти минералы состоят преимущественно из азотнокислого натрия и азотнокислого калия. В настоящее время ведется промышленная разработка этих природных месторождений. Нитраты металлов также получают путем абсорбции окиси азота на карбонатах.

Вода с содержанием нитратов обусловлена попаданием аммиачной селитрой. Аммиачную селитру получают в результате реакции концентрированной азотной кислоты и безводного аммиака. Эта соль используется в сельском хозяйстве (в качестве удобрения) и в пиротехнике. Разложение нитрата аммония происходит по-разному в зависимости от условий:

• при температуре ниже 200 °C он превращается в газообразный диоксид азота с выделением тепла;
• при температуре выше 300 °C или при детонации в результате реакции образуются кислород, азот и вода.

Источники появления в воде

Водоносный слой загрязняется по ряду причин, одной из которых является сброс промышленных отходов.

Привести к повышению нитратов могут и другие факторы:

1. Поблизости сливается бытовая химия.
2. Рядом находится яма для отходов, общественный туалет, септик или баня.
3. На садовом участке проводится обработка растений с применением концентрированных азотсодержащих удобрений. Садоводы часто используют селитру для роста культур, это вещество содержит вредные соединения.
4. Возле гидротехнического сооружения находится место массового захоронения.

Почва насыщается нитратами, после чего химические соединения попадают в водоносные слои, а затем — в колодец.

Обратный осмос — основной способ очистки питьевой воды от нитратов

Обратный осмос представляет собой процесс прохождения растворителя через полупроницаемую мембрану из более концентрированного раствора в менее концентрированный. В водоподготовке используются селективные пленочные материалы, которые свободно пропускают молекулы воды и задерживают растворенные частицы. Чтобы растворитель проходил в направлении, противоположном прямому осмосу, со стороны более концентрированного раствора нужно создать давление, которое будет превышать осмотическое. Обратный осмос используется для очистки воды от нитратов, нитритов и других примесей.

Как отфильтровать воду от нитратов с помощью осмоса

Снизить повышенное содержание нитратов воде можно на промышленных и бытовых обратноосмотических установках. Эффективность системы зависит от:

1. Площадь мембраны. Чем она выше, тем больше производительность фильтра обратного осмоса. Полупроницаемую мембрану сворачивают в рулон, который помещают в цилиндрический корпус картриджа. Именно на ней задерживается большое количество нитратов в воде.
2. Рабочее давление. Картриджи большинства известных производителей работают в диапазоне от 3 до 60 атмосфер. В классификации мембран существует разделение на высоконапорные и низконапорные. Очищать воду от нитратов можно на установках со стандартным давлением.
3. Концентрация раствора. В процессе получения чистой воды (пермеата) в растворе перед мембраной растет концентрация солей, соответственно, повышается осмотическое давление. Это сопровождается снижением производительности системы. Когда осмотическое и рабочее давления выравниваются, процесс переноса воды через мембрану прекращается.

Для регенерации фильтра обратного осмоса концентрат смывают в дренаж некоторым количеством воды. Таким образом, работа фильтра состоит из двух стадий: фильтрации и промывки. Таким образом, вода с высоким содержанием нитратов (концентрат) впоследствии сбрасывается в дренаж.

Одна из важных характеристик обратноосмотической системы — соотношение чистой воды и концентрата. У высоконапорных мембран оно выше, чем у низконапорных.

Селективность обратного осмоса

Некоторые люди полагают, что из обратноосмотического фильтра для воды от нитратов выходит вода, не отличающаяся по составу от дистиллята. На самом деле, мембраны различаются селективностью к разного рода загрязнениям. Абсолютное большинство обратноосмотических фильтров на 100 % очищает воду от бактерий, вирусов, органических веществ, ионов тяжелых металлов, взвесей и коллоидных частиц.

С растворами солей дело обстоит иначе: «проскок» ионов нитратов и других веществ есть всегда, но, как правило, он небольшой. Большинство производителей мембран нормирует их селективность по хлориду натрия. Это исторически сложившаяся традиция: изначально обратноосмотические фильтры проектировались для обессоливания морской воды. Селективность большинства мембран по NaCl составляет 97 — 99 %. Однако в жесткой воде она снижается до 93 %.

