Двухвалентное железо

Обезжелезивание и деманганация воды. Как убрать железо из воды?

Обезжелезивание — удаление железа и марганца из воды — это сложная задача для быта и производства. Нет универсального метода на все случаи, который был бы при этом экономически оправдан на всех объектах. Если бы он был — мы бы все о нем знали. Однако, методов много и каждый из них применим в определенных пределах и, конечно, имеет свои недостатки. Большинство людей пишут мне: «Павел, железо в воде. Фирмы предлагают разные методы от 30 до 150 тысяч рублей. Кому верить? Что делать?»

Ну, тут есть два путя, либо платить солидной фирме сколько скажут, скорее всего сумма будет очень большая. Либо решать вопрос с умом — самообразовываться. Теоретически подготовиться к решению своих задач.

Читать учебники по водоочистке трудно — их много и они почти все написаны в 60-х годах прошлого века в то время, когда индивидуальных систем очистки воды еще не было, а были крупные районные и поселковые станции. Штудировать форумы тоже тяжело — слишком много флуда, ругани, информация очень противоречива.

Меня зовут Павел Куркин. Я занимаюсь водоочисткой больше 5 лет, работал в фирмах, сейчас работаю на себя, веду блог ochistkavodi.ru и видеоблог youtube/Samopalych о водоочистке. За консультацией обращайтесь, это бесплатно, контакты даны в соответствующем разделе. Я создаю информационный ресурс по водоочистке, чтобы пролить, так сказать, свет на все темные углы этой нехарактерной для повседневной жизни сферы бытовых вопросов.

Итак, давайте разбираться… что же такое обезжелезивание воды и… Как убрать железо в современных российских реалиях 2016г?

Для начала определимся с понятиями. Железо в воде. Есть железо общее (по нему делают анализ обычно), есть железо растворенное (двухвалентное), есть железо нерастворенное (трехвалентное), т.е. как бы в виде частиц. Мы видим эти частицы как цветность и мутность воды, так же, как хлопья или слизь оранжевых и красных оттенков. Это гидролизованная ржавчина, гидроксид или гидроокись. Называют по-разному. Иногда «железо» в воде может быть черным — это уже продукты метаболизма бактерий. Так называемое органическое железо.

Признаки железа в воде:

• Запах. Конечно! Мы все знаем запах железа с детства, когда на руках оставался запах металла после турника и качелей.
• Вкус. Вкус железа трудно спутать с чем-то еще. Попробуйте воду на вкус и вы поймете есть в ней железо или нет.
• Мутность. Вода бывает мутной от окислившегося железа. Обычно эта мутность довольно стабильна и не хочет осаждаться.
• Цвет. Красноватые, рыжеватые оттенки — признак окисления железа в воде.
• Осадок. Когда реакция окисления железа завершится — железо выпадет в осадок на дно емкости, вода снова станет прозрачной.

Рыжие несмываемые следы на сантехнике — самый верный признак необходимости удаления железа из воды.

Железо, как и другие металлы, например марганец, в бытовой водоподготовке удаляются несколькими различными методами. Перечислим их в порядке актуальности:

1. Окисление и последующая фильтрация «твердых» фракций
2. Окисление и фильтрация пиролюзитом (MnO2)
3. Ионный обмен (умягчение)
4. Обратный осмос (опреснение, обессоливание)

Я подготовил для Вас коротенькую таблицу для сравнительного анализа методов, применяемых в бытовой водоподготовке.

Метод удаления железа	Стоимость оборудования	Стоимость эксплуатации	Скорость фильтрации
Окисление + Фильтрация	$$	$	ХХХ
Окисление пиролюзитом	$	$	XX
Умягчение	$$	$$	ХХ
Обратный осмос	$$$	$$	Х

Выбор метода обезжелезивания зависит от множества различных факторов, таких, например как:

• требуемый объем чистой воды в час и в сутки,
• содержание железа, марганца, сероводорода в исходной воде
• pH (водородный показатель) — чрезвычайно важный параметр
• перманганатная окисляемость
• другие загрязнения воды

Основополагающий фактор, конечно — это экономическая целесообразность, а в случае частного загородного жилья — кошелек хозяина. В таблице выше я сравниваю начальную стоимость метода обезжелезивания и стоимость последующей эксплуатации по отношению к получаемому объему чистой воды.

Так, например, окисление (промежуточная емкость, аэрация или дозация гипохлорита) с последующей фильтрацией — это способ требующий вложений. Оборудование аэрации стоит от 650$, обезжелезиватель от 250-400$, но мы получаем МНОГО воды 1-2 и более кубов в час, десятки кубов в сутки, количество ограничено в основном объемом загрузки (диаметром и толщиной слоя).

ПРИМЕР: для сорбентов АС/МС допустимая скорость фильтрации до 20м/ч при диаметре колонны в 13 дюймов (площадь круга = 0,08м получаем не менее 1,6 м3 воды в час и примерно 37 кубов воды в сутки (час кладу на пару промывок). Среднее потребление большого дома 1,5-2 м3/сутки.

Итак, рассмотрим различные методы удаления железа:

Окисление и последующая фильтрация.

В зависимости от количества кислорода, растворенного в воде железо может находиться в:

• двухвалентном Fe(OH)2 растворенном и
• трехвалентном Fe(OH)3 нерастворенном состоянии…

Которое в свою очередь можно разделить на коллоидную форму — золь трехвалентного железа (выглядит, как мутная вода) и крупные хлопья, способные выпадать в осадок.

Суть метода ОКИСЛЕНИЯ заключается в том, чтобы перевести железо из растворенного (двухвалентного Fe(OH)2) состояния в «твердое» нерастворенное трехвалентное Fe(OH)3 за счет присоединения к молекуле железа еще одного иона OH. В этом случае железо, а так же многие другие вещества (марганец, сероводород, органика) не может больше оставаться в растворенном виде и образует относительно крупные образования молекул — коллоиды и более крупные частицы, которые могут быть удалены механически — отфильтрованы.

Поскольку в глубинных скважинах кислорода в воде практически нет, то вода, содержащая большую концентрацию растворенных металлов выходит на поверхность абсолютно прозрачная и, поимев контакт с воздухом, мутнеет, либо окрашивается в оттенки рыжего через некоторое время (от получаса до суток). А еще через какое-то время (1-3 суток) может снова стать прозрачной и безвкусной, на дне образуется осадок.

Мутность измеряют специальным прибором, используя единицу измерения ЕМФ для определения мутности воды

Из колодцев, поселковых водопроводов и открытых источников вода часто идет мутная, что говорит о содержании в воде различных взвесей (окисленных до трехвалентного состояния металлов, органических веществ, песка, глины) в виде коллоидных частиц — слишком мелкие, чтобы видеть глазом, но достаточно крупные, чтобы мешать прохождению светового потока. Это происходит из-за повышенного содержания кислорода в такой воде. Вода растворяет в себе газы при определенных физико-химических условиях. Если поместить воду в открытую емкость, со временем количество растворенного кислорода, в такой воде установится в зависимости от температуры, и парциального давления. Тоже самое касается и цветности воды. Кислород обладает способностью к диффузии — проникновению сквозь стенку трубы в воду. Поэтому длинный водопровод часто несет в себе мутную воду, если вода изначально железистая.

