Как очистить воду от фтора в домашних условиях без фильтра

Обновлено: 27.01.2025

Фторирование воды – это добавление искусственным путем в водопроводную воду соединений, которые содержат фтор. Это делают для того чтобы повысить количество этого микроэлемента в воде до гигиенических норм. Сначала делают анализ воды, и если в ней низкое количество данного вещества, то ее фторируют.

Если фтор вместе с водой поступает в недостаточном количестве в наш организм, то это становится причиной развития кариеса и некоторых других нарушений. Если проводят фторирование воды, то это снижает заболеваемость людей кариесом и примерно на 30-40%. Существуют также средства дополнительного фторирования. К ним можно отнести фтористые капли или таблетки, которые назначают принимать с ранних лет. Но следует знать, что при повышенном содержании этого вещества может тоже возникнуть много разных нарушений. Одним из них является такое заболевания, как флюороз. По этой причине процесс фторирования питьевой воды строго контролируется и проводится только по определенным показаниям.

В одном литре питьевой воды должно находиться до 1 мг фтора, а в жаркие дни – до 0,6 мг (потому что увеличивается количество употребляемой жидкости, а вместе с ним и поступление фтора в организм).

Фторсодержащие реагенты чаще всего представлены кремнефтористым натрием и фтористым натрием. Эти вещества могут быть растворенными, а могут находиться в сухом виде. Фторирование питьевой воды должно проводиться под санитарно-гигиеническим контролем, регулярно должны проводиться лабораторные исследования проб жидкости. Именно с помощью таких исследований можно определить, сколько фтора находится уже во фторированной жидкости.

Это вещество можно обнаружить во многих соединениях. Однако в природе в свободном состоянии фтор практически не существует. Он имеет способность соединяться почти со всеми видами элементов. Такая способность фтора объясняется его самой высокой реакционной способностью и электроотрицательностью.

Данный микроэлемент в природе представлен соединениями, чаще всего с алюминием и кальцием. В природных водах фтор может находиться в некоторых соединениях. Подземные воды насыщены фторид-ионами намного больше, нежели поверхностные.

Стоит отметить тот факт, что в составе водопроводной воды фтор находится в предельно-допустимых нормах. Его избыток чаще всего можно определить в природных источниках.

Как очистить воду от этого микроэлемента?

Очистка воды от фтора может быть осуществлена такими способами:

Способ обратного осмоса.
Фильтрация с использованием органического сыпучего материала. Такой материал имеет химическое воздействие с анионом фтора. Это оксид магния, фосфат кальция, гранулированный мелкодисперсный оксид алюминия.
Фильтрация с помощью материалов, которые могут делать сорбцию из воды фторированных соединений. Такие сорбенты представлены ионообменными смолами, у которых есть определенная селективность относительно аниона фтора. Кроме этого могут использовать активированные угли, костная мука, модифицированные цеолиты.
Метод электрокоагуляции.

С целью защиты собственного организма от негативного воздействия избыточного количества фтора, можно установить специальные очистительные приборы. Самой опасной считается вода, которая добывается из глубоких скважин, потому что именно она чаще всего имеет несоответствие стандартам ГОСТа.

Перед выбором системы для очистки нужно изначально сделать полный химический анализ воды.

Качество воды, очищенной от фтора, зависит от того, какую вы выберете технологию очистки. Самыми эффективными являются паровые приборы очистки воды от фтора. Они способны удалять около 70-95% этого вещества. На втором месте по эффективности находится ультрафильтрация.

Фторирование питьевой воды – это действительно необходимый процесс, но только стоит знать о том, что он должен очень строго контролироваться, ведь в избытке фтор окажет не пользу для организма, а вред.