Селективность по нитратам у обычных (неспециализированных) мембран составляет около 90 %, и она также может снизиться за счет влияния других растворенных солей на процесс фильтрации. Для большинства источников водоснабжения с повышенным содержанием азотнокислых соединений это достаточные показатели, позволяющие сделать их концентрацию значительно ниже ПДК. Существуют специализированные нитрат-селективные мембраны со степенью очистки до 99 %. Их применение оправдано только в случаях с экстремально высоким содержанием солей азотной кислоты.

Промышленные и бытовые фильтры обратного осмоса для очистки от нитратов

Существуют бытовые и промышленные фильтры обратного осмоса. И те и другие прекрасно справляются, если в воде много нитратов. Первые отличаются высокой производительностью и габаритами. В них используются высоконапорные мембраны и насосы, создающие высокие рабочие давления. Промышленная установка обратного осмоса обеспечит чистой питьевой водой большое количество абонентов, например, жильцов многоквартирного дома

Очень важно подавать в дома чистую воду, ведь повышенное содержание нитратов в питьевой воде приводит к различным заболеваниям

На рынке оборудования широко представлены бытовые обратноосмотические установки, которые покрывают потребности в питьевой воде для одной семь. Такие установки позволяют удалить нитраты в воде для одного питьевого крана. Они работают при сравнительно низких давлениях 2 — 3 атмосферы. Существуют картриджи, которые фильтруют воду уже при 11 атмосфере. В отличие от промышленных систем, работающих в проточном режиме, бытовые фильтры комплектуются накопительными емкостями.

Методы очистки воды

Самым надежным способом домашней очистки является установка систем водоочищения в жилых помещениях. В водопроводной воде азотные соединения могут присутствовать в форме аммиака и аммония. Наиболее эффективными технологиями для удаления нитратных примесей являются:

• водоочистка обратным осмосом;
• ионообменная очистка.

Водоподготовка оборудованием с обратным осмосом происходит с использованием мембранного нанофильтра без применения химических реагентов. Система устроена таким образом — через мембрану пропускаются чистые молекулы жидкости, а нитратные соединения задерживаются, а затем смываются в сточные воды. Помимо очищения от азотных примесей обратно осмотический метод позволяет:

• улучшить вкусовые качества воды;
• снизить содержание соли;
• устранить природные гуминовые соединения;
• повысить прозрачность жидкости;
• избавиться от меди, вымываемой из водопроводных труб;
• сократить концентрацию ионов железа, марганца, бария, солей тяжелых металлов;
• удалить микроорганизмы, вирусы, патогенные бактерии.

Установки с обратным осмосом избавляют жидкость от присутствующих примесей на 95-98%. Происходит глубокая комплексная подготовка качественной питьевой воды, которая безопасна для здоровья человека, сохраняет белоснежность сантехники и избавляет от накипи кухонную бытовую технику.

Стандартные осмотические системы, устанавливаемые в коттеджах и на дачах, очищают жидкость для приготовления пищи, бытовых, хозяйственных нужд.

Оборудование водоподготовки достаточно дорогостоящее и габаритное. Для городских квартир применяют небольшие по размеру и цене устройства для кухонной мойки. Следует учитывать, что устройства с обратным осмосом эффективно очищают воду не только от нитратов, вредных примесей, микроорганизмов, но и в некоторой степени ухудшают ее минеральный состав. Например, приводят к снижению концентрации полезных минералов калия, жизненно необходимых для здоровья.

Ионообменная водоочистка происходит с помощью анионообменных смол. Нитраты, попадая в воду, распадаются на ионы с отрицательным зарядом. Молекула селективной смолы содержит в себе положительно заряженные центры со слабо прикрепленными катионами хлоридов. Проходящая через ионообменный фильтр вода отрывает хлориды и запускает процесс прикрепления отрицательных ионов нитратов к молекуле. Таким образом происходит обмен токсичных нитратных соединений на безопасные для человека соединения натриевых хлоридов.

В процессе ионообменной очистки уменьшается жесткость воды. Это происходит по такому же принципу замещения ионов магния и кальция на ионы натрия. Если для водоподготовки используется баллонное оборудование, то периодически необходимо пополнять смолу таблетированной солью. В небольших моделях смоляные фильтры заменяются на новые обычной сменой картриджа. Для определения частоты пополнения смолы дополнительным реагентом и замены картриджа необходимо периодически брать пробу воды для измерения концентрации нитратов, осуществляя математические расчеты. Это главный недостаток применения ионообменного оборудования в домашних условиях.

