Минерализатор Aquafilter AIMRO-QC - и вообще о пользе данных аксессуаров

Всем привет!

Признаюсь честно: на написание данной статьи (громко сказано!) навеяло вот это. Из чего я сделал вывод, что наш народ не шибко разбирается в химии, тем более — биохимии, а потому очень склонен верить маркетологам и покупать всяческие аксессуары и вещества, которые в лучшем случае — пустая трата денег, а в худшем — и угроза здоровью.

Но сегодня речь пойдёт немного не о «изотониках», но близко. О воде.

Введение

Когда-то, Ваш покорный слуга набросал довольно обширный опус о воде и о том, как её очищают на кухне. Или не очищают. В любом случае — получилось интересно, а ещё интереснее получилась дискуссия в комментариях, которая позволила развеять собственные заблуждения (и на старуху бывает проруха).

И вот теперь мы плавно переходим к теме сегодняшней беседы — к «минерализаторам», а конкретно — к Aquafilter AIMRO-QC, предлагаемом польской фирмой Aquafilter. Сайт производителя намекает, что данная продукция доступна и в РФ, и на Украине, однако я не смог найти официальных дилеров в РФ, поэтому сужу о цене по украинскому ретейлеру, то есть это примерно $8.50.


Итак — зачем нам тратить восемь баксов? Если кратко: у многих для очистки воды используется система обратного осмоса. «Минерализатор» предназначен, как следует из описания, для возврата в полностью деминерализованную воду катионов кальция, магния, калия и натрия. Зачем? Причины называются следующие: якобы постоянное употребление деминерализованной воды приводит к вымыванию данных катионов из организма, что приводит как минимум к остеопорозу.
Приверженцы данной точки зрения ссылаются, как правило, на статью Франтишека Козишека из Национального Института Здоровья Чешской Республики, кто-то — на другие статьи, например, вот эту. Ваш покорный слуга тоже когда-то верил в необходимость реминерализации, тщательно за этим следил, а потом решил заняться проблемой вплотную. Так вот: за три года с публикации статьи на Хабре я не смог найти ни единого солидного исследования вреда потребления деминерализованной или дистиллированной воды. При этом я считаю «солидным» исследование с выборкой, статистикой, нулевым опытом — а не пространные рассуждения о том, что такое хорошо, а что такое плохо. Если кто-то знаком с такими исследованиями — я буду крайне благодарен на указание их в комментариях, но оговоримся сразу: исследование должно быть практическим (то есть — с тестированием на добровольцах и статобработкой результатов) и не беспристрастным (то есть не по просьбе некой фирмы).

Личное мнение на сейчас: реминерализация необходима исключительно для улучшения органолептических показателей — то есть не «пользы», а чисто «вкуса». Те, кто пил дистиллят, знают, что ощущения от него не очень. А те, кто вынужден пить — знают, что иногда полезно добавлять туда совсем немного соли — до уровня, когда солёность не слышна, но пить «приятнее».

Но опять меня понесло! Возвращаемся к присно памятному Aquafilter AIMRO-QC.

Описание и спецификация

Выглядит сие творение достаточно просто:


Сайт производителя предоставляет спецификацию по данному устройству, из которой особого внимания заслуживает следующее:


То есть: имеем некую насадку, заполненную смесью карбоната кальция и оксидом магния. При прохождении через неё вода насыщается всем необходимым. Запомним это — мы ещё к этому вернёмся, потому что уже здесь мне захотелось плакать. Назовём это так: Спецификация 1.

Надо сказать, что устройство предлагает ещё один украинский магазин, у которых описание ещё краше, я позволил себе его даже сохранить. К ней мы также вернёмся, так что пусть будет Спецификация 2.

А теперь — самое интересное, но увы — скучное. Следите за руками!