Методы окисления, используемые в быту и на мелких производствах:

• Открытая емкость. Суть процесса — разбрызгать (аэрировать) воду над емкостью, в которой она накапливается в количестве достаточном для прохождения процесса окисления металлов и выхода сероводорода, либо остаточного хлора. Далее следует насос второго подъема, который забирает воду с поверхности воды в емкости и заталкивает ее снова в трубу, по которой вода подается на фильтр, например обезжелезиватель. Почитать больше…
• Напорная аэрация. Воздух подается в водопроводную трубу с помощью компрессора под напором, превышающим напор воды. Далее, для разделения воды насыщенной кислородом от пузырьков (нерастворенного воздуха) используется колонна аэрации. Это пустой баллон с системой трубок внутри. Вода забирается на обезжелезиватель со дна емкости. В верхней части баллона есть воздухоотводная трубка длинной в четверт высоты баллона. На ее длину формируется воздушный пузырь. Чтобы вода не выбрасывалась из колонны используется воздухоотводный клапан с поплавковым механизмом, выпускающий наружу только воздух. Компрессор приводится в действие реле протока, установленным после системы водоочистки. Почитать больше…
• Дозация гипохлорита. Гипохлорит NaClO — активное вещество, охотно отдающее кислород для окисления всего, что может быть окислено. Рабочий раствор подается в водопровод с помощью насоса-дозации. Далее возможно наличие контактной (пустой) емкости, в которой жидкость задерживается для продления реакции окисления. В любом случае затем вода подается на фильтр (обезжелезиватель). После обезжелезивателя как правило устанавливают угольный фильтр, который может так же выполнен в виде колонны загруженной активированным углем. Почитать больше…
• Озонирование воды. Озон — очень активный окислитель. Он производится генератором озона и подается в водопровод. Реакции окисления с озоном происходят быстрее, но стоимость оборудования делает не актуальной установку такого оборудования для бытовой водоочистки.

Вне зависимости от того каким именно методом были окислены металлы и сероводород, растворенные в воде следующей ступенью водоочистки идет фильтрация. Отфильтровать частицы можно и с помощью очень мелкой сетки (мембраны) и с помощью нетканых полипропиленовых картриджей. Но эти методы не эффективны, потому что частицы окисленных металлов слишком малы — пол мкм, в том время, как сетка самого мелкого полипропиленового фильтр имеет ячейку 1 мкм.

В современной бытовой водоочистке фильтрация происходит с помощью напольных засыпных фильтров колонного типа с механизмом промывки загрузки, установленном сверху на баллоне.

Загрузкой называют все зернистые компоненты, которые засыпаются в колонну фильтра через верхнее отверстие (единственное в баллоне). Загрузка имеет свой срок службы, который может быть от 3-х до 10 и более лет.

Механизм промывки может быть автоматическим, либо ручным. Загрузка (кварцевый песок, сорбент, различные гранулы) промывается периодически, раз в несколько дней. На промывку загрузки в среднем уходит 200-500л воды (для бытовой системы на дом). Все стоки с обезжелезивателя вне зависимости от метода окисления воды могут быть направлены в септик или станцию аэрации типа «Топас». Да, это совершенно безопасно для септиков и станций аэрации.

В качестве корпуса фильтра используются композитные легкие баллоны (они же колонны, емкости) стандартных типоразмеров от 08 до 18 дюймов в диаметре. Они так же различаются по высоте от 35 до 65 дюймов. Есть баллоны и других размеров, но для наших целей они не актуальны. Под конкретные задачи водоочистки подбирается подходящая колонна — нужных диаметра и высоты.

Таблица типоразмеров баллонов, используемых в бытовых системах водоочистки:

Размер баллона	Высота/диаметр, мм	Вес пустого баллона, кг	Объем корпуса, л	Объем загрузки, л
0844 горловина 2,5″	1122/215	5	32	25
1035 горловина 2,5″	903/257	8,63	39	26
1044 горловина 2,5″	1130/257	9,10	51	34
1054 горловина 2,5″	1390/257	9,30	63	42
1252 горловина 2,5″	1342/308	10,00	97	65
1344 горловина 2,5″	1142/334	9,50	86	57
1354 горловина 2,5″	1400/334	10,40	104	70
1465 горловина 2,5″	1679/360	15,25	150	100

Фильтрация воды в колонных фильтрах обезжелезивания происходит при прохождении воды сквозь загрузку сверху вниз. Основные загрязнения (крупные частицы) осаждаются на поверхности фильтрующего слоя, более мелкие фракции, в том числе коллоиды сорбируются в средних и нижних слоях. Кроме того многие загрузки обладают каталитическими свойствами, то есть ускоряют и усиливают реакцию окисления и выпадения в осадок загрязнений воды, в таком случае все, что было выделено из раствора в твердую фракцию задерживается в толще загрузки. Есть еще более интересные загрузи, обладающие АВТОкаталитическими свойствами, т.е. они самостоятельно без участия внешнего окислителя удаляют растворенные вещества, но об этом поговорим позже.

Более продробно устройство фильтра описано в этой статье…

Клапан управления обезжелезивателем PENTAIR 363

Сверху на фильтре устанавливают клапан управления.

Клапан управления представляет собой систему каналов, по которым движется вода, запорный механизм, направляющий воду по нужному на данном этапе цикла каналу и блок управления с электроприводом для автоматического клапана, либо ручку для ручного переключения режимов для ручного клапана управления.

Фильтры бывают трехцикловые для безреагентных обезжелезивателей, либо пятицикловые для реагентной промывки. Реагентная промывка — это не просто взрыхление загрузки, а пропускание через загрузку реагента (например, раствора перманганата калия) для более глубокой очистки загрузки и восстановления ее каталитических свойств.

Переключая режимы с помощью ручки, либо автоматически за счет электронного блока управления мы организуем промывку фильтра.

Во время промывки фильтра вода не поступает к потребителю, а выбрасывается в дренаж (канализацию).

Промывка происходит в несколько этапов, там есть свои важные нюансы. Рекомендую изучить данный материал.

После завершения очередной промывки фильтр снова готов к работе. Загрузка фильтра при правильной эксплуатации обычно «живет» (работает) от 3-5 лет.

Окисление и фильтрация пиролюзитом (MnO2).

Этот метод прекрасно подходит для удаления небольшого количества двухвалентного железа Fe(OH)3 в простых условиях и для небольшого расхода воды. Высокий pH, отсутствие органики и сероводорода в воде — обязательные условия. Суть метода в том, чтo мы окисляем железо с помощью волшебного компонента загрузки фильтра без аэрации, без дозации, без озона, без реагентов — только обезжелезиватель с загрузкой: сорбент + пиролюзит.

Пиролюзит — это природный минерал. Диоксид марганца. Его применяют для производства батареек. Из него делают марганцовку (KMnO4) и вообще он довольно широко применяется в химической промышленности. В водоподготовке пиролюзит MnO2 используется, как каталитический материал удаления железа, марганца, органический соединений, сероводорода, потому что пиролюзит является неплохим окислителем.

Пиролюзит в водоподготовке — материал уникальный. Почти все каталитические материалы сделаны с использованием пиролюзита:

BIRM — это легкий сложнопористый алюмосиликат с нанесением пиролюзита в качестве наружнего каталитического слоя. Идея — супер, но живет не долго и боится органики.

