Химико-аналитический центр



 

О лаборатории

Анализ воды

Анализ почвы

Экспресс-анализ

Отбор проб

Статьи

Вопросы

Контакты

Справочная информация

Методы обезжелезивания воды

Повышенное содержание железа в воде придает ей буроватую окраску, характерный металлический привкус, вызывает зарастание водопроводных сетей и, что самое важное, вредно для здоровья человека. При продолжительном потреблении воды с повышенным содержанием железа, избыток его накапливается в печени, вызывая со временем ее разрушение.
В поверхностных водах железо чаще всего присутствует в виде органических (фульваты, гуматы) и минеральных комплексных соединений, либо в коллоидной форме. В подземных водах железо представлено в основном бикарбонатом железа (II), в меньшей степени сульфидами, карбонатами и сульфатами.
Одной из основных форм существования железа в воде является также коллоидный гидроксид железа. Количество коллоидного гидроксида железа зависит от наличия в воде гумусовых веществ, которые способствуют устойчивости гидроксидной формы. Железо может переведено из этого комплекса в осадок двумя путями:
• естественным – при участии бактерий, разрушающих органическое вещество
• искусственным – с помощью сильных окислителей, уничтожающих защитные коллоиды гумусовых веществ.
Многообразие форм и концентраций железа, встречающихся в природных водах, вызвало необходимость разработки целого ряда методов и технологических схем обезжелезивания воды.

Безреагентные методы обезжелезивания воды

Эти методы могут быть применены, когда исходная вода характеризуется: рН – не менее 6,7; щелочностью – не менее 1 мг-экв/л; перманганатная окисляемость – не более 7 мг О2/л. По стехиометрии на окисление 1 мг железа (II) расходуется 0,143 мг растворенного в воде кислорода, щелочность воды при этом снижается на 0,036 мг-экв/л.
Метод окисления железа путем упрощенной аэрации основан на способности воды, содержащей двухвалентное железо и растворенный кислород, при фильтровании через зернистый слой железо осаждается на поверхности зерен, образуя каталитическую пленку из ионов и оксидов двух- и трехвалентного железа.

4Fe2+ + O2 + 8HCO3- +2H2O =4Fe(OH)3 + 8CO2­

Эта пленка, ускоряет процесс окисления и осаждения железа из воды. В самом начале процесса обезжелезивания при поступлении на фильтр первых порций воды, когда загрузка еще чистая, адсорбция соединений железа на ее поверхности происходит в мономолекулярном слое т.е имеет место физическая адсорбция. После образования мономолекулярного слоя процесс выделения соединений железа на зернах песка не прекращается, а наоборот, усиливается, вследствие того, что образовавшийся монослой химически более активен, чем чистая поверхность загрузки. Пленка представляет собой очень сильный адсорбент губчатой структуры. Одновременно, она же является катализатором окисления поступающего в загрузку железа (II). В связи с этим эффект очистки воды зернистым слоем несравненно выше, чем это могло бы быть в гомогенном слое.

Реагентные методы обезжелезивания воды

Озеленение, ландшафтный дизайн.

Строительство бассейнов

 
 
   

Дозирование хлора или перманганата калия применяется при низких значениях рН, высокой окисляемости, нестабильности воды. По стехиометрии на окисление 1 мг железа (II) расходуется 0,64 мг хлора; щелочность воды при этом снижается на 0,018 мг-экв/л. Реакция окисления протекает по следующему уравнению:

2Fe2+ +Cl2 + 6HCO3- = 2Fe(OH)3 +2Cl- + 6CO2­

При обработке воды перманганатом калия реакция окисления и последующего гидролиза протекает по уравнению:

4Fe2+ + MnO4- + 8HCO3- +2H2O =4Fe(OH)3­ + MnO2­ + 8CO2­


По стехиометрии на окислении 1 мг железа(II) расходуется 0,71 мг перманганата калия; щелочность воды при этом уменьшается на 0,036мг-экв/л.
Сам метод заключается в пропорциональном дозировании того или иного реагента в воду и осаждении, выпадающих в осадок (окисленных) соединений железа, на осадочном фильтре или фильтре обезжелезивания со специальной загрузкой.

Обезжелезивание воды на марганцевом песке.
Для быстрого окисления железа (II), даже при низких значениях рН, применяют загрузку с нанесенным на нее катализатором. В качестве катализатора чаще всего используют оксиды марганца в высших степенях окисления, которые в виде пленки покрывают зерна загрузки.
Процесс окисления железа (II) высшими оксидами марганца, которые при этом восстанавливаются до низших ступеней окисления, а затем вновь окисляются перманганатом калия, при промывке загрузки. Эти процессы описываются уравнениями:

4Fe(HCO3)2 +3MnO2 +2H2O =4Fe(OH)3 + MnO + Mn2O3 + 8CO2­

3MnO + 2KMnO4 +H2O = 5MnO2 + 2KOH

3Mn2O3 + 2KMnO4 +H2O = 8MnO2 + 2KOH

 

 

В библиотеку