Взаимодействие железа растворенного в воде с хлором

ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЕ ВОДЫ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА.
(автор: Ген.директор компании "МИРОВЫЕ ВОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ" - С.В.Черкасов)

2.1. Формы железа в поверхностных водах.

2.2. Формы железа в скважных водах.

Скважинные инфильтрационные воды забираются с небольшой глубины (поверхностные скважины или песчаные) и по своему составу близки к составу поверхностных вод с невысоким, но вполне вероятно, превышающим ПДК содержанием железа. Они, как правило, обогащены кислородом и поэтому в инфильтрационных водах железо присутствует в трехвалентной форме. Однако в последнее время при очистке от железа воды, добытой из песчаной скважины, специалистам приходится сталкиваться с тем, что эта вода имеет все тенденции и состав, чтобы быть отнесенной к поверхностным водам. А самое главное иногда, эти воды содержат железо, концентрация которого в десятки раз превышает ПДК. При этом чаще всего это гуматы железа.
Артезианские воды, забираемые с большой глубины (так, что между ними и инфильтрационными водами находится хотя бы один водонепроницаемый слой, наиболее пригодны для использования в качестве питьевой воды. Они лучше других вод очищены природными фильтрами от антропогенных загрязнений и защищены от проникновения болезнетворных микроорганизмов. В то же время именно в таких глубинных скважинных водах концентрация железа порой бывает наиболее высокой. В подземных водах с малыми значениями pH и с низким содержанием растворенного кислорода может наблюдаться концентрация железа до нескольких десятков миллиграммов в 1 л. В районах же залегания сульфатных руд и зонах молодого вулканизма концентрации железа могут достигать сотен миллиграммов на литр.
В артезианских скважинных водах железо преимущественно присутствует в двухвалентном состоянии, обычно в виде растворенного бикарбоната – Fe(HCO₃)₂. Встречаются также карбонатная (FeCO₃), сульфатная (FeSO₄) и сульфидная (FeS) формы растворенных соединений двухвалентного железа. В трехвалентном состоянии растворенное железо встречается крайне редко в виде сульфатов (Fe2(SO4)3) или растворимых органических комплексов.

Необходимая степень обезжелезивания воды определяется конечными целями, для которых эта вода будет использоваться. И хотя на сегодняшний день не существует единого универсального метода комплексного удаления всех существующих форм железа из воды, но используя ту или иную схему очистки, все равно можно добиться желаемого результата в каждом конкретном случае.
Окисление двухвалентного железа (Fe 2+ ) кислородом, содержащимся в воде, происходит медленно. Его скорость зависит от величины рН среды и достигает приемлемой для практических целей при значении рН > 8.
Для примера, в замкнутой системе (без доступа воздуха) двухвалентное железо (Fe 2+ ) полностью окисляется около 24 часов, а в открытой системе в течение 4 – 6 часов.
Поэтому для интенсификации процесса окисления железа прибегают к подщелачиванию воды, ее перемешиванию, аэрации, обработке хлором или каким-либо другим окислителем. Данную стадию можно назвать – стадией предварительной подготовки воды для обезжелезивания.
Таким образом, в целом, традиционные методы предварительной подготовки воды для обезжелезивания основываются:

• на окислении двухвалентного железа кислородом воздуха (аэрация);
• на химическом воздействии на двухвалентное железо или его соединений сильных окислителей (активный хлор, перманганат калия, перекись водорода, озон и т.д.).

• предварительная подготовка;
• фильтр каталитического обезжелезивания;
• патронный фильтр с глубинными картриджами.

Давайте кратко разберем весь процесс обезжелезивания постадийно.

4.1. Аэрация.

• фонтанированием (так называемые брызгальные установки);
• душированием (разбрызгиванием внутри некой емкости исходной воды);
• барботажем слоя воды воздухом;
• инжектированием, эжектированием (введением потока воздуха в поток воды за счет перепада давления);
• введением потока воздуха в поток воды с помощью компрессора под напором (что чаще всего используется).