Опасность нитратов в питьевой воде

Ущерб здоровью они могут нанести немалый:

• образование метгемоглобина в крови. Последствием является кислородное голодание. Из-за этого человек может испытывать вялость, быстро утомляться, страдать от головокружений. Если уровень опасного вещества составит 60% и более, возможны и очень серьезные последствия, даже летальный исход;

• понижение гемоглобина. Когда количество нитратов в воде повышено, нарушается функционирование сердечно-сосудистой системы. В некоторых ситуациях это может обернуться инсультом;

• проблемы с желудочно-кишечным трактом. Обычно это проявляется симптомами пищевого отравления;

• нарушение работы органов эндокринной системы. Пострадать от нитратов в жидкой субстанции может щитовидная железа, что нередко проявляется ее увеличением;

• заболевания зубов, ротовой полости. Последствия неприятные. Возможны разрушения зубов, их быстрая утрата.

Наиболее опасным употребление загрязненной жидкости является для детей, которым еще нет года. Их иммунная система очень слабая, поэтому организм легко накапливает токсины. Они способны привести к нарушению работы сердечно-сосудистой системы, задержке роста. Пострадать от проблемы могут и животные, у которых она способна спровоцировать заболевания различных внутренних органов.

Как влияет на здоровье присутствие в организме нитратов

Токсичные соли поступают в кровь при употреблении воды и принятии ванн (через поры). Нитраты относятся к 3 классу опасных веществ.

Влияние нитратов на здоровье организма.

Негативное воздействие на организм выражается в следующем:

1. Химические соединения вступают в контакт с гемоглобином и способствуют его замещению метгемоглобином. Это опасное вещество, не обладающее способностью насыщать клетки кислородом. Его активность приводит к гипоксии тканей. При низких концентрациях (менее 15%) наблюдается быстрая утомляемость, хроническое чувство усталости, при уровне более 60% наступает летальный исход.
2. Цепочка химических реакций в организме приводит к снижению уровня гемоглобина и развитию анемии. Ухудшается работа сердца и сосудов, нарушается кровоснабжение головного мозга.
3. Вследствие нарушенной транспортировки кислорода возникают головокружения, головные боли, эпизоды потери сознания. Может наблюдаться тошнота.
4. При высоких концентрациях соли азотной кислоты вызывают симптомы кишечного отравления, нарушают функции органов пищеварения. Отмечаются эндокринные расстройства, нарушается функция органов мочеполовой системы. Негативное действие затрагивает нервную систему.

Особенностью нитратных соединений является способность накапливаться в тканях организма. Это провоцирует развитие онкологических заболеваний, аутоиммунных реакций, разрушение зубной эмали.Большую опасность представляют высокие концентрации солей для детского организма. Нормы содержания химических соединений для детей в 4 раза ниже, чем для взрослых.

Как происходит очистка воды от нитратов

После проведения химического анализа воды и обнаружения в ней нитратов не стоит сразу отказываться от ее пользования. Современные методы процеживания способны быстро и эффективно удалять химические соединения, делая жидкость вновь пригодной для употребления.

Основные три способа, доказавшие свою эффективность:

Обратный осмос

Обратный осмос для очистки воды от нитратов.

В основе этой технологии лежит физическое свойство молекул воды проникать через полупроницаемую мембрану, в то время как более крупные частицы, включая соли азотной кислоты, остаются с противоположной стороны. Такие фильтры считаются высокоэффективными и не требуют дополнительного обслуживания, поскольку мембрана способна сама себя очищать. Это возможно благодаря используемому принципу перекрестного течения.

Данный принцип подразумевает, что часть жидкости движется по ходу водопровода, в то время как другая ее фракция следует в противоположном направлении, очищая полупроницаемую мембрану. Обратную тягу осуществляет специальная помпа с ограничителем течения, который контролирует количество жидкости, поступившей из скважины.

Из недостатков обратного осмоса выделяют следующие:

1. Неразборчивое процеживание всех микроэлементов. Мембрана препятствует не только нитратам, но также и другим минералам. Такая вода теряет свою пользу, приближаясь по химическому составу к дистиллированной жидкости.
2. Необходимость предварительной механической очистки воды перед ее поступлением в систему.
3. Высокая стоимость. Установка системы обратного осмоса под мойку – дорогостоящая процедура, из-за чего многие приобретают компактные установки, которых достаточно для питья и приготовления пищи.

