Железо в воде

Еще раз про железо в воде

«… вода больше не является натуральным продуктом».

М. Гафнер. Natur. 1989, №10.

 

Обеспечение населения качественной питьевой водой – это проблема, которая приобретает все большую остроту по мере загрязнения окружающей среды. Вещества, попадающие в поверхностные и грунтовые воды разных регионов очень разнообразен и зависит от таких факторов как:

  • Наличие промышленных и сельскохозяйственных предприятий;
  • Количество и качество водоочистных сооружений;
  • Технологии очистки сточных вод;
  • Климатических и географических условий.

Количественное содержание загрязняющих веществ иногда достигает таких значений, что М. Гафнер с полным на то основанием заявляет: «…. вода больше не является натуральным продуктом».

 

Железо в воде

 

Краткое содержание государственного доклада о состоянии природной среды в нашей стране, - все (!) водоемы в России загрязнены.

Основные загрязнения:

  • Фенолы;
  • Сложные органические соединения;
  • Поверхностно-активные вещества;
  • Нефтепродукты;
  • Железо;
  • Марганец.

Рассмотрим подробнее железо и его содержание в воде.


Железо в воде

 

Справка

Химический символ: Fe.

Атомное число: 26.

Родственные элементы: хром, никель, медь, марганец.

Распространенность на земле: 5% в виде руды и минералов или 4-е место среди самых распространенных элементов.

ПДК (предельно-допустимая концентрация) железа в воде: 0,3 мг/л.


Формы железа в природе и воде


Диграмма Пурбе для системы Железо (Fe) - Вода:


Диаграмма Пурбе для пары железо-вода.


Элементарное железо (Fe 0)

Нерастворимо в воде. В присутствии влаги и кислорода окисляется до трехвалентного железа, образуя оксиды и гидроксиды.

Трехвалентное железо (FeIII)

Образует нерастворимый гидроксид железа бурого цвета. В воде представлен в виде хлорида и сульфата

 

Цвет воды – желтовато-мутная окраска

Окраска осадка после отстаивания – красно-бурый

Двухвалентное железо (FeII)

Как правило присутствует в подземных водах. Входит в состав органических комплексов.

 

Цвет воды – прозрачна.

Окраска осадка после отстаивания – красно-бурый.

«Органическое» железо

Встречается в природе в виде сложных органических комплексов. Имеет коллоидную структуру в воде и очень трудно поддается удалению.

 

Цвет воды – опалесцирующая пленка.

Окраска после отстаивания – не образуется осадка.

Бактериальное железо.

Некоторые бактерии перерабатывают двухвалентное железо и в своей оболочке накапливают соединения трехвалетного железа.

 

Опалесцирующая пленка. Желеобразные образования в водопроводной системе.

Коллоидное железо

Нерастворимые частицы менее 1 мкм. Трудно поддаются фильтрации на гранулированных загрузках. Частицы коллоидного железа создают в воде суспензии и не осаждаются.

 

Окрашивает воду, но не образует осадка.

Растворимое органическое железо

Сложные хелатные комплексы. Например, гемоглобин в крови или гуминовые кислоты в почве и поверхностных водах.

 

Окрашивает воду, но не образует осадка.

 

Следует отметить, что в воде, как правило, присутствует несколько типов железа. Поэтому очень часто стандартные методы очистки воды от железа не работают.


Железо в воде


Способы удаления железа из воды (обезжелезивание).

Основные способы удаления железа:

Удаление из воды железа - одна из самых непростых задач в водоочистке и водоподготовке. Беглый, краткий обзор существующих способов удаления железа позволяет сделать вывод о том, что на данный момент не существует универсального метода удаления железа, применимого во всех случаях. Каждый из методов имеет свои плюсы и минусы, работает только в определенных условиях и не гарантирует полного удаления железа из воды. Практически все методы (кроме ионного обмена и дистилляции) основаны на переводе двухвалентного железа в трехвалентное (растворимой формы в нерастворимую) с последующей фильтрацией. Рассмотрим методы окисления и каталитического окисления.


Окисление


Окисление двухвалентного железа осуществляется:

  • кислородом воздуха (аэрация);
  • хлором;
  • перманганатом калия;
  • перекисью водорода;
  • озоном.

После окисления двухвалентного железа в трехвалентное происходит осаждение и фильтрация последнего.


Основные недостатки:


  1. применение (хранение, приготовление, дозирование) дополнительных реагентов;
  2. время реакции с окислителем;
  3. большие контактные резервуары;
  4. применение коагулянтов;
  5. слабо справляются с органическим железом;
  6. наличие в воде посторонних примесей, которые тоже подвержены окислению (например, марганец).



  • Каталитическое окисление с последующей фильтрацией.


Каталитическое окисление железа происходит на следующих гранулированных загрузках:


  1. BIRM
  2. MGS
  3. MTM
  4. AMDX
  5. Pyrolox
  6. И другие.


Более подробно о каталитических загрузках смотрите здесь.

Основным недостатком каталитических загрузок является предельная концентрация железа 10-15 мг/л.


Если статья была полезной для Вас - поделитесь с друзьями и коллегами. Нам будет приятно, а другим читателям полезно и интересно. Спасибо.