В РФ содержание фтора в питьевой воде занижено. Открытые водоемы имеют концентрацию меньше 0,5 миллиграммов в одном литре воды. Только Уральский и Подмосковные регионы характеризуются завышенным значением этого показателя – около 4,4 мл/л. Во многих стран СНГ и России началась активная фторизация воды. Сегодня технологии развиты не так хорошо, что бы быть внедренными во все районы. Многие ученые начинают оспаривать оправданность фторизации. Статистика указывает на снижение заболеванием кариесом, что говорит в пользу внедрения программы. Однако избыток фтора приводит к развитию серьезных заболеваний. Не всегда можно контролировать количество постигаемого фтора с разных источников. Отрицательное влияние внесение фтора в сточные воды, а потом и в водоемы, отмечено в экологической обстановке. Длительное воздействие повышенной концентрации пока не изучено.

Фтор в водоисточниках

На нашей планете фтор является распространенным элементом. Однако в свободном состоянии он встречается не часто. Фтор самый электроотрицательный и реакционный: реагирует со всеми веществами при любой температуре. В естественной среде он часто встречается в соединении с кальцием или алюминием. В промышленных целях используют плавиковый шпат, который содержит почти 50% фтора. Основная добыча ведется в России, США, Казахстане, Мексике.

В природных источниках воды содержание фтора объясняется его способностью легко растворяться. Концентрация может доходить до 100 мг/л.

Содержание фтора в воде из подземных источников обусловлено:

почвой и ее консистенцией;
геологические, физические и химические показатели района;
пористость породы;
температура;
кислотность;
глубина и др.

Более 25 мг/л фтора содержится в индийских, кенийских и южноамериканских водах. Почти все белорусские и российские подземные воды имеют более 1,5 мг/л, а большая часть украинских вод – менее 0,5 мг/л. Воды на поверхности земли имеют меньшую концентрация – до 0,3 мг/л. Исключением являются азербайджанские и казахстанские водоемы – до 11 мл/г.

Поступаемое в организм количество фтора зависит от рациона питания, качества питьевой воды и воздуха. Различный климат ведет к разному потреблению воды. Поэтому необходимо внимательно следить за ее очисткой. При использовании зубной пасты с фтором, в организм может попадать до 50 мкг фтора, а если полоскать зубы эликсиром – около 2 мг. Различные лекарственные препараты и фторсодержащий воздух могут значительно увеличить ежедневное потребление фтора.

Влияние фтора на организм человека

Основным источником фтора являются соли в питьевой воде и пищи. Они попадают в желудочно-кишечный тракт и переносятся кровью ко всем органам. Почти половина фтора оседает в костях и зубах. Постепенно кости освобождают лишний фтор, он с остальными солями выводится наружу. У детей и подростков оседает больший объем фтора, а отдается – меньше. Так же фтор аккумулируется в аорте в виде соединений с кальцием. Частым заболеванием является кальциноз аорты – атеросклероз.

В костях фтор накапливается из-за схожести с кальцинированными тканями. Фторид-ионы занимают место гидроксильных ионов в костях благодаря ионному обмену и рекристаллизации.

Кислотная среда пагубно действует на фторапатиты и ведет к их разрушению. Фтор сокращает костную резорбцию. Так же без него не образуются гидроксиапатиты, которые образуют новые кости.

Количество фтора в организме зависит от:

возрастной группы (до 55 лет его количество растет);
половой принадлежности;
типа кости.

В зависимости от возраста фтора должно быть 100-9700 мг/кг, а в зубах – 90-16000 мг/кг. Разные слои зубной эмали имеют различную концентрацию фтора.

Освобожденный костями фтор выходит через мочу. Для выведения фторидов необходимо от 1 недели до 8 лет.

Биогенное назначение фтора:

образование соединений с активаторами ферментных систем;
обмен витаминами;
может участвовать в образовании гормон щитовидной железы, что влияет на ее функциональность;

Фтор может быть не только полезным, но и вредным. Ион фториды – ингибитор ферментов и приводит к нарушению импульсов нервной системы. Одни врачи считают, что последствия избыточного воздействие иона фтора и ферментов быстро прекращается при снижении поступаемого фтора. Другие ученые говорят про серьезные необратимые отклонения в работе организма.