Ионный обмен

Более простым решением будет приобретение фильтра на основе селективной смолы. Такая смола способна поглощать исключительно нитратные соединения, в то время как другие полезные минералы свободно через нее перемещаются. На молекулярном уровне смола представляет собой каркас, на поверхности которого располагаются отрицательно или положительно заряженные частицы. При прохождении воды через смолу происходит удаление нитратов с их замещением на другие полезные ионы.

Недостатком данного метода считается то, что он не подходит для больших объемов нитрированной воды. При перенасыщении смолы существует риск того, что нитраты с ее поверхности начнут проникать обратно в воду, поэтому возникает необходимость в регулярном контроле ее химического состава.

Регенерация материала осуществляется при помощи солевых таблеток. Этот процесс происходит автоматически за счет электронной головки, в которой запрограммированы циклы замены. Таким образом, происходит бесперебойное процеживание, что исключает попадание солей азотной кислоты в питьевую воду.

Цеолит – природный или синтетический минерал, обладающий высокой способностью поглощать примеси. Представляет собой молекулярное сито, пропускающее одни типы ионов и задерживающее другие за счет своей пористой структуры.

Благодаря кристаллическому каркасу, содержащему положительно заряженные ионы, цеолит эффективно очищает воду не только от нитратов, но и от тяжелых металлов, красителей, пестицидов и бактерий.

Объем пор различный и может достигать половины объема всего каркаса, что позволяет проводить избирательный отбор фильтруемых элементов. Этим обусловлено также то, что минерал не способен процеживать все типы жидкостей сразу. Таким образом, цеолиты, используемые в нефтеперерабатывающей промышленности, не подходят для воды.

Применение цеолита вместо кварца или песка позволяет увеличить скорость очистки и уменьшить ее себестоимость за счет сокращения числа реагентов. Использовать такие сита можно как в бытовом водопроводе, так и при употреблении воды из колодца. В колодцы нередко засыпают цеолит, чтобы избежать попадания в них солей тяжелых металлов.

Вне зависимости от выбранного способа очистки необходимо периодически проводить химический анализ жидкости.

Нитраты в воде и последствия приема

Нитраты в питьевой водеОбычно нитраты могут попадаться только в грунтовых и поверхностных водах. Более редким, но все же возможным вариантом являются неглубокие скважины, чья глубина не превышает 30 метров. В артезианских скважинах этой кислоты практически не наблюдается. Попадают вредные вещества в воду с полей (в равнинных частях страны азотная кислота встречается в гораздо больших количествах в питьевой воде), со стоков. Образовываются нитраты после грозовых ливней в полях. Есть несколько степеней токсичности нитратов, где первая степень – это непосредственно нитраты, вторая – образованные из них нитриты и третья – образованные из вышеперечисленных соединений нитрозамины.

Длительное употребление данных веществ ведет к развитию метгемоглобинемии (характеризуется недостатком кислорода в дыхательных путях, из-за чего постепенно развивается отдышка, а позже дыхательные пути могут совсем закрыться). Нитраты пагубно воздействуют не только на дыхательную, но и на сердечно-сосудистую систему, ЖКТ и иные органы. Данное вещество особенно опасно для детей. У маленьких детей ферментная система еще не сформирована, а потом организм просто не подготовлен к борьбе с подобными загрязнителями.

Как временный вариант многие рассматривают приобретение бутилированной воды.

Как понизить концентрацию нитрата

Если проверка аквариумной воды показала, что количество нитратов превышает норму, то нужно предпринять соответствующие меры. Стоит отметить, что способов уменьшения количества азотсодержащего вещества существует достаточно много. Ниже в таблице приведены самые распространенные и эффективные из них.

Как понизить концентрацию нитрата в аквариуме

Таблица. Способы понижения нитрата в аквариуме.

Способ
Описание
Аквариумный уголь

Уголь не убирает нитрат, а лишь впитывает «мертвую органику», которая в свою очередь провоцирует появление нитритов. Позже они преобразовываются в NO3. Средство недорогое, но эффективное.
Частичная смена воды
Для снижения уровня нитратов нужно частично заменять аквариумную воду. Примерно 25% раз в неделю

Также важно проводить очистку аквариума, удалять скопившийся мусор и частицы органики.
Посадка быстрорастущих водорослей
Нормализировать количество нитратов могут помочь специальные быстрорастущие водоросли. В процессе развития они постепенно поглощают химическое соединение

Приобрести водоросли можно практически в любом зоомагазине.
Блокаторы нитритов
Блокаторы считаются временной мерой, так как они не удаляют азотное вещество из аквариума, а лишь блокируют их. Но этого достаточно, чтобы провести соответствующие меры, например, подменить воду, улучшить фильтрацию и т. д.
Цеолиты
Основная функция цеолита заключается в глушении аммиака, который в итоге преобразуется в нитрат. Для большего эффекта при нитратной вспышке цеолиты следует использовать вместе с другими методами.

