Żelazo występuje w wodzie w postaci dwuwartościowych i trójwartościowych jonów. Jak oczyścić płyny pitne i techniczne z tych zanieczyszczeń? Pilny problem dla zwykłej rodziny i dużego przedsiębiorstwa. Rozważ powody, od których zależy rozpuszczalność żelaza w wodzie, formy zanieczyszczeń, metody usuwania żelazozwiązków.
Dlaczego woda z kranu jest żółta i brązowa?
Związki żelaza nadają wodzie żółtawy kolor, często pojawia się nieprzyjemny posmak, można zauważyć zanieczyszczenia w postaci brązowych płatków. Zjawiska te to pogorszenie właściwości organoleptycznych wody pitnej. Na zmianę koloru zwracają uwagę przede wszystkim konsumenci wody. Ponadto istnieją konsekwencje dla zdrowia ludzkiego. Spożywanie złej jakości wody z kranu, która zawiera żelazo, negatywnie wpływa na stan wątroby, zębów, całego przewodu pokarmowego, skóry i włosów.
Rozpuszczalność w wodzie tłumaczy się nie tylko interakcją żelazozwiązków ze składu skał z innymi substancjami występującymi w przyrodzie. wznosi sięstężenie jonów Fe2+ i Fe3+ w wyniku procesu korozji, który stale zachodzi w urządzeniach wodociągowych i rurach wykonanych ze stopów żelaza. Rurociągi stopniowo stają się bezużyteczne, zmieniają się właściwości produktów, do produkcji których użyto wody z domieszką żelaza.
Jaka jest rozpuszczalność żelaza w wodzie?
Pierwiastek chemiczny, któremu nadano łacińską nazwę Ferrum, jest drugim po aluminium najobficiej występującym w skorupie ziemskiej. W dużych ilościach na planecie znajdują się złoża pirytu żelaznego lub pirytu (jego wzór to FeS2). Ferrozwiązki występują w skałach pochodzenia wulkanicznego i osadowego w postaci hematytu, magnezytu, rudy brązowego żelaza.
Prosta substancja żelazo jest srebrnoszarym plastycznym metalem, nierozpuszczalnym w wodzie. Tlenki i wodorotlenki, wiele soli żelaza również nie wchodzi w interakcje z wodą. Rozpuszczalność FeO w wodzie omówiono w związku z jego zdolnością do utleniania się do tlenku żelaza. Mówiąc o wodnym roztworze FeO, mają na myśli zawartość jonów żelazawych. W niektórych źródłach wody liczba ta sięga 50 lub więcej miligramów na 1 litr. Jest to wysokie stężenie, taka woda pitna powinna być oczyszczona.
Jak żelazo dostaje się do naturalnych wód?
Erozja fizyczna i chemiczna prowadzi do kruszenia, rozpuszczania i niszczenia skał zawierających związki żelaza. W wyniku reakcji zachodzących wjony Fe2+ i Fe3+ są uwalniane. są aktywnie zaangażowani w procesy redoks. Jon dwuwartościowy jest utleniany, oddaje elektron i zostaje potrójnie naładowany. Rozpuszczalność żelaza w wodzie wynika z obecności kationu Fe2+. W wyniku reakcji zachodzących w roztworze powstają różne sole. Wśród nich są rozpuszczalne, takie jak siarczany, i nierozpuszczalne (siarczki, węglany). Gdy taka woda jest wolna od żelaza, rozpuszczalna forma staje się nierozpuszczalna, tworzą się płatki, które wytrącają się. Żelazo żelazawe utlenia się do trójwartościowego w obecności tlenu lub innych środków utleniających (ozon, chlor).
Przemiany jonów ostatecznie prowadzą do pojawienia się brązowej rdzy odpornej na dalsze utlenianie, jej warunkowy skład można przedstawić w następujący sposób: Fe2O3 • nH2O. Cząstki Fe3+ są częścią złożonych substancji nieorganicznych i organicznych występujących w wodach powierzchniowych.
Czy zawartość żelazozwiązków w naturalnych wodach jest taka sama?
Stężenia pierwiastka chemicznego i rodzajów żelaza w wodzie zależą od składu skał skorupy ziemskiej i stanu różnych źródeł. Związki żelaza dwuwartościowego i trójwartościowego, formy organiczne, takie jak bakterie żelaza i substancje koloidalne (rozpuszczalne i nierozpuszczalne) mogą być obecne w tym samym czasie.
Jeżeli są osady rud siarczanowych, jest bardziej prawdopodobne, że żelazo żelazawe będzie obecne w wysokich stężeniach. Rozpuszczalność w wodzieżelazozwiązki wzrastają wraz z temperaturą w pobliżu obszarów wulkanicznych. Zawartość żelaza w rzekach i jeziorach jest wyższa w przypadku odprowadzania ścieków z zakładów hutniczych i chemicznych.
Jak oczyścić wodę z żelaza?
Do usuwania żelazozwiązków stosuje się metody odczynnikowe i nieodczynnikowe. Podstawą większości procesów jest utlenianie jonu dwuwartościowego do kationu trójwartościowego. Podobnie postępują z innymi zanieczyszczeniami w wodzie – są przekształcane w związki nierozpuszczalne i usuwane za pomocą filtra. Na tej zasadzie opiera się działanie większości instalacji przemysłowych.
Jaka jest rozpuszczalność żelaza w wodzie określona za pomocą przyrządów. Następnie odżelazianie odbywa się za pomocą odczynników chemicznych: tlenu, chloru, ozonu, nadmanganianu potasu, nadtlenku wodoru. Zachodzą reakcje chemicznego utleniania i otrzymuje się nierozpuszczalny osad. Można go nie tylko filtrować, ale także usuwać po osadzeniu przez dekantację (spuszczanie czystej wody z osadu). Podczas ozonowania i chlorowania dezynfekcja (dezynfekcja) zachodzi jednocześnie. Uważa się, że stosowanie ozonu jest bardziej obiecującą metodą, ponieważ chlor jest niebezpieczny dla ludzkiego zdrowia.
Jak można usunąć żelazo z małych ilości wody?
W domu można użyć nadtlenku wodoru i nadmanganianu potasu z powyższych odczynników. Jak oczyścić wodę z żelaza, jeśli chcesz uzyskać niewielką ilość w krótkim czasie? Gdy nadtlenek zostanie dodany do wody,płatki osadowe. Należy poczekać, aż opadnie na dno pojemnika i spuścić wodę lub przepuścić ją przez zwykły filtr dzbankowy. Ta oczyszczona woda nadaje się do picia i gotowania.
W stosunku do organicznych form żelaza powyższe metody są nieskuteczne. Wymienione powyżej odczynniki nie osadzają wystarczająco szybko cząstek koloidalnych.
Wymiana jonowa i kataliza - metody usuwania żelaza z wody
Istnieją autonomiczne instalacje działające na zasadach katalizy, wymiany jonowej. Urządzenia służą do oczyszczania wody w małych zakładach przemysłowych i domkach letniskowych.
Żelazo w metodzie katalitycznej usuwane jest za pomocą specjalnej zasypki produkowanej z surowców naturalnych i syntetycznych. Filtr do odżelaziania wody to metalowy pojemnik. Zasypka jest umieszczana w środku i przepuszczana jest woda. Substancja jest katalizatorem utleniania żelaza żelazawego, przekształcając je w stan nierozpuszczalny z różnych form.
W usuwaniu żelaza jonowymiennego stosuje się wymieniacze kationowe, otrzymywane z żywic jonowymiennych, takie jak zeolit (mineralny). W ostatnich latach uruchomiono produkcję syntetycznych produktów do usuwania żelaza z wody metodą wymiany jonowej.
Dlaczego potrzebujemy alternatywy dla odczynników?
Chemikalia są używane przez długi czas, jeśli istnieje to szkodliwe zanieczyszczenie - żelazo w wodzie. Rodzaje żelaza są różne, więc trzeba szukać najlepszego rozwiązania, metody odpowiedniej do oczyszczania wodyz określonego źródła, dla którego ustalono formy i stężenia żelaza.
Chlorowanie to już przeszłość, ta metoda niekorzystnie wpływa na jakość wody i zdrowie publiczne. Napowietrzanie czy wzbogacanie wody powietrzem to metoda praktycznie pozbawiona wad. Tlen jest przepuszczany przez wodę, żelazo ulega utlenieniu, a nierozpuszczalne płatki osadu można usunąć przez filtrację lub osadzanie.
Usuwanie żelaza odbywa się bez odczynników chemicznych – metodą elektrochemiczną. Dwie elektrody są zanurzone w pojemniku z wodą do wyczyszczenia. Elektroda ujemna – katoda – przyciąga i utrzymuje dodatnio naładowane jony żelaza, niezależnie od ich postaci. Inną metodą bezodczynnikową jest użycie specjalnych membran.
Każda z powyższych metod ma nie tylko zalety, ale także wady. Wybór metody zależy od postaci, w jakiej żelazo występuje w wodzie.