Во многих случаях вода, прошедшая обезжелезивание аэрацией с последующим отстаиванием и фильтрацией, уже оказывается пригодной к употреблению в качестве питьевой. По такой упрощенной схеме обезжелезивание эффективно, когда исходная концентрация железа не превышает 10 мг/л (при содержании двухвалентного железа не менее 70% от общего), концентрация H₂S не более 2,5 мг/л. Окислительно-восстановительный потенциал воды (редокс – потенциал (Red-Ox или Eh)) после аэрации не должен быть ниже 100 мВ, а индекс стабильности (индекс Ланжелье) не менее 0,05.
Выбор способа упрощенной аэрации зависит от параметров исходной воды. Например, для полного окисления двухвалентного железа Fe 2+ в пределах до 5 мг/л требуется проводить аэрацию в течение 14 мин. В ходе аэрации происходит временное снижение рН воды. После завершения гидролиза величина рН воды повышается. Но, если концентрация сероводорода выше 0,5 мг/л, а свободной углекислоты – более 40 мг/л, то введения воздуха в трубопровод под напором не требуется – достаточно предусмотреть открытую емкость со свободным изливом в нее воды. Аналогичного эффекта можно достичь с помощью фонтанирования или душирования. Если же содержание железа в исходной воде выше 10 мг/л, то необходимо применять двухступенчатую схему обезжелезивания с предварительным дозированием какого-либо сильного окислителя и предварительной очистке воды на насыпных механических фильтрах. Об этом мы поговорим позже.
Не входящее в состав органических комплексов двухвалентное железо в присутствии кислорода воздуха или же кислорода, растворенного в воде, окисляется до трехвалентной формы. Этот процесс описывается следующим образом:

Скорость данной реакции в обычных условиях невелика. Достаточно привести простой пример - время окисления кислородом воздуха двухвалентного железа в трехвалентное состояние будет порядка сорока минут.
Правда в щелочной среде химическое равновесие в указанной выше реакции еще более смещается вправо, возрастает и скорость реакции окисления за счет удаления из реагентной среды ионов водорода при образовании с гидроксильными ионами молекул воды. Поэтому при высоких значениях pH (> 8,0) основной формой существования железа в воде является нерастворимый гидроксид железа (III) – Fe(OH)₃, находящийся во взвешенной коллоидной форме. Растворимым же Fe(OH)₃ становится лишь при очень низких значениях pH ( 2+ + Cl₂ + 2H₂O = 2Fe(OH)₃↓ + 2HCl

Хлор также окисляет двухвалентный марганец, разрушает органические вещества и сероводород.
Как альтернативу хлорированию в последние годы все шире используют обработку воды раствором гипохлоритом натрия , причем этот метод находит применение, как на больших станциях водоподготовки, так и на небольших объектах, в том числе и в частных домах. Подача раствора гипохлорита натрия в обрабатываемую воду осуществляется с помощью насосов-дозаторов путем пропорционального дозирования.
Гипохлорит натрия обладает рядом свойств, ценных в техническом отношении. Его водные растворы не имеют взвесей и поэтому не нуждаются в отстаивании, например, в противоположность хлорной извести. Во-вторых, применение гипохлорита натрия для обработки воды не вызывает увеличения ее жесткости, так как он не содержит солей кальция и магния как хлорная известь или гипохлорит кальция. И наконец, гипохлорит натрия можно получить на месте методом электролиза обычной поваренной соли.
Бактерицидный же эффект раствора NaClO, полученного электролизом непосредственно на месте, выше, чем у других дезинфектантов, действующим началом которых является активный хлор. Кроме того, он обладает еще большим окислительным действием, чем растворы, приготовленные химическим методом из-за более высокого содержания хлорноватистой кислоты (HClO) и наличия активных радикалов.
Окисление двухвалентного железа происходит в соответствии со следующим уравнением:

Расчет установки для обработки воды гипохлоритом натрия в первую очередь требует определить расход активного хлора на процессы окисления, обеззараживания и разрушение сероводорода.

4.2.2. Озонирование.

4.2.3. Коагуляция.