Влияние фтора на организм человека начали изучать еще в 1931 году. Было доказано, что дефицит фтора в питьевой воде (до 0,2 мг/л) приводит к значительному росту числа зубных заболеваний. Концентрация выше 5 мг/л является основным источником гиперфторирования человека. Особенно страдают от флюороза дети в период активного роста: зубы деформируются и меняют цвет, страдает скелет. Флюороз опорно-двигательного аппарата имеет три стадии. Первые две не проявляются внешне. Только рентгеновское исследование может показать деформацию формы и поверхности костей таза, позвоночника. Основными симптомами являются: болевые ощущения в суставах, мышечная слабость, расстройство желудка и кишечника, снижение аппетита. Со временем боль начинает носить постоянный характер, наблюдается кальциноз связок, остеопороз, острые шпоры на костях. Конечной стадией может стать соединение частей позвоночника, который изменяет форму человека. Если в организм каждый день будет поступать 20 мг фтора на протяжении 2 лет, то человек будет иметь флюороз уродующей стадии. Во многих африканских странах, а так же Китае и Индии большая часть населения имеет изменения в скелете.

Алюминиевое производство характеризуется высокой концентрацией фтора в воздухе и близлежащих водных источниках. У населения отмечается флюороз, нарушенная работа печени, сердечно-сосудистой системы.

В 1992 году на Аляске в питьевую воду дополнительно вводили фтор до полезной концентрации. Однако произошел сбой оборудования, что привело к потреблению воды с большим содержанием фтора более 6 месяцев. Пострадало около 300 человек. Это наглядный пример, что необходимо ответственно подходить к фторированию питьевой воды.

Сегодня полностью не изучено влияние фтора на организм взрослых людей и детей. Оптимальной концентрацией считается 1 мг/л. Такое количество помогает бороться с кариесом и не приводит к флюорозу.

Фторирование питьевой воды

Первый раз фторирование использовалось в 1945 году в США. Сегодня оно характерно 39 странам во всем мире. Фторирование питьевой воды поддержано многими медицинскими организациями.

Для фторирования воды используют фтораторные установки для коммунального водоснабжения. Для жарких стран рекомендуют содержание фтора – до 0,7 мг/л, а с умеренным климатом – до 1 мг/л. В нашей стране существует специальный ГОСТ 2874-90.

Основными причинами фторирования являются:

содержание фтора менее 0,5 мг/л;
повышенное количество заболеваний кариесом.

Для фторирования питьевой воды необходимо:

централизованный водопровод с насосными и водоочистительными станциями;
квалифицированные работники;
постоянная поставка фторсодержащего сырья;
финансовые ресурсы.

Плюсами фторирования воды:

охватывает большое количество людей вне зависимости от их желания;
доступно для бедных слоев населения;
снижение пародонта;
невысокая стоимость;
снижение затрат на содержание стоматологического персонала.

обязательно необходим централизованный водопровод;
экономически нерационально в малых населенных пунктах;
обеспечения безопасных условий труда персонала;
отсутствие выбора для человека;
тщательный контроль за работой оборудования и персонала;
исследования для определения необходимой дозировки.

В сельской местности или малонаселенных городах рекомендуют использовать фторобогащенную воду заводского производства. Так же популярны школьные программы фторирования воды, когда в бак с водой добавляют раствор фторида.

Очистка воды от фтора

Для снижения содержания фтора в питьевой воде используют несколько методов:

химический;
физический;
электролитный.

При химической очистки воды используют определенные реагенты. Часто это оксиды алюминия и магния. Ионы фтора и фторидов связываются и удаляются. Полную очистку питьевой от фтора это метод не гарантирует. Но он дешевый и возможен в промышленном производстве.

Электролитический способ применяют в качестве предварительной очистке. Он снижает износ фильтров и удаляет крупные загрязнения.

Фильтры с активированным углем являются дешевым способом очистки питьевой воды. Однако он будет эффективен только при частой замене. Наиболее приемлемый эконом вариант для домашней фильтрации.