Greensand Plus — кварцевый песок с нанесением пиролюзита на поверхность крупиц. Работает только при постоянной дозации гипохлорита или промывке марганцовкой.

МЖФ, МСК, Pyrolox, Сорбент МС и множество других материалов — все это сделано с применением пиролюзита.

Обезжелезиватель на пиролюзите. Умягчитель — опция. Его может и не быть.

При этом пиролюзит — это минерал, содержащий 75-95% MnO2, он поставляется гранулированным, подходящей фракции. Дешевый, но очень тяжелый. Для его промывки требуется быстрый поток воды. Чем больше диаметр колонны, тем больше требуется давление в системе для создания потока нужной скорости для ожижения загрузки.

Однако, пиролюзит можно использовать, как реагентную добавку к сорбенту МС для удаления без окисления небольшого количества железа и марганца. У Вас одна колонна — обезжелезиватель с загрузкой — сорбент + пиролюзит. Без реагентов. Без аэрации или другого вида окислителя. Эта система в некоторой степени уникальна. Никакой другой материал, кроме пиролюзита не способен годами окислять металлы растворенные в воде без активного окисления или реагентной регенерации. Потому что мы используем не продукты, содержащие пиролюзит (BIRM, Greensand, МЖФ и т.п.), а собственно, сам пиролюзит. В процессе эксплуатации он практически не расходуется, может немного «пылить» — давать серую воду — истираясь вымываться в водопровод в режиме фильтрации, но это касается не только пиролюзита, а всех вообще загрузок. Можно поставить угольный фильтр с картриджем на выходе, чтобы избежать попадания частиц пиролюзита в водопровод и я рекомендую устанавливать систему обратного осмоса для получения питьевой воды на кухне, т.к. при некоторых дополнительных условиях пиролюзит может отдавать марганец потребителю, возможно незначительное превышение ПДК.

Условия использования ПИРОЛЮЗИТА в качестве окислителя железа:

• Железо Fe(OH)2 <3мг/л
• Марганец Mn2+ <0,2мг/л
• pH >6,8
• Перманганатная окисляемость <2
• Сероводород < 0,005

Если данные условия соблюдаются — я рекомендую использовать колонну 1354 для получения до 1,5 куб м чистой воды в час. Промывку фильтра следует делать раз в несколько дней. В случае с ручным клапаном допустимо растянуть цикл для промывки раз в неделю.

Стоимость обезжелезивателя на пиролюзите здесь…

Ионный обмен (Умягчение)

Для удаления различных примесей из воды, в том числе растворенных металлов и органических соединений уже более 50 лет используют ионообменные смолы — катиониты и аниониты в различных комбинациях, требующие регенерации поваренной солью NaCl в таблетках.

Процесс удаления солей и металлов на ионообменных смолах называется умягчением. Изначально этот метод применялся и сейчас применяется в основном для удаления солей жесткости (соли кальция, магния). Однако, сейчас есть большой выбор ионообменных смол и для удаления железа, а так же органики.

Ионообменные смолы — это очень обширная тема. Мы говорим здесь исключительно о бытовой водоочистке и я буду сообщать только то, что следует знать о смолах в ключе нашей задачи — очистить воду в частом доме, либо на малом производстве от растворенных металлов.

Что же представляет из себя Смола? Это синтетические шарики, изготовленные из полимерных материалов. Они очень мелкие, их много, они похожи на мелкую икру минтая, щуки или на «тобико» — икру летучей рыбы. Мы, монтажники водоочистки, даже ради забавы называем смолу «икрой» на профессиональном сленге.

Удаление железа ионным путем. Перед умягчителем ставится осадочный фильтр. Впрочем, его может и не быть, если железо и марганец находятся в воде полностью растворенными.

Суть процесса умягчения принципиально отличается от обезжелезивания. Смолы не окисляют и не переводят растворенные вещества в твердую форму для последующего фильтрования, а замещают («впитывают») растворенные вещества в воде на катионы натрия, который не придает воде такого свойства, как жесткость. Общая солевая насыщенность воды при этом остается неизменной или даже возрастает. Это зависит от типа растворенных веществ, которые забирает смола.

Исходя из вышесказанного возникает важный параметр ионообменных смол — ионообменная емкость смолы. Емкость смолы подобна емкости электрической батарейки. Есть запас натрия, который в процессе ионного обмена постепенно расходуется, тем самым снижается способность смолы забирать из воды растворенные вещества. Когда заканчивается натрий — заканчивается и очистка — вода проходит через толщу смолы не изменяя своих свойств.

Мы заранее рассчитываем работу умягчителя таким образом, чтобы сделать регенрацию (промывку) смолы раствором поваренной соли до наступления ощутимого снижения емкости. Этот период называется в водоочистке фильтроциклом. О расчете количества смолы, соли для регенерации, фильтроцикла читайте в статье об умягчении.

Такие мультикомпонентные загрузки, как Экотар, Экомикс, FeroSoft, АПТ-2, Ionofer c различными индексами А, В, С и т.д. предназначены для удаления ионным путем растворенных солей, металлов, органических соединений, а также широкого спектра других веществ: тяжелые металлы, ионы аммония, железоорганические соединения, фосфор, кальций, кремний и многие другие.

Как я уже сказал — смола регенерируется с помощью таблетированной поваренной соли NaCl, соль продается на всех строительных рынках, в магазинах сантехники, стоит примерно 7$ за 30кг мешок. Расход соли определяется в основном количеством удаляемых веществ.

В среднем около 1 мешка соли в месяц уходит на умягчение воды.

Обратный осмос.

Системы обратного осмоса — это принципиально иной метод очистки воды. Здесь мы имеем дело с фильтрованием воды сквозь мембрану. Грубо говоря это сетка, через которую проходят молекулы воды, но не проходят молекулы солей жесткости и растворенных металлов. При этом задержанные молекулы не образуют осадка на поверхности мембраны, а сразу же сливаются в дренаж (канализацию). В процессе фильтрации в обратном осмосе вода разделяется на два потока — пермеат (очищенная) и концентрат (грязная вода).

В среднем на 1 куб.м. очищенной воды мы получаем полтора куба концентрата, который надо куда-то сливать.

Системы обратного осмоса эффективны при удалении растворенных металлов и солей жесткости. Они не замещают одни вещества другими, как ионообенные смолы, а реально очищают воду от примесей, в этом огромное преимущество обратного осмоса. Но это, пожалуй, самый дорогой процесс очистки воды и по причинам целесообразности его реже всего используют для удаления растворенного железа и марганца.

Однако, при высоких содержаниях растворенного двухвалетного Fe2+ железа и низком pH<7 осмос может быть весьма эффективен для удаления 20 и выше мг, потому что молекулы железа гораздо крупнее пор мембраны — их легко фильтровать.

Рассказать друзьям

Вред от избытка вещества

В небольших количествах железо не наносит видимого ущерба здоровью, ведь он практически не усваивается и выводится организмом в первозданном виде. Но если его очень много, естественные фильтры человеческого тела не справляются. Печальным результатом становится плохая кожа, изменение в худшую сторону состояния крови, аллергия.

