УДАЛЕНИЕ БОРА ИЗ ПРИРОДНЫХ ВОД.

 Бор в поверхностные источники попадает, в основном, в результате антропогенного загрязнения от крупных производств, из стоков шламонакопителей борсодержащих руд, стоков металлургических предприятии, а также при использовании удобрений с бором.

Бораты и борная кислота используется в фармацевтике и косметической промышленности, а также при производстве боросиликатного стекла, глазури, эмали, мыла и пестицидов.

Люди сталкиваются с проблемой удаления бора при очистке морской воды (концентрации бора 4,5-5,0 мг/л), прибрежных скважин, а также, если скважины находящиеся в районе залегания борсодержащих пород (Борациты, бура, улексит и др.).

В микродозах бор необходим организму человека. Суточная потребность 1-2 мг. Суточный минимум потребления бора организмом – 0,2 мг. Как правило, бор попадает в организм человека с пищей, а не с водой.

Если человек получает бор в рекомендуемых дозах, то это вызывает улучшение костной ткани. Длительное же употребление воды со значительным превышением дозы бора может привести к борной интоксикации, которая может поразить почки, печень и ЦНС, а также к расстройству репродуктивной функции организма.

Существует достаточно широкий спектр методов удаления бора из питьевой воды: сорбция на активированных углях, ионный обмен на борселективных смолах, обратный осмос, электродиализ, дистилляция и пр.

Большинство этих методов технически труднореализуемые, малоэффективны или экономически не выгодны. 

Из перечисленных методов нашли свое широкое применение ионообмен (на специализированных борселективных смолах) и метод обратного осмоса, либо их совместное применение, когда это технически и экономически оправдано.

Выпускаемые в настоящее время мировыми производителями борселективные смолы изготавливаются на основе стиролдивинилбензольной матрице. На активных группах сорбента происходит хемосорбция с образованием устойчивых боратно-эфирных соединений.

Такие сорбенты хорошо выполняют свою функцию даже при высоких концентрациях в воде других ионов в широком диапазоне рН, при температуре до 60 С0.

Определенные сложности вызывает необходимость осуществления периодических регенераций кислотой и щелочью после нескольких последовательных регенераций поваренной солью.

Ионообменный метод чаще применяют, когда необходимо удалить бор из маломинерализованной воды, не меняя ее солевой состав. При одновременном опреснении и удалении бора целесообразно применять метод обратного осмоса или в комплексе с ионным обменом.

Из-за сравнительно недавнего появления специальных борселективных мембран широкое применение мембранных технологий для удаления бора получило развитие только в последние годы. В зависимости от степени минерализации воды различают низконапорные (минерализация до 15 г/л) и высоконапорные (минерализация до 80 г/л) мембранные элементы.

Селективность мембран к бору напрямую зависит от рН раствора. При значениях рН выше 8,0 начинает происходить диссоциация борной кислоты. Чем выше рН раствора, тем меньше свободной борной кислоты и больше концентрация борат-ионов. Гидратированные борат- и полиборат-ионы имеют значительно большие размеры, чем молекулы борной кислоты. Следовательно, при рН более 8,0 селективность всех типов мембран к бору ожидается большей, чем при нейтральном рН.

Однако, борселективные мембраны (например, мембраны ESPA B (Hydranautics)) при рН 10,0 имеют селективность около 96%, а стандартные мембраны, не более 90-92%.

Следовательно, для эффективного удаления бора необходимо подщелачивать воду перед подачей ее на установку с борселективными мембранами до величины рН более 9,0. Однако, как показывает наш опыт, гарантированно снизить концентрацию бора на одной ступени обессоливания даже применяя подщелачивание, все равно не всегда возможно.

Проектировщик двухступенчатой мембранной системы удаления бора, руководствуясь анализом исходной воды и требованиями к очищенной воде, вынужден выбирать между использованием разных типов мембранных элементов (морских, низконапорных или борселективных) и подщелачиванием, либо применять дополнительно борселективные смолы. Если необходимо получить глубоко обессоленную воду, то возможно применение и других методов очистки.

На основе вышесказанного утверждать, что именно метод обратного осмоса является наиболее эффективным для удаления бора, нельзя. Проектирование мембранных систем достаточно сложный процесс, а селективность мембран не стабильна и зависит от четкого соблюдения режима эксплуатации системы. Мембраны имеют ограниченный срок службы, связанный с нормативным снижением селективности и производительности. Вопрос о резервировании мембранной системы часто упирается в высокую стоимость мембранных модулей, следовательно, снижается общая надежность системы очистки воды от ионов бора.