Большую продуктивность имеют фильтры с обратным осмосом. Специальная мембрана не пропускает примеси и органику.

В промышленности удаления фторидов используют отстойник, в который погружают алюминиевые электроды. Совмещаются два метода очистки: электролитическая очистка и осаждение диоксидом алюминия фторидов. Дополнительно на электроды оседают медь, железо и др. вредные вещества.

Специалисты рекомендуют для дома использовать мембранные фильтры. Если необходимо фильтровать всю воду, то используют гибридную систему с несколькими степенями очистки. Допускается разделение потоков воды: для питья и для бытовых нужд. Внешние действие фтора не столь губительно, как внутреннее.

Человечество многие тысячелетия старалось обеззаразить питьевую жидкость, поступающую в дома из разных источников (реки, озера, индивидуальные колодца, пруды и т.д.). Некачественная питьевая жидкость являлась причиной возникновения эпидемий, уносящих миллионы жизней. Решить проблему удалось в начале двадцатого века с развитием химической отрасли методом хлорирования. Хлор нейтрализует негативное влияние бактерий и вирусов на здоровье человека. Однако, как показала практика, химический элемент способен накапливаться в организме, что, в свою очередь, приводит к появлению камней и песка в почках. Он убивает полезные бактерии в желудочно-кишечном тракте, является причиной возникновения различных аллергических реакций и в целом способствует ухудшению самочувствия. Кроме того, хлорирование не способно избавить человека от скопления глистов. В нашей статье мы расскажем вам, как можно очищать питьевую водопроводную воду из-под крана, способы очистки от хлора и других негативных веществ, фильтрации в домашних условиях без существенных материальных затрат.

Для чего необходим данный бытовой процесс

Люди устроены так, что поступающая жидкость в квартиры их устраивает, так как она не имеет неприятного запаха и коричневого цвета. Значит, можно продукт использовать по назначению – приготавливать пищу, стирать, купаться и т.д. Только некоторая сознательная часть общества относит образец для лабораторного исследования и по результатам которого стараются установить тот или иной фильтр. Остальные надеются на хорошую работу местного водоканала. Стоит отметить, что нам в наследство от Советского Союза досталась система водоснабжения, требующая серьезной модернизации. Устаревшие методы очищения и ржавые металлические трубопроводы не способствуют оздоровлению нации. На государственном уровне используется многоступенчатая система очистки:

Механическая удерживает мельчайшие частички песка, глины, ила и другие природные включения.
Хлорирование, а в некоторых продвинутых организациях, фторирование, приводит к нейтрализации возбудителей инфекции.
Обезжелезивание избавляет от ионов железа.

Но данные процессы не способны в полной мере удалить соли тяжелых металлов, пестициды, нитриты, радионуклиды и другие ядовитые вещества. А в наши дома поступает продукт с недопустимой концентрацией вредных химикатов.

Способы очищения (фильтрования) водопроводной питьевой воды в домашних условиях

Если вы не хотите тратиться на современное оборудование, мы расскажем как можно просто и эффективно почистить и профильтровать сырую воду в домашних условиях.

Отстаивание

Не самый лучший метод, так как не гарантирует избавление от тяжелых металлов. Единственное, чем хорош, так это нейтрализацией хлора. Для этого налейте питьевую жидкость в посуду нужного объема, желательно сделанную из стекла или пластика. Таким образом, вы сможете наблюдать процесс улетучивания хлористых соединений в реальном времени. Дайте отстояться в течение восьми часов. Рекомендуется употреблять ⅔ содержимого, а осадок вылить в канализацию. После использования необходимо каждый раз промывать емкость раствором уксуса или лимонной кислотой для удаления известкового отложения.

