Bor (B) i woda

Bor występuje naturalnie w skałach i glebach i może przedostawać się do wód podziemnych, gdy woda przepływa przez materiały zawierające borany i borokrzemiany. Jest również obecny w niektórych produktach przemysłowych i produktach używanych w gospodarstwach domowych. W wodzie bor występuje głównie w postaci kwasu borowego lub boranów, a równowaga między tymi postaciami zależy przede wszystkim od pH.

Bor w wodzie

Przy pH typowym dla większości wód naturalnych rozpuszczony bor występuje głównie w postaci elektrycznie obojętnego kwasu borowego, B(OH)₃. Gdy pH wzrasta powyżej około 9, ujemnie naładowany jon boranowy, B(OH)₄⁻, staje się dominującą postacią. Obie postacie są rozpuszczalne, ale różnice w ich ładunku i wielkości wpływają na łatwość ich usuwania w procesach uzdatniania.

Do naturalnych źródeł boru należą wietrzenie i wymywanie ze skał i gleb zawierających borany lub borokrzemiany. Bor może również przedostawać się do wód powierzchniowych wraz ze zrzutami ścieków. Związki boru są wykorzystywane w produktach i procesach, takich jak produkcja szkła, detergenty i środki zmniejszające palność.

Aspekty środowiskowe

Bor jest mikroelementem niezbędnym roślinom w niewielkich ilościach, jednak jego nadmierne stężenia mogą szkodzić wrażliwym roślinom, w tym roślinom uprawnym. Skutki różnią się w zależności od gatunku i warunków narażenia, dlatego jednej wartości stężenia nie należy traktować jako uniwersalnego progu toksyczności.

Woda pitna a zdrowie

Wartość zalecana przez Światową Organizację Zdrowia (WHO) dla boru w wodzie pitnej wynosi 2,4 miligrama na litr (mg/L). Dyrektywa Unii Europejskiej w sprawie wody pitnej określa wartość parametryczną na poziomie 1,5 mg/L, przy czym wartość 2,4 mg/L przewidziano dla systemów zaopatrzenia, w których przeważa woda odsalana lub warunki geologiczne mogą prowadzić do wysokiej zawartości boru w wodach podziemnych. Obowiązujące wymagania zależą od właściwej jurysdykcji.

Zalecenie WHO opiera się na danych toksykologicznych obejmujących wpływ na układ rozrodczy i rozwój zwierząt laboratoryjnych. Zalecana wartość dotyczy wody pitnej; nie należy jej interpretować jako stwierdzenia, że typowe poziomy boru w żywności lub wodzie powodują takie skutki.

Usuwanie boru z wody

Konwencjonalne procesy uzdatniania wody pitnej, takie jak koagulacja, filtracja i chlorowanie, zazwyczaj nie usuwają boru skutecznie. Odwrócona osmoza i wymiana jonowa z wykorzystaniem żywic selektywnych względem boru należą do metod uzdatniania stosowanych w celu zmniejszenia jego zawartości.

Ponieważ przy pH typowym dla większości wód surowych kwas borowy jest elektrycznie obojętny, a jego cząsteczki są stosunkowo małe, standardowe membrany do odwróconej osmozy mogą zatrzymywać go mniej skutecznie niż obdarzone ładunkiem jony boranowe. W zależności od właściwości wody i celu uzdatniania możliwe rozwiązania procesowe mogą obejmować drugi przebieg odwróconej osmozy, korektę pH, membranę do odwróconej osmozydobraną pod kątem zatrzymywania boru lub wymianę jonową selektywną względem boru. Skuteczność zależy od składu chemicznego wody surowej i projektu systemu; badania w skali laboratoryjnej lub pilotażowej mogą pomóc w ustaleniu warunków eksploatacji. Przy projektowaniu procesu należy również uwzględnić koncentrat z odwróconej osmozy oraz odpady z regeneracji jonitów.

Usuwanie boru z wody