В обычных условиях процесс осаждения коллоидных частиц гидрооксида трёхвалентного железа (размер частиц 1-3 мкм) при отстаивании происходит медленно. Укрупнение этих частиц а, следовательно, ускорение осаждения достигают добавлением коагулянтов. Этого же требует применение на водоочистных сооружениях традиционных песчаных или антрацитовых фильтров, которые неспособны задерживать мелкие частицы. Так же плохо эти фильтры задерживают органическое железо.
Внесение в обрабатываемую воду коагулянтов производят с помощью насосов-дозаторов методом пропорционального дозирования.
Медленное осаждение коллоидных частиц гидроксида железа (III) вкупе с малой эффективностью применения окислителей и аэрации по отношению к органическому железу, а также ограничение по верхней концентрации железа в исходной воде затрудняет применение традиционной промышленной схемы обезжелезивания в сравнительно небольших автономных системах, работающих с высокой производительностью. В таких схемах применяются иные установки, обезжелезивание в которых проводится по принципам каталитического окисления с последующей фильтрацией или ионного обмена.

Это наиболее широко применяемый сегодня метод для промышленного водоснабжения отдельных, не самых крупных предприятий, отдельных коттеджей или коттеджных поселков.
Установки для каталитического окисления железа и фильтрации компактны и отличаются достаточно высокой производительностью 0,5 – 30,0 м 3 /ч и более в зависимости от используемого катализатора, исходных качеств воды, геометрических и эксплуатационных характеристик резервуара (баллон либо из стекловолокна, либо нержавеющей стали).
Реакция окисления железа происходит внутри напорного резервуара на скорых насыпных фильтрах, так называемых фильтрах обезжелезивания, которых насыпным слоем служит специальная фильтрующая среда с каталитическими свойствами, т.е. катализатором обезжелезивания.

В качестве фильтрующих загрузок насыпных фильтров обезжелезивания используют природные, содержащие диоксид марганца, или искусственно модифицированные материалы, обогащенные диоксидом марганца в процессе их производства.

Все гранулированные каталитические фильтрующие материалы, используемые для обезжелезивания и деманганации воды, схожи в том, что их каталитическая активность базируется на свойствах диоксида марганца, который определенным образом распределяется на развитой поверхности зерна катализатора. Основа материала матрицы катализатора может меняться, но функция диоксида марганца всегда остается неизменной: его способность сравнительно легко изменять свое валентное состояние.

В во­де и в ще­ло­чах прак­ти­че­ски не­рас­тво­рим. Обладает амфотерными свойствами, т.е. образует как кислоты, так и щелочи. Может проявлять себя как восстановитель, но чаще как сильный окислитель. Диоксид марганца реагирует с сильными неорганическими и органическими кислотами, такими как серная, соляная, азотная, щавелевая с образованием солей: сульфатов, хлоридов, нитратов, оксалатов. В реакции с соляной кислотой выделяется хлор (MnO₂ + 4·HCl → Cl₂ +MnCl₂ +2·H₂O); с азотной и серной кислотами – кислород. Взаимодействует с сильными окислителями. По от­но­ше­нию к бо­лее силь­ным окис­ли­те­лям в ще­лоч­ной сре­де яв­ля­ет­ся вос­стано­ви­те­лем (об­ра­зу­ет­ся MnO_4–); при окис­ли­тель­ном сплав­ле­нии MnO₂ со ще­ло­ча­ми об­ра­зу­ют­ся ман­га­на­ты.

Ди­ок­сид марганца – не­сте­хио­мет­ри­че­ское со­еди­не­ние – в его кри­стал­лической ре­шёт­ке все­гда на­блю­да­ет­ся не­дос­та­ток ки­сло­ро­да. Этой особенностью и определяются его окислительные свойства:

• Двуокись марганца (МnO₂) часто вводят в состав олифы, на которой готовятся масляные краски (двуокись марганца, примешанная к льняному маслу, каталитически ускоряет его окисление на воздухе и обусловливает высыхание масла).
• На каталитическом действии МnO₂ основано ее применение в специальных противогазах для защиты от окиси углерода (окисление окиси углерода (СО) до углекислого газа (СО₂)).
• Как сильный окислитель в кислой среде МnO₂ применяется в электротехнической промышленности при изготовлении некоторых типов гальванических элементов, причем двуокиси марганца отводится роль окислителя водорода, образующегося при работе элемента.
• Диоксид марганца (MnO₂) является катализатором для разложения пероксида водорода:

Окислительные свойства пиролюзита были замечены и исследователями, специализирующими в области очистки воды. Ими было обнаружено, что двухвалентное железо (Fe 2+ ) и марганец (Mn 2+ ), содержащие в растворимых и хорошо диссоциирующих в воде солях, при контакте с двуокисью марганца окисляются до трехвалентного состояния, а затем образуют нерастворимые в воде соединения. По их мнению, этот процесс можно описать следующими уравнениями химических реакций:

где, R – матрица пиролюзита.

Как видно из этих уравнений реакций, процесс каталитического окисления железа диоксидом марганца может протекать в нейтральной среде. А вот для каталитического окисления двухвалентного марганца требуется слабощелочная среда, что и наблюдается в реальности: оптимальное значение водородного показателя воды для каталитического окисления марганца обычно составляет > 8,5.

Далее катион трехвалентного железа вступает в реакцию с анионами гидроксила и образует на поверхности нерастворимый осадок гидроксила железа:

Fe 3+ + 3·OH – → Fe(OH)₃↓

• для марганца (II):

Для снижения насыпного веса каталитической загрузки, увеличения поверхности массопередачи процессов каталитического обезжелезивания и деманганации, а также для расширения возможностей более широкого применения катализаторов учеными были предприняты попытки создания синтетических каталитических материалов с использованием неорганических ионитов, обладающих развитой удельной поверхностью и катионообменными свойствами. В результате чего был создан целый ряд катализаторов, которые по своим окислительным свойствам не уступают, а порой и превосходят природный пиролюзит. В качестве основы для таких катализаторов послужили пористые материалы: различного рода алюмосиликаты, цеолиты, силикаты, глаукониты и пр. При выборе материала для основы будущего катализатора исходили из следующих требований (кроме перечисленных выше): материал должен обладать развитой пористой структурой с преобладанием в ней макропор; минерал должен обладать невысокой объемной плотностью с хорошей устойчивостью к измельчению и истиранию, а также низкой слеживаемостью. Выбранный материал-носитель дробят до нужных размеров, промывают, проводят ситовую очистку и калибровку. После чего на внутренней и внешней поверхностях носителя за счет химической и/или термической обработки наносится каталитический слой в виде диоксида марганца, массовое содержание которого варьируется от долей процента до 5% в зависимости от способа импрегнирования диоксида марганца.

5.1. Ионообменный метод удаления железа.

5.2. Обезжелезивание мембранными методами.

Микрофильтрационные мембраны пригодны для удаления коллоидных частиц гидроксида железа (III); ультрафильтрационные и нанофильтрационные мембраны способны удалять кроме этого коллоидное и бактериальное органическое железо, а метод обратного осмоса позволяет удалять до 98% растворённого в воде двухвалентного железа. Однако мембранные методы дорогостоящи и не предназначаются конкретно для обезжелезивания. Это происходит в процессе обеззараживания воды (микрофильтрационные мембраны), при глубокой её очистке (ультрафильтрационные и нанофильтрационные) или обессоливании (обратный осмос). Кроме того, мембраны легко подвергаются зарастанию органической плёнкой и забиванию поверхности нерастворимыми частицами, в том числе ржавчиной, а также поглощают растворённое двухвалентное железо и теряют способность эффективно задерживать другие вещества. Фирмы-производители обратноосмотических мембран гарантируют сохранение их технологических свойств в период эксплуатации при содержании общего железа в воде не более 0,1-0,3 мг/л, взвешенных примесей – не более 5 мгO₂/л и коллоидном индексе не более 2-4 единиц (параметры, учитывающие содержание органического железа).
Однако применение мембранных методов оправдано тем, где просто необходима высокая степень очистки воды, в том числе от железа, например, в медицинской и пищевой промышленности.

5.3. Биологическое обезжелезивание.

Этот метод подразумевает использование железобактерий, окисляющих двухвалентное растворённое железо до трёхвалентного, в целях очистки воды, с последующим удалением коллоидов и бактериальных плёнок в отстойниках и на фильтрах. В некоторых случаях это оказывается единственным приемлемым способом снизить содержание железа в воде. Прежде всего – когда концентрации железа в воде особенно велики, свыше 40 мг/л. Также применяют биологическое обезжелезивание, если в воде высоко содержание сероводорода и углекислоты. Такая вода с очень низким показателем pH не может быть очищена от избыточного железа методом упрощённой аэрации. Её подвергают фильтрации через колонии бактерий на медленных фильтрах с песчано-гравийной загрузкой. Затем подвергают сорбционной очистке для задержания продуктов жизнедеятельности бактерий и ультрафиолетовому обеззараживанию.

Появляются ржавые подтеки на раковине?
На воздухе прозрачная вода из крана стала мутной, и выпал рыжий осадок?
Как бороться с избыточным железом и на что обратить внимание при выборе систем очистки воды от железа?
Ответы на все эти вопросы в нашей статье.

Определение типа железа в воде

Прежде чем приступить к выбору оборудования для очистки воды от железа, следует понять, какой тип железа присутствует в воде.

• Двухвалентное железо (Fe+2) содержится в воде в растворенном состоянии и невидимо невооруженным глазом. Как правило, растворенное железо присутствует в воде из подземных источников (скважин). В присутствии двухвалентного железа вода выглядит прозрачной, но когда некоторое время находится в контакте с воздухом, приобретает рыжий цвет, и выпадает осадок. Это явление происходит вследствие окисления железа кислородом воздуха до трехвалентного состояния.
• Трехвалентное железо (Fe+3), окисленное - присутствует в воде в коллоидной форме (образует очень мелкие частицы рыжего цвета). Осаждение коллоидного железа может сопровождаться образованием и ростом железобактерий. Присутствие окисленного железа характерно для воды из поверхностных источников (колодцы, водоемы) и для воды из централизованного водопровода.
• Бактериальное железо (железобактерии) часто сопутствует минеральным отложениям Fe3+ и состоит из живых и мертвых бактерий, их оболочек и продуктов жизнедеятельности. Бактериальное железо достаточно легко отличить от минерального железа - это мягкие вязкие слизистые отложения. В некоторых случаях они безвредны, в других - наносят огромный ущерб. В трубопроводе и водоочистном оборудовании железобактерии часто становятся причиной язвенной коррозии железа и стали и сильно ускоряют образование железистых отложений.

Оборудование для очистки воды от железа

• Каталитическое удаление железа (фильтры-обезжелезиватели)

На рынке есть большое многообразие систем обезжелезивания, работающих по принципу каталитического окисления железа, в процессе которого двухвалентное железо (растворенное) переходит в форму трехвалентного железа (нерастворенного), оседающего на фильтрующей загрузке. Такие системы получили название "фильтры-обезжелезиватели".
Принципиально данные фильтры отличаются по принципу окисления железа, которое может производиться безреагентным способом (кислородом воздуха) или же использованием сильных окислителей.

Безреагентные способы являются безопасными для использования в быту, но менее эффективны и стабильны по качеству очистки. Такие фильтры плохо работают в условиях высокой концентрации железа в исходной воде и требовательны к сопутствующим показателям (необходим высокий рН, низкое содержание органических веществ).

Реагентные способы менее чувствительны к составу исходной воды, но сопряжены с работой с сильными окислителями (гипохлорит натрия, перекись водорода, перманганат калия), что небезопасно для использования в домашних условиях, так как в случае аварийной ситуации с оборудованием или изменения состава исходной воды, реагент может попасть в очищенную воду.
После введения окислителя вода попадает на каталитическую загрузку, обеспечивающую последующее окисление и фильтрацию железа.

Если Вы остановили свой выбор на системах каталитического обезжелезивания, то при выборе оборудования необходимо учитывать температуру воды, рН, щелочность, содержание растворенного кислорода и другие параметры, которые могут значительно повлиять на эффективность очистки. При эксплуатации необходимо строго следовать рекомендациям производителя, устанавливая скорость прямого потока воды, скорость потока при обратной промывке, учитывать максимальное содержание входного железа и другие ограничения, которые влияют на рабочие параметры процесса очистки для эффективной работы всего оборудования и фильтрующего материала в частности.

Самые распространенные причины плохой работы фильтра-обезжелезивателя - неполное окисление железа вследствие колебаний в составе исходной воды, низкой скорости потока при обратной промывке, недостаточно частого проведения регенерации фильтрующего материала или подачи на фильтрацию большого потока воды.

Все эти факторы могут стать причиной некачественной работы фильтров-обезжелезивателей. Для обеспечения стабильного результата при обезжелезивании целесообразно предпочесть системы обратного осмоса.

• Обратный осмос

Системы обратного осмоса наиболее эффективны для удаления растворенного железа и по многим параметрам превосходят альтернативные методы обезжелезивания. Поскольку ионы железа намного крупнее пор обратноосмотических мембран, они эффективно задерживаются на мембранах. При этом железо не накапливается в мембране, а сливается в дренаж с концентратом, что предотвращает проблему закупоривания пор. Системы обратного осмоса могут очищать воду с содержанием растворенного железа до 10-20 мг/л. Рекомендуется избегать контакта с воздухом (промежуточных накопительных емкостей) перед подачей на установку обратного осмоса для предотвращения окисления железа.
Обратный осмос может использоваться и для удаления трехвалентного железа в невысоких концентрациях.
Системы обратного осмоса эффективны для очистки воды от распространенного спутника железа - марганца.

• Ионный обмен

Для удаления двухвалентного железа в невысоких концентрациях (незначительно превышающих норму) может использоваться катионообменная смола. Этот метод может быть целесообразен при очистке воды с повышенной жесткостью и невысоких концентрациях растворенного железа. Ионообменная смола замещает ионы железа и солей жесткости на натрий, однако, эффективно работает лишь при низком содержании двухвалентного железа (до 1 мг/л).
Серьезным осложнением работы смолы является возможное окисление железа и переход в форму трехвалентного. При этом на поверхности ионообменного материала появляется непроницаемая окисная пленка, что резко уменьшает обменную емкость катионита за счет снижения реакционной поверхности материала. Этот эффект может быт снижен путем введения подкислителя, поскольку в кислых растворах процесс окисления железа сильно замедляется - необходимо, чтобы рН воды был ниже 7. Следует учитывать, что загрязнение смолы железом рано или поздно все равно происходит, и в этом случае требуется производить замену фильтрующей среды.
Ионообменные системы не очень удобны в эксплуатации, так как требуют постоянного контроля за присутствием соли, необходимой для регенерации смолы (хлорид натрия в таблетированной форме) и ее пополнением.

• Ультрафильтрация

Ультрафильтрационные мембраны с размером пор около 0,02 микрон прекрасно задерживают коллоидное железо. Установки ультрафильтрации с режимами периодического сброса концентрата и обратной промывки мембран обеспечивают эффективное удаление трехвалентного железа. Для эффективности очистки с помощью ультрафильтрации все железо должно быть переведено в окисленное состояние. Рекомендуется предварительное введение коагулянта и обеспечения необходимого времени его контакта с водой.

Удаление бактериального железа

При наличии в исходной воде большого количества железа пользователь может столкнуться еще с одной проблемой — появлением бактериальных загрязнений — активным развитием железобактерий.
Если проблема железобактерий выявлена на ранней стадии, регулярное хлорирование или обработка хелатными агентами (органические вещества, образующие растворимые комплексы с железными отложениями), а также постоянное наблюдение за состоянием оборудования помогут минимизировать её последствия.

На ранней стадии появления железобактерий может помочь ударное хлорирование - необходимо создать избыточную концентрацию хлора 50 мг/л. Перед применением хлорирования нужно выяснить, насколько устойчиво к хлору установленное водоочистное оборудование.

Проблему с бактериальным железом может решить среда redox, однако, в подводящих трубопроводах при этом железобактерии будут продолжать развиваться и образовывать слизистые отложения.

Выводы

Несмотря на большое количество методов удаления железа, наиболее оптимальным методом очистки от двухвалентного железа, обычно присутствующего в подземных источниках, и трехвалентного железа в невысоких концентрациях, является применение систем обратного осмоса.

При содержании в воде большого количества трехвалентного железа рекомендуется применять системы ультрафильтрации.

По всем вопросам очистки воды обращайтесь к нам - опытные специалисты по водоподготовке проконсультируют Вас по любой проблеме, связанной с водой для Вашего дома.
Для консультации с нашими специалистами позвоните нам или отправьте заявку:

С оборудованием для очистки воды для дома Вы можете ознакомиться в разделе Системы очистки воды

Мы предлагаем Вам записаться на демонстрацию работы мембранной системы водоочистки, и наши специалисты подъедут к Вам в любое удобное для Вас время. Вы сможете увидеть, какой будет вода в Вашем доме, если ее очистить с помощью нашего оборудования.
Выезд специалистов и демонстрация работы оборудования бесплатны.

Железо в воде из скважины. Очистка воды от железа

Очистка воды от железа и марганца является частой задачей. Ее приходится решать владельцу частного дома с системой водоснабжения из скважины. Повышенное содержание железа в воде из скважины не очень полезно для здоровья. Разумеется, негативно сказывается на оборудовании. Такое качество воды, подаваемой в дом из скважины, мягко говоря, недопустимо при желании обеспечить определенный жизненный комфорт. Итак, очень важно правильно выбрать методы очистки воды от железа из скважины. А также подобрать фильтры обезжелезивания и деманганации. Давайте рассмотрим типы загрязнения воды железом и марганцем и методы их удаления.

Общие сведения о наличии железа в воде из скважины

Помимо железа в воде из скважины иногда содержатся соединения марганца. Элементарное железо не растворяется в обычной воде. Кислород и сырость обуславливают окисление до 3-валентного состояния, в результате чего образуется ржавчина – известный нам из уроков химии оксид Fe₂O₃. Присутствие железа в воде, а точнее его соединений, можно в общем описать следующими его состояниями.

1. Fe +2 или двухвалентное железо неразличимо ввиду того, что оно присутствует в растворенной форме. Оно не окислилось потому, что присутствовал дефицит кислорода. Такая вода абсолютно прозрачна, но уже скоро на дне емкости появляется осадок бурого цвета – это результат окисления. Растворенное железо – это гидроксид железа Fe(OH)₂, при нормальных условиях оно не выпадает в осадок и находится в состоянии раствора. Однако при определенном уровне жесткости (pH) осадок все же наблюдается, но это встречается достаточно редко.
   Признаки: вода прозрачная, но с течением времени образуется осадок красно-бурого цвета.
2. Fe +3 или трехвалентное железо– это нерастворимое соединение гидроксида железа Fe(OH)₃ (исключая чрезвычайно малый уровень pH). Такие соединения 3-валентного железа, как хлориды FeCl₃ и сульфаты Fe₂(SO₄)₃ также нерастворимы и обычно присутствуют в слабощелочных жидкостях.
   Признаки: характерный ржавый цвет, а после длительного отстаивания выпадает красно-коричневый осадок.
3. Органическое железо – является составляющим сложных химических структур. Из-за коллоидной структуры очистка сопряжена с определенными трудностями.

• бактериальное железо– в результате жизненного цикла определенных микроорганизмов (бактерий) растворенные соединения железа из 2-валентного состояния переходят в 3-валентное и сохраняются в желеобразной оболочке, окружающую бактерии. Так как бактерии живут колониями, то с ростом их популяции происходит и рост концентрации железа.
• коллоидное железо – мельчайшие частицы до 1 мкм, которые трудно удаляются обычными гранулированными загрузками. Танины и лигнины – большие органические молекулы также создают подобные проблемы. Поверхностный заряд, который отталкивает частицы, не дает им укрупняться, образуются взвешенные суспензии и железо почти не осаждается.
• хелаты – это химические соединения или комплексы, которые обусловлены связыванием различных металлов.

Бактериальное железо в воде из скважины определяется признаками, связанными с деятельностью бактерий – желеобразные проявления и пленки на воде.

Коллоидное железо в воде характеризуются желто-бурым оттенком жидкости, и эта цветность не отфильтровывается.