Кипячение

Фтор – один из наиболее реакционно-активных химических элементов и поэтому встречается на земной поверхности не в индивидуальном состоянии, а исключительно в виде соединений. Фтор широко распространен в природе и находится в минералах, рудах, почвах, атмосфере, природных водах, растительных и животных организмах (1-11). К наиболее распространенным фторсодержащим минералам относятся: селлаит (MgF2) – 61%; виллиомит (NаF) – 55%; флюорит (CaF2) – 49%; криолит (Na3AlF6) – 45%; бастнезит ((Ce, La) (CO3)F) – 9%; фторапатит (Са3(РО4)3F – 3-4% и др. (2, 4, 11). Повсеместное распространение растворимых фторсодержащих соединений в породах и почвах обусловливает наличие фтора в природных и подземных водах, используемых для питьевого водоснабжения. Известно, что в морской воде количество фтора находится на уровне 1,0 мг/дм3, а в большинстве поверхностных источников (реках, озерах, водохранилищах) оно значительно меньше и колеблется в пределах 0,3-0,5 мг/дм3 (1-5). Более высокое содержание фтора в некоторых поверхностных водоемах может быть следствием либо географического местонахождения, либо загрязнения техногенного или антропогенного происхождения. В подземных водах природная концентрация фтора изменяется от средних значений 1-15 мг/дм3 до очень высоких 35-50 мг/дм3 и зависит от геологических, химических и физических характеристик водоносного слоя, пористости и кислотности почвы и камней, температуры, действия присутствующих химикатов и т.д. (2-5, 7).
Доля подземных вод, служащих источником питьевого водоснабжения в разных странах, зависит от их обеспеченности водными ресурсами и качества последних. В разных государствах мира она различна и для некоторых значительна: Япония – 5%; Украина – 15-18%; США – 25%; ФРГ – 71%; Индия – 85% и т.д. (1-5, 9-11).
Обычно для централизованных систем питьевого водоснабжения используются мало минерализованные, бактериально чистые, отвечающие требованиям стандартов на питьевую воду, артезианские воды, подаваемые потребителю без очистки. Но в последнее время во всем мире в результате хозяйственной деятельности человека ухудшается качество не только поверхностных, но и естественно защищенных подземных вод.
Одним из показателей качества питьевой воды является содержание в ней фтора. Результаты многочисленных исследований свидетельствуют как об отрицательном, так и положительном влиянии фтора на организм человека (2, 4, 9, 10). Попадая в организм животных и человека, фтор вызывает такие необратимые заболевания как зубной и скелетный флюороз, оказывает токсическое воздействие на сердечно-сосудистую и центральную нервную систему, а также на работу печени, почек, щитовидной железы. В то же время при использовании питьевой воды с низким содержанием фтора наблюдается заболевание кариесом.
Согласно последним требованиям ВОЗ содержание фтора в питьевой воде должно находиться в пределах 0,5-1,0 мг/дм3 (12). В силу социально-экономических и географических причин в разных странах предельно допустимые концентрации фтора в питьевой воде колеблются вблизи этого диапазона: США – 0,6-0,9 мг/дм3 (2); Индия – 1,0-1,5 мг/дм3 (4); Украина – 0,7-1,5 мг/дм3 (6). Как отмечают авторы (2-5, 11), использование подземных источников для питьевого водоснабжения более чем в 20 развитых и развивающихся странах невозможно без удаления избыточных концентраций фтора. Проблема обесфторивания подземных вод, используемых для питьевого водоснабжения, актуальна и для Украины, поскольку количество фтора в её подземных источниках составляет в среднем 2,5-5,0 мг/дм3, достигая в некоторых областях, например в Полтавской (6), и более высоких значений (до 12 мг/дм3).
Все методы (2, 4, 5, 11), которые в той или иной степени, обеспечивают извлечение ионов фтора из воды поверхностных и подземных источников, можно разделить на четыре группы: осаждение и соосаждение (13-28); сорбционные (21,29-65); ионообменные (18, 66-71) и физико-электрохимические (72-97). В последнюю группу входят электрокоагуляция и мембранные методы: электродиализ, нанофильтрация и обратный осмос. Такое деление довольно условно, поскольку один и тот же механизм извлечения фтора и реагенты, ответственные за данный процесс, могут относиться к разным методам.