Как доводят воду «до кондиции» после очистки

Итак, после выполнения очистки обратным осмосом или ионообменными смолами вода сначала нейтрализуется. То есть к ней банально добавляется пищевая сода для достижения рН 7,0. Зачем это — вопрос отдельный, потому что болтанка от рН6,5 до рН 7,5 мало кем почувствуется, более того: обычная вода имеет как раз примерно рН 6,5 за счёт перехода растворенного углекислого газа в угольную кислоту Н2СО3 и её последующей диссоциации по уравнению:
Н2СО3 <=> Н+ + НСО3-
(просите, я не умею тут в статьях менять регистр символов, а потому цифры и заряды получаются вперемешку — но приводимые уравнения являются классическими — и любой желающий найдёт их в учебниках по химии)

Ниже будет достаточно много скучных расчётов, поэтому я не буду обосновывать рН6,5 — просто поверьте: это так. И никто — вообще никто — не чувствует воду «кислой», хотя она совсем не «рН7», как в рекламе.

Однако на самом деле при рН ниже 6 действительно ощущается некая «кислинка», а потому в воду, которая из-за технологии теряет катионы, но сохраняет анионы — добавляют пищевую соду, «выравнивая» кислотность. Кстати, пить кислую воду действительно вредно для зубов — она действительно разрушает эмаль. И это — ещё одна причина «выравнивания» рН. Но это — отдельный разговор, просто принимаем, что в процессе очистки вода в минерализатор приходит уже с рН6,5… рН7,5 — и с некоторым запасом катионов натрия, которые достались от соды.

И вот теперь минерализатор «насыщает» нашу водичку столь полезными минералами. И как насыщает — нам приходит на помощь очень скучная, но страшно точная теоретическая химии.

Самая скучная, но необходимая часть

Согласно Спецификации 1, наше устройство содержит смесь карбонатов кальция и окиси магния. Я не знаю, как и где искусственно мешают оксид магния с карбонатом кальция за восемь баксов, поэтому тут больше склонен веритьСпецификации 2 которая утверждает, что в минерализаторе доломит, что согласно А. Г. Бетехтину в его «Минералогии» за 1950 год — минерал, суть смесь карбонатов кальция и магния:


Однако Бетехтин, все минералоги и химики мира, в том числе и я, крайне удивлены, откуда после доломита в воде появляются калий, натрий, сульфаты, хлориды и фториды согласно Спецификации 2. И если натрий с калием там из соды, которая была раньше (и вовсе не связана с минерализатором), то фториды — это очень интересно. Но хорошо: в доломит подмешали плавиковый шпат, пусть будет так. Ну и представим, что в воду после минерализатора попала какая-то грязь, что обусловило примеси сульфатов и хлоридов — в конце концов судя по Спецификации 2 их там совсем немного.

Но теперь все химики мира, включая меня, в шоке смотрят на Спецификацию 1, сообщающую, что в воду так же поступают анионы ОН- в количестве аж 9 мг/л. Откуда шок — я поясню.

Известно, что вода — плохо диссоциирует. То есть она очень слабо распадается на:
Н2О <=> Н+ + ОН-

При этот ваш рН — ничто иное, как -log ([H+]), то есть десятичный логарифм молярной равновесной концентрации катиона Н+ со знаком минус.
Существует константа диссоциации, которая говорит, что в воде [H+] x [OH-] = 10^-14. Всегда.
Хороший математик сразу скажет, что рН = 14 + log([OH-]) — и будет совершенно прав.

Молярная масса [OH-] равна 17 г/моль, то есть 9 мг/л — то же самое, что 9/17=0,53 ммоль/л или 5,3х10^-4 моль/л
А значит в таком случае log (5,3х10^-4) = -3,28
Ребят, но тогда у нас в водичке на выходе из такого картриджа рН = 14 — 3,28 = 10,72. Это, мягко говоря, многовато. Примерно как лёгкий раствор кальцинированной соды )))

Но ладно, забудем об этом и сконцентрируемся на так важных и нужных для нас кальции — тем более что в наличии карбоната этого элемента Спецификация 1 и Спецификация 2 согласны.

Как помним из курса химии средней школы, карбонат кальция или попросту — мел, а по сложному — известняк, известковый шпат или кальцит — нерастворимое соединение. А значит, что если его поместить в воду, оно очень слабо диссоциирует на такие ионы:
CaCO3(тв) <=> Ca 2+ + СО3 2-

Химия более высокого полёта даже говорит, что сколько бы карбоната кальция не засыпали в воду — произведение [Ca2+] x [CO3 2-] есть константа, называемая произведением растворимости, и для карбоната кальция она равна 3,8 х 10^-9 (Краткий справочник по химии Гороновского и др. за 1987 г., все остальные константы взяты оттуда же).

Следующий момент: у нас угольная кислота диссоциирует в воде по таким уравнениям:
Н2СО3 <=> Н+ + НСО3- (уже видели, это до гидрокарбонатов)
HCO3- <=> Н+ + СО3 2- (это до карбонатов)

Я не буду лезть в дебри — думаю, у многих мозги уже закипели и они закрыли эту страницу в браузере, как тихий ужас, но согласно математического баланса и констант диссоциации доля карбоната от общего количества всех форм угольной кислоты, находящихся в растворе, будет равна:
X = K1 x K2 / (K1 x K2 + K1 x [H+] + [H+]^2), где:
К1 — первая константа диссоциации угольной кислоты, равная 1,32 х 10^-4,
К2 — вторая константа диссоциации угольной кислоты, равная 4,69 х 10^-11,
[H+] — молярная концентрация катионов H+, о которой мы уже говорили.

То есть итого Х = 6,19 х 10^-15 / (6,19 х 10^-15 + 1,32 х 10^-4 x [H+] + [H+]^2).

Тогда, наша концентрация S в моль/л для катионов кальция в воде, куда насыпали карбонат кальция будет равна:
S x X x S = 3,8 х 10^-9, или
S^2 = 3,8 х 10^-9 / Х.

Далее любознательный читатель может понять, что:

1. При рН 10,72 или [H+] = 1,9 х 10^-11 концентрация кальция в воде будет 5,34 х 10^-9 моль/л, умножив на молярную массу катионов кальция (40 г/моль) получаем 2,14 х 10^-7 г/л или 0,000214 мг/л — но никак не заявленные в Спецификации 1 28 мг/л!

2. Справедливо считая, что ОН- в воде после реминерализации — бред сивой кобылы, можем рассчитать, что 28 мг/л кальция, что соответствует 7 х 10^-4 моль/л, означает:
(7 х 10^-4)^2 = 3,8 х 10^-9 / (6,19 х 10^-15 / (6,19 х 10^-15 + 1,32 х 10^-4 x [H+] + [H+]^2)), или
4,9 х 10^-7 = 613893 х [H+]^2 + 81,03 х [H+] + 3,8 х 10^-9, или
613893 х [H+]^2 + 81,03 х [H+] — 4,86 х 10^-7 = 0
Решив квадратное уравнение получаем, что [H+] = 6 х 10^-9, что соответствует рН 8,2 — но это означает, что в воду сильно пересыпали соды, она щелочная и тоже не лучший выбор для питья!

3. При «нормальном» рН 7,0 значение [H+] = 10^-7, и тогда Х = 0,000468, а растворимость, соответственно, 0,0028 моль/л или 114 мг/л кальция.

4. Понимая, что плавиковый шпат (CaF2) — тоже нерастворимое соединение и даже хуже растворяется, чем известняк, не насилуя мозг дополнительными расчётами скажу, что если фторидов в воде будет 0,06 мг/л — то кальция должно быть порядка 127 мг/л и не больше — иначе фториды будут уходить из раствора в осадок.

Выводы

Буду краток ©

1. Ни одна из «Спецификаций» не имеет ничего общего с реальностью. Авторы этих документов — полные профаны даже в элементарных вещах по химии (привет, 9 мг/л ОН- !), а когда дело доходит до цифр — то там вообще цифры с потолка. И никакие отмазки про «based on internal testing» и «depend on flow, temperature» не помогут: химические проецссы плевать хотели на то, внутреннее это тестирование или внешнее, поток воды через устройство постоянен, поскольку указан в спецификации на устройство, да и понятие «домашняя температура» вполне постоянно: никто не будет гонять ледяную воду или кипяток, это не позволит сама конструкция системы очистки воды.

2. В свете этого — вызывает сомнение, что кто-то когда-то вообще задумывался об эффективности минерализатров, что туда засыпать и что в итоге получается.

3. Понимая, что если никто не задумывался, не считал — а тема к тому же малоисследованная, целесообразность «минерализаторов» крайне сомнительна.

4. Также принимая во внимание разнящиеся данные по составу наполнителя «минерализатора» есть риск, что засыпать туда могли что угодно, в том числе — и грязный доломит с примесями стронция и бария (стронцианит, витерит, альстонит, баритокальцит) — а вот от этих друзей как раз остеопороз будет обеспечен как минимум.

5. Понимая, что в воду перед данным устройством добавляли пищевую соду, для «выравнивания» рН — а значит уже внесли некоторое количество катионов натрия — считаю, что при правильном дозировании очень малое количество людей отличит «реминерализованную» от «нереминерализованной» воды по органолептике (вкусу и запаху).

6. Дефицит макроэлементов — кальция, калия, магния — восполнять надо не водой, а пищей. Там их больше и значительно, столько воды Вы попросту не выпьете. С микроэлементами — тем более.

7. Если подозреваете у себя дефицит калия и магния (ну может Вы — спортсмен или живёте в тропическом климате — и при этом рядом нет ни фруктов, ни мяса) — кушайте таблетки Аспаркам, это дёшево и сердито. Можете подсыпать их себе в воду после очистки. Одной — ну максимум двух таблеток в день вполне хватит взрослому человеку.

6. Дефицит кальция — сложная проблема, и вода ей никак не поможет, собственно, как и поедание глюконата кальция и прочего вагонами, потому что кальций не так-то просто усваивается. Но это — совершенно другая история…

Upd1: Не хотел ещё больше перегружать статью, но раз попросили.
Итак, анализ воды «до и после». Анализ выполнял коллега, поэтому претензии на вырвиглазное разрешение — ему :-) Но — сильно не пинайте, потому что именно этот коллега сподвиг на написание этого эпоса.

К нас тут есть образцы «без соды», «до минерализатора», «после минерализатора» и «Моршинская» (это из бутылки которая).

Что видно:
1. Бор практически не изменился — это нормально, обратный осмос вообще плохо чистит бор.
2. Кальций вырос на 0,6 мг/л — примерно «хрен целых хрен десятых».
3. Натрий вырос — но благодаря пищевой соде, а не «минерализатору».
4. Калия не было и не стало — сода была чистой.
5. Магний вырос на 4 мг/л — так себе, копейки.
6. Никаких заявленных изменений от производителя минерализатора нет и в помине!

Upd2: Уважаемые читатели, большая просьба подтверждать свои слова ссылками на нечто более или менее научное. Безусловно я всем верю, как родным, но всё-таки я же стараюсь приводить факты и расчёты, а не просить верить на слово, верно? Все мы тут джентльмены, но помните, как было в анекдоте.

Теперь — приведу некоторую информацию из FDA. Я её специально перевёл, надеюсь, она прояснит некоторые моменты.

Технические требования к системе обратного осмоса

Базовых технических требований к системе обратного осмоса несколько:

1. Питающая вода должна быть доведена до определённого уровня рН (и вот откуда сода), а также быть предварительно отфильтрованной. Общее содержание растворённых веществ и взвешенных частиц после после предварительной фильтрации должно удерживаться в расчётных диапазонах.
2. Питающая и готовая вода должна проверяться микробиологически. В случае превышения допустимых микробиологических уровней система должна быть продезинфицирована.
3. Перед дезинфекцией все компоненты системы должны быть механически очищены (так что сначала просо + ПАВ — а потом перекись и прочее). После дезинфекции должны быть проведены соответствующие тесты, подтверждающие, что дезинфектанты полностью удалены из системы (а потому если воняет хлоркой — пользоваться нельзя).
4. Необходимо избегать использования фильтров или ионообменных смол после модулей обратного осмоса.
5. Система обратного осмоса должна быть такой, чтобы обеспечивать постоянный поток без ловушек, тупиков и секций трубок, в которых возможно образование стоячей воды (а потому — ещё раз: я сомневаюсь, что минерализатор — это некая колба, где вода настаивается на минералах).
6. Химическое и бактериологическое качество воды должно проверяться с определённой частотой в ходе эксплуатации. Датчики проводимости должны быть установлены в системе в ключевых точках для постоянного контроля качества воды.
7. Оборудование должно быть квалифицировано, а система обратного осмоса — проходить регулярную валидацию — равно как использоваться в строгом соответствии с инструкцией производителя с целью постоянного получения воды приемлемого качества.