Безопасное количество вещества находится в границах 0,1–0,3 мг/л, но многие скважины выдают жидкость с более чем десятикратным превышением этого уровня.

До проблем со здоровьем, конечно, доходит крайне редко. Ведь обилие железа в воде обычно очень заметно как визуально, так и на вкус. Пить противную ржавую воду и готовить на ней пищу в не экстремальных условиях разумный человек не станет.

Но что делать с бытовыми приборами? Избыток микроэлемента приводит к образованию налета в результате окислительных процессов, коррозии и быстрой порчи бытовой техники: водонагревателей, стиральных и посудомоечных машин, парогенераторов.

Кроме того, железо отставляет некрасивые ржаво-коричневые пятна на свежевыстиранном белье, посуде, стенках ванн, раковин и унитазов. Внутренняя поверхность труб и полотенцесушителей также покрывается налетом и забивается хлопьями, что приводит к плохому напору воды и возможным протечкам.

Почему нельзя пить ржавую воду, видео:

Выясняем форму железа

Чтобы очистка воды от железа из скважины была быстрой и эффективной, важно знать не только концентрацию элемента, но и его форму. Ведь в природе вещество встречается в составе различных химических соединений.

Какие формы элемента можно обнаружить в воде:

• элементарную;
• двух и трехвалентную;
• бактериальную;
• коллоидную;
• растворимую органическую (полифосфаты).

Предположить, какая форма железа превалирует в вашей системе водоснабжения, можно по определенным признакам. Так, если из крана поступает прозрачная вода, но после отстаивания на дне сосудов остается красно-бурый осадок, это говорит о трехвалентной модификации. Ее источником часто являются старые стальные трубы в централизованных водопроводных магистралях. Этот тип соединения всегда выдают ржавые пятна на раковине, ванной, унитазе.

На двухвалентную форму указывает изначально бурая вода – частая проблема артезианских скважин.

Если есть сомнения, можно проверить такую жидкость, добавив в нее немного слабого раствора марганцовки. При наличии двухвалентного железа слабый желтый оттенок трансформируется в темно-бурый.

Из неглубоких скважин, куда проникает вода с поверхности, может поступать мутная жидкость с избытком коллоидного железа. Железобактерии выдают себя появлением радужной пленочки на поверхности воды и слизистыми отложениями в сантехнических приборах и трубах.

Визуальной оценки состояния воды обычно бывает недостаточно. Чтобы точно знать тип вредных примесей, стоит доверить исследование профессионалам в лаборатории. Для забора жидкости можно вызвать специалистов, либо сделать это самостоятельно.

Как правильно собрать воду для химического анализа:

1. Вымыть полуторалитровую бутыль из стекла или пластика горячей водой. Средства для мытья посуды применять нельзя, чтобы их следы не повлияли на результат исследования.
2. Открыть кран на четверть часа – пропустить воду. Затем наполнить емкость при минимальном напоре. Все это нужно для того, чтобы в воде было как можно меньше кислорода.
3. Набрать полную бутылку, дождавшись, чтобы жидкость перетекла через край.

Чтобы результат был точным, до лаборатории нужно успеть добраться меньше, чем за три часа. Бутыль с водой следует обернуть не пропускающим свет материалом.

Как сделать анализ и выполнить очистку воды из скважины, видео:

Профессиональные методы очистки

Изобретено много различных систем, помогающих избавиться от железа в воде в бытовых условиях. Их можно подразделить на группы:

• Фильтры с применением реагентов. Избавление от вредных примесей идет за счет химической реакции.
• Системы, где используют кислород либо озон (аэрация и озонирование). Под их воздействием железо принимает нерастворимую форму и выпадает в осадок.
• Фильтры, работающие по безреагентному принципу. Это могут быть чисто механические преграды от взвесей, электромагнитные приборы или даже современные наномембраны, очищающие за счет перепадов давления.

Воздействие химических реагентов требуется, если концентрация железа превышает 10 мг/л, а также при очень низких показателях pH воды. В других случаях лучше выбрать аэрацию, озонирование или безреагентные комплексы. Их использование проще и менее накладно. Реагенты в фильтрах нужно постоянно пополнять и следить за качеством воды на выходе.

Способы очистки воды в частном доме, видео:

Применение кислорода или озона

Очистка воды от железа из скважины часто выполняется методом аэрации, принцип которого основывается на насыщении жидкости кислородом. Артезианские источники содержат двухвалентное железо в растворенном виде, для его трансформации в нерастворимый осадок требуется окисление. Окисел удаляют при помощи механической фильтрации.

Аэрация бывает напорной либо безнапорной. В последнем случае воду направляют в особый резервуар, где идет распыление и душирование с применением форсунок или инжектора. Компрессор в устройстве насыщает жидкость кислородом. В результате нерастворимый осадок выпадает на дно, поэтому емкости нужно регулярно чистить (каждые 2–6 месяцев).

Напорный метод требует наличие статического миксера либо аэрационной колонны. Они наполняются водой на две трети, а кислород поступает в центр камеры с жидкостью, образуя пузырьки. Окисление происходит за счет этих пузырьков, а также воздуха, наполняющего оставшуюся треть резервуара. Благодаря двойной аэрации эффективность очистки увеличивается.

Напорная аэрация позволяет ликвидировать не только соединения железа, но и вредные летучие примеси, например, сероводород.

При помощи аэрации можно выполнить очистку воды в магистралях частного дома. Единственный минус метода – дополнительный расход электричества.

Озонирование проводится по тому же принципу, что и аэрация, и дает даже более качественный результат. Но оборудование для окисления железа озоном – дорогостоящее, да и наладка устройства сложна для непрофессионалов. В частных домах этот способ применяют редко.

Использование реагентов

Раньше одним из самых популярных методов очистки воды было хлорирование. Но такой способ сейчас стараются использовать только для промышленных целей. При взаимодействии хлора с водой происходит не только разрушение вредных веществ, но и образование свободных радикалов, вредных для организма. Кроме хлора в промышленности используют и другие химические окислители.

В бытовых условиях этот метод неприменим: требуются большие резервуары и специальные навыки работы с токсичными веществами.

Из реагентных методик для домашнего использования подходят фильтры с засыпкой и системой обратной промывки. Очистка воды от железа из скважины проводится, если аэрации недостаточно, либо технологически она невозможна. Автоматический обезжелезиватель представляет собой баллон с засыпанной туда специальной фильтрующей средой. Такая засыпка ускоряет в разы процесс окисления. Вода поступает и выходит автоматически благодаря встроенному таймеру и расходометру. После цикла фильтрации и регенерации автомат вносит порцию реагента в фильтрующую среду для возобновления химической активности.

К реагентным способом относится также ионная фильтрация. Благодаря фильтрам с каталитическими смолами происходит замена ионов металлов на ионы натрия. Способ ионизации позволяет ликвидировать избыток не только железа, но и других металлов.

Чтобы восстановить химическую активность, в фильтры добавляют лимонную кислоту либо обычную соль. Но такой поддержки надолго не хватает. Через 2–3 года фильтры придется менять. А органическое железо способно осесть на смолу нерастворимой пленкой и стать рассадником патогенных бактерий.