Важно! Новую воду необходимо очистить специальным фильтром перед заливанием в аквариум. В качестве альтернативы воду можно пропустить через смолу

Уголь для аквариума

Способы очистки воды от нитратов

Рассмотрим следующие виды очистки воды от нитратов, благодаря которым субстанция становится пригодной для пищевых и для других целей.

1. Метод обратного осмоса

Принцип действия данного метода основывается на использовании специальных полупроницаемых мембран, которые разделяют воду на две субстанции. Одна (растворитель) проходит непосредственно через мембрану, тогда как вторая (раствор) задерживается нею.

Таким образом, растворитель (вода) будет перетекать через мембрану до получения с одной стороны чистой воды, а с другой – раствора с вредными примесями. Очищенная вода в фильтрах обратного осмоса скапливается в баке, тогда как слив загрязненной осуществляется в дренаж.

Это один из наиболее инновационных, эффективных и продуктивных способов очистки воды от нитратов на сегодняшний день. Главное преимущество метода обратного осмоса заключается в непритязательной конструкции установки, простоте осуществления мероприятия и эксплуатации системы. Кроме того метод популярен из-за небольших габаритов системы и ее низких энергетических затрат.

Использование метода обратного осмоса оправдано при содержании солей нитратов, доходящих до показателя 40 г/л. Также его используют для снижения сухого остатка в воде.

2. Очистка ионообменом

Действие этого метода заключается в многоступенчатом фильтровании жидкости сначала через водород катионитный, далее НСО³— и, наконец, — ОН— либо СО³2-анионитный фильтр. Использование ионообменных установок является наиболее распространенным методом очистки воды от нитратов. Благодаря высокому качеству очистки, способ ионообмена нашел широкое применение, как в промышленном, так и в энергетическом секторе. Исходя из предназначения воды, процессы очистки различаются по степени сложности.

1. Первый этап очистки воды от нитратов подразумевает обмен содержащихся в воде катионов на водород-катионы, что происходит в водород-катионитных фильтрах. Происходит образование из анионов эквивалентного количества кислоты в отфильтрованной жидкости, которые были ранее связаны с катионами. Причем, образовавшийся в процессе разложения гидрокарбонатов, СО², в декарбонизаторах удаляется.
2. Второй этап очистки воды от нитратов напрямую связан с применением анионитных фильтров. Происходит обмен анионов образовавшихся кислот на ионы ОН-, которые и задерживаются фильтром. На чем процесс очистки воды от нитратов завершается.

В случае необходимой более глубокой очистки воды от нитратов используются установки от одно- до трехступенчатой, действие которых основывается на употреблении сильнокислотных водород-катионов. К примеру, в условиях энергетических и промышленных предприятий для подготовки воды может применяться:

• Одноступенчатая схема (фильтра: 1 катионитный и 1 анионитный).
• Двухступенчатая схема (фильтра: 2 катионитных и 2 анионитных).
• Трехступенчатая схема (фильтра: либо в одном совмещается катионит и анионит, либо применяются катионитный и анионитный отдельно).

К недостаткам одноступенчатой схемы относится применение значительного количества реагентов наряду с огромными затратами воды, используемой для промывки ионита от остатков раствора. Кроме того очищенная вода не отличается качеством, что, напротив, наблюдается с применением двух- и трехступенчатых схем.

Показания для очистки

К сожалению, «на глаз» определить содержание вредных веществ не получится. Единственное прямое назначение для фильтрации со 100% точным результатом – это показания химического анализа

Поэтому очень важно сдать образец в лабораторию. Но если такой возможности нет, можно провести достаточно эффективный способ в домашних условиях

Есть специальные тестеры, а также использование риванольной реакции.

Возьмите 1 мл питьевой жидкости, прибавьте к нему 1 мл физраствора и смешайте с 1 мл раствора из риванола. Для этого одну таблетку растворите в 200 мл 8%-й соляной кислоты, нагревая ее. Если полученный образец приобретает розовый цвет, то концентрация вредных веществ слишком высокая для употребления.