Железо
попадает в воду не только в природных условиях,
но и в результате коррозии аппаратов и
трубопроводов
водоподготовки. И в этих случаях железо может
находиться в ионной, коллоидной и грубодисперсной формах.
Аналогичные
сведения могут быть представлены и в отношении
марганца. По
российским нормам содержание железа в исходной
воде перед натрий-катионитными фильтрами не
должно быть больше 0,3 мг/л, а перед
водородкатионитными фильтрами – не более 0,5
мг/л. Рекомендуемое содержание марганца в
исходной воде – не более 0,1 мг/л.
В
воде поверхностных источников
железо
находится обычно в форме органо-минеральных
коллоидных
комплексов, в частности, в виде гуминовокислого
железа, и тонкодисперсной взвеси гидроксида
железа. В речной воде, загрязненной кислотными
стоками, встречается сульфат двухвалентного
железа FeSO4.
Концентрация
железа в подземных грунтовых водах находится в
пределах от 0,5 до 50 мг/л. В центральном
российском регионе, включая Подмосковье, эта
величина изменяется в диапазоне
0,3–10 мг/л, наиболее часто – 3–5
мг/л, в зависимости от географического
местоположения и глубины источника. Начиная с
концентрации 1,0–1,5 мг/л вода имеет неприятный
металлический привкус.
При значениях более 0,3 мг/л железо
оставляет пятна на белье и санитарно-технических
изделиях. При концентрации железа менее 0,3 мг/л
запах обычно не ощущается, хотя могут появляться
мутность и цветность воды.
Анаэробная
(не имеющая контакта с воздухом) прозрачная
грунтовая вода может содержать соединения
двухвалентного железа (Fe2+) до нескольких миллиграммов на литр
без ее помутнения при прямой подаче из
источника. Однако при контакте с воздухом, а
точнее, с кислородом воздуха, двухвалентное
железо окисляется до трехвалентного коллоидного
состояния, придавая воде характерный
красно-коричневый оттенок.
Для выбора оптимальной установки
обезжелезивания необходимо
провести химический
анализ воды, который определит
количество и формы железа, присутствующих в
воде.
Железо - один из самых распространенных
природных элементов. Железо присутствует в большинстве
вулканических пород, оно также входит в состав пород,
цементирующих песчаники. Железо в значительных
количествах содержится в различных глинах, а в осадочных
карбонатных породах (например, известняк) встречается
только в виде незначительных примесей. Неудивительно,
что проблема присутствия в природной воде железа
является одной из самых распространенных. С такой водой
возникает целый ряд проблем: как при бытовом, так и при
коммерческо-промышленном использовании. Уже при
концентрациях железа свыше 0,3 мг/л такая вода вызывает
образование ржавых потеков, способна изменить цвет
тканей при их стирке и т. п. При больших концентрациях у
воды возникает характерный металлический привкус, что
отрицательно сказывается на качестве напитков (чай, кофе
и т. п.). В некоторых случаях может пострадать даже
качество еды, приготовленной на воде с высоким
содержанием железа. Все это делает задачу по очистке
воды от железа очень актуальной как для питьевого и
хозяйственно-бытового применения, так и для
промышленного использования.
Железо существует в природе в различных
формах (в зависимости от валентности): Fe, Fe +2 , Fe +3
, а также в виде различных сложных химических
соединений.
- Элементарное железо (Fe ° ). Элементарное, или
металлическое железо, безусловно, нерастворимо в воде.
В присутствии влаги и кислорода воздуха окисляется до
трехвалентного, образуя нерастворимый оксид Fe 2 O 3
(процесс, известный в быту как "ржавление").
- Двухвалентное железо (Fe +2 ). Почти всегда
находится в воде в растворенном состоянии, хотя
возможны случаи (при определенных редко встречающихся
в природной воде уровнях рН), когда гидроксид железа
Fe(OH) 2 способен выпадать в осадок.
- Трехвалентное железо (Fe +3 ). Гидроксид железа
Fe(OH) 3 нерастворим в воде (кроме случая очень
низкого рН). Хлорид FeCl 3 и сульфат Fe 2 (SO 4 ) 3
трехвалентного железа растворимы и могут
образовываться даже в слабощелочных водах.
- Органическое железо. Органическое железо
встречается в воде в разных формах и в составе
различных комплексов. Органические соединения железа,
как правило, растворимы или имеют коллоидную структуру
и очень трудно поддаются удалению.
Различают следующие виды органического
железа:
- Бактериальное железо. Некоторые виды бактерий
способны использовать энергию растворенного железа в
процессе своей жизнедеятельности. При этом происходит
преобразование двухвалентного железа в трехвалентное,
которое сохраняется в желеобразной оболочке вокруг
бактерии.
- Коллоидное железо. Коллоиды - это нерастворимые
частицы очень малого размера (менее 1 микрона), в силу
чего они трудно поддаются фильтрации на
гранулированных фильтрующих материалах. Крупные
органические молекулы (такие, как танины и лигнины)
также попадают в эту категорию. Коллоидные частицы
из-за своего малого размера и высокого поверхностного
заряда (отталкивающего частицы друг от друга,
препятствуя их укрупнению) создают в воде суспензии и
не осаждаются, находясь во взвешенном состоянии.
- Растворимое органическое железо. Так же, как,
например, полифосфаты, способны связывать и удерживать
в растворе кальций и другие металлы, некоторые
органические молекулы способны связывать железо в
сложные растворимые комплексы, называемые хелатами.
Примером такого связывания может служить удерживающая
железо порфириновая группа гемоглобина крови или
удерживающий магний хлорофилл растений. Так,
прекрасным хелатообразующим агентом является гуминовая
кислота, играющая важную роль в почвенном ионообмене.
Все вышеперечисленные виды железа "ведут" себя в воде
по-разному. Основные отличительные признаки приведены
в таблице.
|
Тип железа
|
Вода из-под крана
|
Вода после отстаивания
|
|
Двухвалентное
|
Чистая
|
Красно-бурый осадок
|
|
Трехвалентное
|
Окрашена
|
Красно-бурый осадок
|
|
Коллоидное
|
Желто-бурая
|
Не образует осадка, не фильтруется
|
|
Растворенное органическое
|
Желто-бурая
|
-
|
|
Бактериальное
|
Опалесцирующая пленка,
желеобразные образования в водопроводной системе
|
-
|
Необходимо только отметить, что "беда
никогда не ходит одна" и на практике почти всегда
встречается сочетание нескольких или даже всех видов
железа. Учитывая, что нет единых утвержденных методик
определения органического, коллоидного и бактериального
железа, то в деле подбора эффективного метода очистки воды от железа очень много
зависит от практического опыта специалиста,
занимающегося водоочисткой.
|