Ионный метод очистки воды, видео:

Безреагентные очистительные системы

Механические картриджные фильтры (пропиленовые либо с мелкозернистым гранулитом) получили широкое распространение благодаря простоте и возможности длительного использования без дополнительных расходников. Они позволяют очистить жидкость от хлопьев ржавчины, то есть нерастворимого железа.

Фильтры применяют в зданиях с централизованным водоснабжением, а в загородных домах – после трансформации растворимой формы элемента, например, с помощью аэрации. Прямая очистка воды от железа из скважины подобным способом не проводится.

Для грубой очистки достаточно макрофильтров – они задерживают частицы размером больше 15 мкм. Для тонкой понадобятся микрокартриджи (их ячейки – в 5 мкм). Обычно их ставят после макрофильтров, чтобы увеличить срок службы.

К безреагентным методам также можно также отнести:

1. Дистилляцию. Здесь система нагревает воду и перенаправляет чистый пар без вредных частиц в системы доочистки. Затем он охлаждается в особых конденсаторах. В результате получается абсолютно чистая дистиллированная вода. Для питья она не пригодна – в ней отсутствуют не только вредные, но и полезные вещества. Да и на вкус люди не воспринимают такую воду – она кажется немного затхлой. Подобная жидкость требуется для исследовательских и производственных процессов. В бытовых условиях приборы для дистилляции малопроизводительны и требуют больших затрат электроэнергии.
2. Электромагнитное очищение. Оно заключается в воздействие на воду ультразвуком и прогонке через электромагнитный аппарат. Частицы, содержащие железо, втягиваются в магнитное поле и оседают в механическом фильтре. Электромагнитный способ экономически выгоден – он сберегает трубы от коррозии и не требует дополнительных расходных материалов. Однако фильтры нужно менять, когда они размагничиваются.
3. Мембранные технологии. Фильтры с мембранами применяют для борьбы не только с железосодержащими примесями, но и с бактериями, вирусами, вредными солями. Наномембраны хороши для борьбы с бактериальными и коллоидными формами загрязнения, микрофильтрационные – задерживают частицы ржавчины, а обратноосмотические способны ликвидировать все растворимые модификации железа. Однако стоимость таких устройств высока, при этом они быстро забиваются и портятся. Применение их оправдано лишь в тех случаях, если требуется очистка чрезвычайно высокого качества.

Иногда для очищения от железосодержащих примесей используют ультрафиолетовое облучение. Но этот метод не слишком эффективен, и его применяют только в качестве дополнительного.

Какой вариант выбрать?

У каждой из очистительных методик есть свои плюсы и минусы. Какую же систему предпочесть, чтобы воды хватало на все бытовые нужды? Чтобы не ошибиться, следует принимать в расчет следующие факторы:

• Скорость прохождения воды. У каждой системы свой период очищения жидкости.
• Производительность. Она рассчитывается в зависимости от объема максимального забора за один раз. Если используются габаритные фильтры, этот показатель выше. Но такие конструкции требуют серьезных затрат при обслуживании.
• Фильтрующая среда. Важна не только скорость и поступление воды, но и отсутствие вредных влияний, безопасность для здоровья.
• Цели применения. Для бытовых и технических нужд не обязательно устанавливать фильтры тонкой очистки. А для питьевой воды такие системы необходимы.

При выборе очистительной системы следует учитывать, что состав воды в скважине может периодически меняться. Это зависит от времени года, состава и количества осадков, особенностей почвы.

Чтобы очистка воды от железа из скважины была максимально эффективной, рекомендуют комбинировать несколько методов.

Домашние способы избавления от примеси

Чтобы полностью ликвидировать вредные примеси, потребуются очистные системы. Но иногда нет возможности установить их сразу после определения состава жидкости. В этом случае помогут домашние методики:

• Замораживание. Набрать в бутыль воду и положить в морозилку. Когда половина жидкости превратится в лед – слить остаток. Замороженную часть растопить и применять для питья либо приготовления пищи.
• Кипячение. Если кипятить воду на слабом огне четверть часа или больше, железистые примеси осядут на дно кастрюли либо бака.
• Применение шунгита либо кремния. Минералы нужно положить на дно емкости с водой. Спустя несколько часов слить две трети воды. Вредные примеси останутся в остатке.

Самый простой способ избавиться от железа – отстаивание. Можно просто отстаивать воду в кастрюле либо баке или подключить к системе водоснабжения дополнительную емкость. Под воздействием кислорода железо трансформируется в нерастворимую форму и осядет на дно.

К плюсам этого метода можно отнести постоянный запас воды в доме, а к минусам – необходимость регулярного очищения бака.

Делаем фильтр своими руками (пошаговая инструкция)

Создать систему, благодаря которой идет очистка воды от железа из скважины, можно и без покупки дорогостоящего оборудования. Он действует по принципу превращения двухвалентного железа в трехвалентное под воздействием кислорода. Нерастворимый осадок выпадет на дно, и чистую воду можно пить и использовать для хозяйственных нужд.

Для фильтра потребуются:

• десятилитровый пластиковый бак;
• шланги из резины;
• кран;
• насадка-распылитель.

Если к системе подсоединить аквариумный компрессор, то процесс трансформации минерального вещества пойдет быстрее. Тогда устройство будет работать с применением метода аэрации.

Установка очистной конструкции проходит в несколько этапов:

1. Подготавливаем место для бака (например, на чердаке).
2. Строим основание из дерева или кирпича. Пластиковую бочку хорошо закрепляем на нем для придания конструкции устойчивости.
3. В емкости с одной стороны (ближе к верхней части) проделываем отверстие для шланга, с помощью которого будет поступать вода из скважины. Внутри емкости оно должно быть перекрыто насадкой с маленькими отверстиями. Входной патрубок с распылителем или обычной лейкой ускоряют процесс за счет увеличения площади соприкосновения.
4. С другой стороны на высоте 40 см от дна понадобится еще одно отверстие. К нему подключаем шланг, через который очищенная вода будет поступать к домашним приборам. Его требуется оснастить фильтром глубокой очистки, задерживающим взвеси, не успевшие выпасть в осадок.
5. В нижней части монтируем кран для слива остатка.
6. Аквариумный компрессор прикрепляем к внешней стенке бака.

Принцип работы очистного сооружения прост. На ночь емкость заполняется водой и подключается компрессор. Он насыщает воду кислородом, превращающим двухвалентное железо в трехвалентное. «Утяжеленные» частицы оседают на дне бака.

Это позволяет уменьшить концентрацию вредных примесей как минимум в пять раз.

Наутро из емкости можно брать чистую воду. Когда она почти закончится, требуется открыть кран внизу бака и слить коричневый осадок. Если компрессора нет, процесс очистки будет длиться дольше.

Следите за тем, чтобы бак не переполнялся. Для безопасности стоит оснастить его поплавковой системой подключения и выключения скважинного насоса.

Как создать обезжелезиватель своими руками, видео:

Решать проблемы, к которым приводит насыщенная железом вода, лучше на этапе монтажа магистралей водоснабжения. Но благодаря современным технологиям очистка воды от железа из скважины возможна и при уже действующей системе коммуникаций. Главное, установить правильную очистную систему. Если вы сомневаетесь в своем выборе, стоит обратиться к специалистам.

Определение типа железа в воде

Прежде чем приступить к выбору оборудования для очистки воды от железа, следует понять, какой тип железа присутствует в воде.