■ МЕТОДЫ ОСАЖДЕНИЯ И СООСАЖДЕНИЯ

Реагентами, наиболее часто используемыми в методах осаждения, являются соли кальция, магния, алюминия, железа, фосфатные соединения и др. Удаление фтора из воды обусловлено либо осаждением его в виде малорастворимых основных солей, либо сорбцией этих ионов на активных осадках соответствующих гидроксидов (2, 5, 11, 13-28).
Если содержание фтор-иона в исходной воде более 12-15 мг/дм3, то целесообразно провести предварительное известкование (не менее 1,5 мг оксида кальция на 1 мг фтора), позволяющее связать основную часть фтора во фторид кальция. Низкая растворимость Са(ОН)2 обусловливает большой расход реагента, поэтому чаще применяют либо смесь извести с хорошо растворимым хлористым кальцием, либо только последний (13-15). Однако, известкованием нельзя обеспечить требуемой для питьевой воды степени очистки из-за относительно высокой растворимости CaF2 (при 20ОС концентрация фтора 7,7 мг/дм3).
Метод осаждения – коагуляции, обеспечивающий извлечение фтора свеже сформированными осадками гидроксидов магния, алюминия, железа и трикальций фосфата, экономически выгодно использовать для поверхностных вод, осветляемых перед подачей в сеть, хотя в некоторых случаях их применяют и для подземных вод (2, 16-23). Для удаления 1 мг фтора (5, 14) требуется в среднем 2 мг-экв/дм3 солей магния (хлорид или сульфат магния и известь); 30 мг трикальцийфосфата (известь и ортофосфорная кислота) и 30-35 мг Al2O3 для сульфата алюминия, сода или известь для необходимого щелочного резерва. Коагуляцию желательно проводить во взвешенном слое. Окончательная доочистка воды завершается на фильтрах с различной загрузкой.
Широкое применение для обесфторивания подземных вод Индии, содержащих до 30 мгF/дм3, получил разработанный на основании многолетних исследований метод Nalgonda (16-21). Эта технология включает ряд процессов: смешение воды с коагулянтом (солями алюминия), известью (содой) и белильной известью; седиментацию коагулированной взвеси не менее 2-4 ч и фильтрацию через песчаные фильтры. Выбор соли алюминия (хлорида или сульфата) зависит от содержания этих анионов в исходной воде, чтобы не допустить превышения их допустимых пределов. Расход коагулянта определяется содержанием фториона и составляет в среднем 30 мг Al2O3/мг F. Добавление извести (или соды) гарантирует адекватную щелочность для эффективного протекания гидролиза коагулянта и предотвращения роста содержания остаточного алюминия в питьевой воде. Процесс удаления фторионов протекает по реакциям:

2Al3+ + 6H2O → 2Al(OH)3 + 6H+ (1)
F- + Al(OH)3 → Al-F complex + продукт неопределенного состава (2)
6Ca(OH)2 + 12H+ → 6Ca2+ + 12H2O (3)

Помимо фторидов (до 1,5 мг/дм3) удаляются мутность, цвет, запах, пестициды и органические вещества, микроорганизмы. Метод нашел применение для обесфторивания подземных вод в Кении, Танзании, Китае и ряде других стран (2, 4, 11, 20).
Для обеспечения населения небольших сельских общин качественной питьевой водой разработан метод IISc, который состоит в обработке воды окисью магния (в виде разбуренной породы), гидроксидом кальция и бисульфатом натрия (23). Извлечение фтора протекает протекает по реакциям:
MgO + H2O → Mg(ОН)2 (4)
2NaF + Mg(ОН)2 → MgF2 + 2NaOH (5)
Установлено, что для подземных вод с содержанием фториона от 2 до 5 мг/дм3 расход окиси магния составляет 0,8 г/дм3 при концентрации бикарбонатных ионов Технології водопідготовки та очищення питної води

Читайте также: