Ионы кадмия

Описание: Содержащиеся в воде для питья или технических нужд примеси, в своем большинстве, ухудшают её показатели качества. Дело в том, что они являются источниками отложений, причиной неприятного вкуса, запаха и цвета. В большей мере примеси, приводящие к загрязнениям, состоят из металлов. Именно к ним относится и кадмий, признанный очень опасным и высокотоксичным химическим элементом, который встречается в питьевых жидкостях, почве и даже в воздухе. Его токсичность обусловлена тем, что он относится к тяжелым металлам и соединениям 2-го класса канцерогенности, наподобие ртути и цинка. Следовательно, имеет схожие с ними характеристики, влияющие на окружающую среду.

Пути попадания в воду

Хотя кадмий в чистом виде довольно редко обнаруживается в месторождениях горных пород, сложные вещества с его атомом присутствуют в сульфидах ртути, цинка и меди. Наибольшая концентрация кадмия от 0,3-5% в цинковой обманке. Этот химический элемент применяют для производства антикоррозийных покрытий электродов и красителей, находящихся в соленых и пресных водоемах.

Вещества, которые используют для добычи кадмия – руды и сфалерит, растворяются и поступают в грунтовые воды и естественные водные объекты благодаря процессу выщелачивания скальных пород. К тому же в немалых количествах кадмий скапливается в грибах, морских растениях и животных, которые его высвобождают в результате разложения.

Не стоит забывать, что еще одним источником служат техногенные загрязнения. К ним относятся:

Сточные воды из заводов, занимающихся обогащением руды и производством цветных металлов
Гальванические шламы
ТЭС и ТЭЦ на твердом топливе

Предельно допустимые концентрации кадмия в жидких средах

В соответствии с СанПиНом, ПДК этого металла в воде не должно превышать 0,001 мг/дм3. Но после оценки незагрязненных водоемов, было установлено его содержание в 0,02 - 0,3 мкг/дм3, а в редких местах оно составляло несколько мг/л.

Влияние на человеческий организм

Если частицы кадмия попадают в человеческий организм, то их влияние ощущается на центральной нервной системе, почках и печени. А систематическое отравление в дальнейшем, становится причиной недостатка гемоглобина и повреждения костных систем. Более того, ионы соединения имеют склонность к аккумулированию, то есть накоплению в организме. Интенсивность их выведения довольно мала, однако она может еще уменьшаться, если наблюдается нехватка микроэлементов, отвечающих за обмен веществ. В их числе:

железо
селен
цинк
кальций

Именно поэтому его соединения причислены к высокотоксичным веществам 2-го класса опасности. При загрязнении ионами кадмия воды, страдает вся экосистема. Исследования показали, что их концентрация уменьшается наполовину (естественное очищение происходит по принципу, схожему с полураспадом атомов) только через 13-40 лет.

Определение

Определить само содержание ионов кадмия и тем более их концентрации без специального оборудования невозможно. Для этой цели проводятся лабораторные анализы. Определение микроэлемента состоит из ряда шагов. Чтобы проконтролировать содержание кадмия в образцах проб, необходимо:

осадить соединения
выполнить воздействие ионитами
произвести экстракцию

Использование лабораторного подхода позволяет выделить и определить содержание кадмий-ионов из минерализованных составов, включающих в себя более 70 прочих соединений.

Методы очистки

Как и в случае с любым другим загрязняющим веществом, для того, чтобы оптимизировать сочетание кадмий-ионов в питьевой или рекреационной воде, необходимо выбрать наиболее подходящую технологию, которая поможет нейтрализовать большинство загрязнителей, обнаруженных лабораторией. Избавиться от вещества помогут следующие три методики:

Обратный осмос. Полупроницаемый материал, выступающий в роли мембраны для установки, способен непрерывно удалять загрязнители, в том числе Cd-ионы. Его преимущество заключается в способности одновременно бороться с целым рядом патогенных веществ. Для функционирования аппарата ионного обмена не требуется постоянная замена активных веществ.
Реагентная очистка. Этот химический метод заключается в использовании реагентов (гидроксильных групп), с их помощью можно связать свободное соединение. В итоге образуются молекулы, выпадающие в осадок, который можно удалить механическим методом. Применение известей в качестве реагента позволяет удалить почти все патогенные ионы (до 98%). Другие же коагулянты сильно зависят от сторонних показателей, в том числе pH. Эта технология подходит для промышленного фильтрования, так как она требует определения состава воды и больших объемов жидкости.
Ионный обмен. Способен оставить в воде менее 2% от первоначального содержания ионов, однако метод также не лишен недостатков. Необходимо часто менять картриджи и обновлять рабочие смолы.