• Двухвалентное железо (Fe+2) содержится в воде в растворенном состоянии и невидимо невооруженным глазом. Как правило, растворенное железо присутствует в воде из подземных источников (скважин). В присутствии двухвалентного железа вода выглядит прозрачной, но когда некоторое время находится в контакте с воздухом, приобретает рыжий цвет, и выпадает осадок. Это явление происходит вследствие окисления железа кислородом воздуха до трехвалентного состояния.
• Трехвалентное железо (Fe+3), окисленное — присутствует в воде в коллоидной форме (образует очень мелкие частицы рыжего цвета). Осаждение коллоидного железа может сопровождаться образованием и ростом железобактерий. Присутствие окисленного железа характерно для воды из поверхностных источников (колодцы, водоемы) и для воды из централизованного водопровода.
• Бактериальное железо (железобактерии) часто сопутствует минеральным отложениям Fe3+ и состоит из живых и мертвых бактерий, их оболочек и продуктов жизнедеятельности. Бактериальное железо достаточно легко отличить от минерального железа — это мягкие вязкие слизистые отложения. В некоторых случаях они безвредны, в других — наносят огромный ущерб. В трубопроводе и водоочистном оборудовании железобактерии часто становятся причиной язвенной коррозии железа и стали и сильно ускоряют образование железистых отложений.

Оборудование для очистки воды от железа

• Каталитическое удаление железа (фильтры-обезжелезиватели)

На рынке есть большое многообразие систем обезжелезивания, работающих по принципу каталитического окисления железа, в процессе которого двухвалентное железо (растворенное) переходит в форму трехвалентного железа (нерастворенного), оседающего на фильтрующей загрузке. Такие системы получили название «фильтры-обезжелезиватели».
Принципиально данные фильтры отличаются по принципу окисления железа, которое может производиться безреагентным способом (кислородом воздуха) или же использованием сильных окислителей.

Безреагентные способы являются безопасными для использования в быту, но менее эффективны и стабильны по качеству очистки. Такие фильтры плохо работают в условиях высокой концентрации железа в исходной воде и требовательны к сопутствующим показателям (необходим высокий рН, низкое содержание органических веществ).

Реагентные способы менее чувствительны к составу исходной воды, но сопряжены с работой с сильными окислителями (гипохлорит натрия, перекись водорода, перманганат калия), что небезопасно для использования в домашних условиях, так как в случае аварийной ситуации с оборудованием или изменения состава исходной воды, реагент может попасть в очищенную воду.
После введения окислителя вода попадает на каталитическую загрузку, обеспечивающую последующее окисление и фильтрацию железа.

Если Вы остановили свой выбор на системах каталитического обезжелезивания, то при выборе оборудования необходимо учитывать температуру воды, рН, щелочность, содержание растворенного кислорода и другие параметры, которые могут значительно повлиять на эффективность очистки. При эксплуатации необходимо строго следовать рекомендациям производителя, устанавливая скорость прямого потока воды, скорость потока при обратной промывке, учитывать максимальное содержание входного железа и другие ограничения, которые влияют на рабочие параметры процесса очистки для эффективной работы всего оборудования и фильтрующего материала в частности.

Самые распространенные причины плохой работы фильтра-обезжелезивателя — неполное окисление железа вследствие колебаний в составе исходной воды, низкой скорости потока при обратной промывке, недостаточно частого проведения регенерации фильтрующего материала или подачи на фильтрацию большого потока воды.

Все эти факторы могут стать причиной некачественной работы фильтров-обезжелезивателей. Для обеспечения стабильного результата при обезжелезивании целесообразно предпочесть системы обратного осмоса.

• Обратный осмос

Системы обратного осмоса наиболее эффективны для удаления растворенного железа и по многим параметрам превосходят альтернативные методы обезжелезивания. Поскольку ионы железа намного крупнее пор обратноосмотических мембран, они эффективно задерживаются на мембранах. При этом железо не накапливается в мембране, а сливается в дренаж с концентратом, что предотвращает проблему закупоривания пор. Системы обратного осмоса могут очищать воду с содержанием растворенного железа до 10-20 мг/л. Рекомендуется избегать контакта с воздухом (промежуточных накопительных емкостей) перед подачей на установку обратного осмоса для предотвращения окисления железа.
Обратный осмос может использоваться и для удаления трехвалентного железа в невысоких концентрациях.
Системы обратного осмоса эффективны для очистки воды от распространенного спутника железа — марганца.

• Ионный обмен

Для удаления двухвалентного железа в невысоких концентрациях (незначительно превышающих норму) может использоваться катионообменная смола. Этот метод может быть целесообразен при очистке воды с повышенной жесткостью и невысоких концентрациях растворенного железа. Ионообменная смола замещает ионы железа и солей жесткости на натрий, однако, эффективно работает лишь при низком содержании двухвалентного железа (до 1 мг/л).
Серьезным осложнением работы смолы является возможное окисление железа и переход в форму трехвалентного. При этом на поверхности ионообменного материала появляется непроницаемая окисная пленка, что резко уменьшает обменную емкость катионита за счет снижения реакционной поверхности материала. Этот эффект может быт снижен путем введения подкислителя, поскольку в кислых растворах процесс окисления железа сильно замедляется — необходимо, чтобы рН воды был ниже 7. Следует учитывать, что загрязнение смолы железом рано или поздно все равно происходит, и в этом случае требуется производить замену фильтрующей среды.
Ионообменные системы не очень удобны в эксплуатации, так как требуют постоянного контроля за присутствием соли, необходимой для регенерации смолы (хлорид натрия в таблетированной форме) и ее пополнением.

• Ультрафильтрация

Ультрафильтрационные мембраны с размером пор около 0,02 микрон прекрасно задерживают коллоидное железо. Установки ультрафильтрации с режимами периодического сброса концентрата и обратной промывки мембран обеспечивают эффективное удаление трехвалентного железа. Для эффективности очистки с помощью ультрафильтрации все железо должно быть переведено в окисленное состояние. Рекомендуется предварительное введение коагулянта и обеспечения необходимого времени его контакта с водой.

Выводы

Несмотря на большое количество методов удаления железа, наиболее оптимальным методом очистки от двухвалентного железа, обычно присутствующего в подземных источниках, и трехвалентного железа в невысоких концентрациях, является применение систем обратного осмоса.

При содержании в воде большого количества трехвалентного железа рекомендуется применять системы ультрафильтрации.

По всем вопросам очистки воды обращайтесь к нам — опытные специалисты по водоподготовке проконсультируют Вас по любой проблеме, связанной с водой для Вашего дома.
Для консультации с нашими специалистами позвоните нам или отправьте заявку:

Отправить заявку

С оборудованием для очистки воды для дома Вы можете ознакомиться в разделе Системы очистки воды

Мы предлагаем Вам записаться на демонстрацию работы мембранной системы водоочистки, и наши специалисты подъедут к Вам в любое удобное для Вас время. Вы сможете увидеть, какой будет вода в Вашем доме, если ее очистить с помощью нашего оборудования.
Выезд специалистов и демонстрация работы оборудования бесплатны.

Пейте чистую воду и будьте здоровы!

Рекомендуем прочитать:

Чистая ли вода в скважине? Способы очистки воды из скважины

Соленая вода в скважине – проблема и решения

Нитраты в воде. Опасность и методы очистки воды от нитратов

Очистка воды для коттеджей и квартир или О голубой воде и мембранной технологии

Пир во время цинги или Полезно ли пить обратноосмотическую воду

Глоссарий по очистке воды и водоподготовке

Основы мембранной технологии

Обратный осмос и нанофильтрация в водоочистке

Слияние нейтронных звезд происходит очень редко, в нашей Галактике, например, — раз в десять тысяч лет, а образование новых элементов идет считанные миллисекунды после него. Однако, этот процесс является важным источником элементов тяжелее никеля и основным источником стабильных элементов тяжелее церия. Похоже, уже очень скоро нам расскажут о том, что сразу несколько телескопов увидели это столкновение и образовавшиеся в его результате гравитационные волны. Мы решили объяснить читателям N + 1, как это открытие поможет нам разобраться в происхождении различных элементов во Вселенной.

Несмотря на стремительное развитие астрофизики за последние 100 лет, наши знания о происхождении многих элементов таблицы Менделеева оставляет желать лучшего. Общая картина более или менее сложилась благодаря работам таких титанов, как Артур Эддингтон, Георгий Гамов и Фред Хойл, — водород и гелий появились в результате Большого взрыва, бомбардировка межзвездной среды космическими лучами ответственна за литий, бериллий, бор, а элементы от углерода до молибдена (вместе с примкнувшими к ним барием, вольфрамом и титаном) появляются в результате звездного нуклеосинтеза — реакций ядерного синтеза в ядрах звезд либо во время их жизни, либо в результате их яркой смерти (которое мы наблюдаем в виде вспышек сверхновых).

Элементы с массовым атомным числом больше 94 (и технеций) получены людьми, еще часть элементов весьма нестабильна, распадается при всяком удобном случае и в природе почти не встречается (полоний, астат и прочие).

Происхождение различных элементов. Фиолетовым выделены те атомы, которые появляются в результате слияния нейтронных звезд.

Wikimedia Commons

Поделиться

Это качественная картина, но при попытке дать количественный анализ начинаются проблемы: вспышки сверхновых, будучи одними из самых энергетически мощных взрывов во Вселенной, все равно не дают нужного количества тяжелых элементов. Ряд ученых еще в конце 1990-х провели компьютерные симуляции и пришли к выводу, что необходимые элементы можно получить, только если очень точно «подкрутить» параметры сверхновых (сечение захвата нейтрино или свойства слабого взаимодействия) и задать им нереалистичные начальные условия.Кроме того, ряд тяжелых элементов отсутствует у очень старых звезд. В них уже есть кремний, кальций и даже железо (то есть они собирались из водородного облака, которое было до этого обогащено остатками давно взорвавшихся сверхновых), но нет ни рубидия, ни йода, ни золота. Однако эти же элементы есть в более молодых звездах, которые, по идее, должны были образовываться из таких же облаков с остатками сверхновых. Не правда ли, странным выглядит предположение, что сверхновые через пару миллиардов лет после Большого взрыва поменяли принцип работы и стали производить элементы совсем в другой пропорции?

Значит, во Вселенной должны быть другие источники тяжелых элементов. В 1989 году было выдвинуто предположение, что таким источником могут быть слияния нейтронных звезд, вращающихся друг вокруг друга. Несмотря на то, что это намного более редкие события (мало того, что нейтронная звезда — достаточно экзотический объект, так ей еще нужно подобрать пару из такой же звезды), похоже, что за золото и платину в наших кольцах нам нужно сказать спасибо именно им.

Масса нейтронных звезд не очень велика (в среднем, она не должна превышать предел Оппенгеймера-Волкова, то есть около двух массой Солнца, иначе она станет черной дырой, хотя вращение или приливное взаимодействие со стороны звезды-компаньона может немного повысить этот предел), а в пространство после слияния выбрасывается и того меньше — около 10 процентов от их массы. Однако эффективность синтеза новых элементов во время слияния настолько высока, что этого оказывается достаточно для решения загадки недостающих тяжелых элементов. Подобная эффективность возникает благодаря быстрому нейтронному захвату или r-процессу — «вдавливанию» в ядра элементов разлетающихся от взрыва нейтронов. Само понятие «r-процесс» появилось в 1957 году, когда вышла фундаментальная статья B2FH (этой статье посвящена отдельная страница в Википедии!), в которой четверо ученых дали явлению название и предположили условия, необходимые для его протекания.

Откуда в нейтронной звезде, которая, по идее, должна состоять из нейтронов, тяжелые ядра? Дело в том, что нейтроны (и гипотетическая кварк-глюоная плазма) находятся только во внутренней части звезды, а внешняя ее «кора» — два километра из десяти — состоит из полноценных тяжелых элементов периодической таблицы Менделеева.

Когда две вращающиеся нейтронные звезды сближаются, это не похоже на столкновение двух бильярдных шаров: взаимное тяготение разрывает их внешние оболочки, срывая слой вещества со звезды, поэтому само слияние происходит в коконе из горячей плазмы, нейтронов и электронов. Сразу после слияния звезд часть массы переходит в гравитационные волны, основная масса становится либо очень быстро вращающейся нейтронной звездой, либо черной дырой, еще часть массы остается гравитационно связана с этим новым объектом и будет постепенно падать на него, но в то же время огромная энергия высвобождается в виде фотонов и ударной волны. Она сдувает весь внешний кокон ударной волной и высвобожденным из ядра потоком нейтронов. Именно эта концентрация в одном месте высокой температуры, плотной среды из атомов и гигантского потока нейтронов приводит к удивительным превращениям.

Компьютерная симуляция, описывающая среду сразу после слияния двух нейтронных звезд. Два спиральных рукава состоят из вещества внешней части нейтронных звезд, сорванных приливным взаимодействием с соседкой. Только материя, обозначенная серым цветом, будет выброшена из систем после взрыва, остальная часть будет вращаться вокруг образовавшегося объекта.

Поделиться

Суть проблемы создания тяжелых элементов заключается в том, что если добавлять в них нейтроны по одному, то новые тяжелые элементы будут нестабильными изотопами и успеют распасться — это называется медленным нейтронным захватом, и его характерное время составляет десять тысяч лет. Он протекает в ядрах старых массивных звезд и даже близко не может объяснить появление такого большого количества тяжелых элементов. Тот Ферми-газ, который образуется из выкинутых взрывом элементов, настолько обогащен нейтронами (миллиард триллионов в одном кубическом сантиметре), что они за несколько микросекунд успевают буквально нашпиговать атомное ядро. Набирая нейтроны, элемент успевает перескочить этот шаткий мостик, где его поджидает распад, и попасть в долину ядерной стабильности. Так получается новый элемент, время полураспада которого может исчисляться миллиардами лет.

Все процессы, о которых мы тут рассказали, описываются математическими уравнениями, куда входит множество параметров: соотношение между количеством протонов и нейтронов, изменение температуры газа (она сначала растет до миллиарда градусов, потом падает, потом снова растет, потом снова падает), распределение массы в ядре нейтронной звезды и даже подробности самого процесса слияния. Они выводятся теоретически на основании косвенных признаков (общего количества тяжелых элементов во Вселенной) или опытов, проводимых на Земле (периоды полураспада нестабильных элементов). От значений этих параметров зависит точное количество образовавшегося материала, и одновременная регистрация слияния с помощью гравитационных детекторов и телескопов, работающих во всем электромагнитном спектре, позволит впервые в истории определить величины этих параметров из непосредственных наблюдений.

Таблица известных изотопов. Малиновыми точками в верхней части обозначены привычные нам элементы, которые находятся в «долине стабильности». Цветами от синего до красного — относительное количество нестабильных изотопов, которые претерпевают несколько последовательных бета-распадов и, теряя нейтроны, смещаются влево-вверх. При r-процессе новые нейтроны так быстро добавляются к ядру, что элемент взлетает вверх и оказывается в нестабильной и совсем неподходящей для этого зоне (тонкая малиновая линия). Как только поток нейтронов прекращается, новообразованный элемент с помощью все того же бета-распада мигрирует в сторону ближайшего стабильного элемента. (Из лекции Mario A. Riquelme)

Что из чего сделано?

Что из чего сделано?

Проверка домашнего задания

• Что такое экономика?
• Как называются части экономики?
• Из каких отраслей состоит экономика?
• Связаны ли друг с другом разные части экономики?
• Проверим ваши знания (выполните тест)

В это время несколько учеников выполняют тест в программе Excel на компьютере.

Тест по теме » Что такое экономика?»

1 . Закончи определение: «Экономика – это..»

а) забота о природе

б) возможность зарабатывать деньги

в) хозяйственная деятельность человека

О

2. Какая отрасль экономики даёт нам хлеб, молоко, мясо?

а) промышленность

б) сельское хозяйство

в) торговля

О

О

3 . Какая отрасль экономики производит одежду, обувь, мебель?

а) промышленность

б) сельское хозяйство

в) торговля

4. Какая отрасль экономики помогает нам приобретать продукты и вещи?

а) промышленность

б) сельское хозяйство

в) торговля

О

5. Какая отрасль экономики доставляет продукты и товары?

а) торговля

б) транспорт

в) строительство

О

6. Какая отрасль экономики возводит различные постройки?

а) торговля

б) транспорт

в) строительство

О

Всё это сделано руками человека из природных

материалов – древесины, металла, шерсти. Но

чтобы природные материалы превратились

в разнообразные вещи, нужны знания и большой

труд людей.

Как рождается книга?

Как делают шерстяные вещи?

Откуда берутся ложки, вилки и ножи?

• С древних времен людям приходилось приспосабливаться к условиям жизни в различных условиях. Созданные людьми орудия труда, жилища и предметы быта, одежда, украшения были из тех материалов, которые были в той местности. Самыми древними являются каменные орудия труда. Древние люди вначале использовали осколки камней, ветви и сучья деревьев. Ученые считают, что самым первым орудием, сделанным древним человеком, было ручное рубило, высеченное из камня.

— В наше время человек с самого рождения человек попадает в мир вещей. К этому мы уже так привыкли, что не задумываемся о том, как и из чего, сделаны окружающие нас предметы.

Игра «Живое – неживое». На интерактивную доску выводятся изображения неживых предметов.

Распределите предметы на группы так, чтобы в каждой все вещи были сделаны из одного материала

Глина

Если встретишь на дороге, То увязнут сильно ноги, А сделать миску или вазу- Она понадобится сразу.

«Умелые руки» гончара могут вылепить из нее различные предметы

Как появился глиняный кувшин?

Глина добывается экскаваторами…

Изделия обжигают в специальной печи

И вот все готово!

Искусство делать такие вещи называется

керамика

Фарфор впервые был получен в 620 г. в Китае. Его изготавливали из белой глины. Но особенно большого успеха в этом деле китайцы добились совсем недавно, в XV веке, при императорах из династии Мин.

Китайский фарфор. XV век.

Составление цепочки

ваза

печь

Гончарный круг

добыча в карьере

Из чего делают железо?

Откуда берется железо?

Железо никто не делает, оно сотворено самой природой, как вода, глина, песок… А люди его лишь добывают и превращают в чугун или сталь.

Больше всего железа в железной руде.

Как же добывают руду?

Взрывом дробят землю и камни, открывается спрятанная под ними руда

За работу берется шагающий экскаватор.

Зачерпнет ковшом руду, повернется- и нагружен целый самосвал!

Руда попадает на завод…

Тут помогает людям жаркий огонь

Бушует пламя, оседает руда, капли металла собираются в струйки, ручейки…получается чугун

Железная руда поступает в огромные печи- домны…

Теперь его путь в соседний цех

Чугун отправляют к сталеварам и в мартеновских печах варят сталь. Затем сталь выливают в формы – стаканы

Жидкий чугун заливают в формы. Из чугуна делают обычные сковородки, чугунки, батареи отопления.

Когда металл остывает, вытаскивают слиток. В прокатном цехе этот слиток раскатывают в тонкие и толстые листы стали. А из них уже делают разные предметы.

Металл выльют в формы и оставят застыва

А вот результат!

Откуда взялась бумага на изготовление тетрадей и книг?

Сегодня бумагу делают на огромных бумажных комбинатах, где людям во всём помогают машины. Машины принимаются за помощь тогда, когда будущая бумага в лесу растёт.

Составление цепочки

Железная руда

чугун

посуда

сталь

Откуда взялась бумага на изготовление тетрадей и книг.

Сегодня бумагу делают на огромных бумажных комбинатах, где людям во всём помогают машины. Машины принимаются за помощь тогда, когда будущая бумага в лесу растёт.

Электрические пилы пилят, валят деревья. Машины-лесовозы везут брёвна к реке или на железнодорожную станцию.

До ворот цеха плывут брёвна по реке или их

везут в специальных вагонах. А здесь за дело берутся другие машины: многопильный станок

распиливает брёвна на чурбаки, а машина-корообдирка сдирает с них кору.

Рубильная машина рубит чурбаки на щепки, и едут щепки на самодвижущейся дорожке в котёл. В котле в специальном растворе варится… каша –деревянная.

Вот эта каша, когда она готова, и становится бумагой.

В типографии печатают книги. С помощью умных машин (линотип) набирают текст, другие машины делают рисунки. В машины закладывается бумага, заливается краска и печатаются листы к книге.

Составление цепочки

дерево

целлюлоза

книга

бумага

Шерсть

Заплелись густые травы,

Закудрявились луга,

Да и сам я весь кудрявый,

Даже завитком рога

Стрижка Расчёсывание Мойка шерсти

Сушка Получение пряжи из шерсти

Составление цепочки

изделие

полотно

пряжа

овца

А теперь расскажите сами…

… как хлеб на стол пришёл

Итог урока

Где человек берет материалы для изготовления различных предметов?

На что должны обращать внимание люди, добывая в природе различные материалы?

Вывод:

Добывая различные материалы, люди изменяют природу, нередко наносят ей вред. Карьер, оставшийся от добычи глины, — рана на поверхности земли. Вырубленный лес – это уничтоженный «дом» многих растений и животных. Вот почему природные богатства нужно беречь – ведь они не безграничны.

Еще надо помнить о том, что в каждую вещь вложены знания и труд многих людей, поэтому к вещам надо относиться бережно!