Železo je vo vode prítomné vo forme dvojmocných a trojmocných iónov. Ako vyčistiť pitné a technické tekutiny od týchto nečistôt? Naliehavý problém pre bežnú rodinu a veľký podnik. Zvážte dôvody, od ktorých závisí rozpustnosť železa vo vode, formy znečisťujúcich látok, metódy odstraňovania ferozlúčenín.
Prečo je voda z vodovodu žltá a hnedá?
Zlúčeniny železa dodávajú vode žltkastú farbu, často dochádza k nepríjemnej pachuti, môžete si všimnúť znečistenie vo forme hnedých vločiek. Týmito javmi je zhoršovanie organoleptických vlastností pitnej vody. Zmena farby je to, čomu spotrebitelia vody venujú pozornosť predovšetkým. Okrem toho existujú dôsledky pre ľudské zdravie. Konzumácia nekvalitnej vody z vodovodu, ktorá obsahuje železo, negatívne ovplyvňuje stav pečene, zubov, celého gastrointestinálneho traktu, pokožky a vlasov.
Rozpustnosť vo vode sa vysvetľuje nielen interakciou ferozlúčenín zo zloženia hornín s inými látkami v prírode. stúpakoncentrácia iónov Fe2+ a Fe3+ v dôsledku korózneho procesu, ktorý sa neustále vyskytuje vo vodovodných zariadeniach a potrubiach vyrobených zo zliatin železa. Potrubia sa postupne stávajú nepoužiteľnými, menia sa vlastnosti produktov, pri výrobe ktorých bola použitá voda s prímesou železa.
Aká je rozpustnosť železa vo vode?
Chemický prvok, ktorý dostal latinský názov Ferrum, je po hliníku druhým najrozšírenejším v zemskej kôre. Na planéte sú vo veľkých množstvách ložiská pyritu železa alebo pyritu (jeho vzorec je FeS2). Ferozlúčeniny sa nachádzajú v horninách vulkanického a sedimentárneho pôvodu vo forme hematitu, magnezitu, hnedej železnej rudy.
Jednoduchá látka železo je strieborno-sivý ťažný kov, nerozpustný vo vode. Oxidy a hydroxidy, mnohé soli železa tiež neinteragujú s vodou. O rozpustnosti FeO vo vode sa diskutuje v súvislosti s jeho schopnosťou oxidovať na oxid železitý. Keď hovoríme o vodnom roztoku FeO, majú na mysli obsah železnatých iónov. V niektorých vodných zdrojoch toto číslo dosahuje 50 alebo viac miligramov na 1 liter. Toto je vysoká koncentrácia, takáto pitná voda by sa mala čistiť.
Ako sa železo dostáva do prírodných vôd?
Fyzikálna a chemická erózia vedie k drveniu, rozpúšťaniu a ničeniu hornín obsahujúcich zlúčeniny železa. V dôsledku reakcií prebiehajúcich vprírode sa uvoľňujú ióny Fe2+ a Fe3+. sú aktívne zapojení do redoxných procesov. Dvojmocný ión sa oxiduje, daruje elektrón a trojnásobne sa nabije. Rozpustnosť železa vo vode je prítomnosť katiónu Fe2+. V dôsledku reakcií prebiehajúcich v roztoku sa získajú rôzne soli. Medzi nimi sú rozpustné, ako sú sírany, a nerozpustné (sulfidy, uhličitany). Keď je takáto voda bez železa, rozpustná forma sa stáva nerozpustnou, tvoria sa vločky, ktoré sa vyzrážajú. Železné železo sa oxiduje na trojmocné v prítomnosti kyslíka alebo iných oxidačných činidiel (ozón, chlór).
Transformácie iónov nakoniec vedú k vzniku hnedej hrdze odolnej voči ďalšej oxidácii, jej podmienené zloženie možno znázorniť takto: Fe2O3 • nH2O. Častice Fe3+ sú súčasťou komplexných anorganických a organických látok nachádzajúcich sa v povrchových vodách.
Je obsah ferozlúčenín v prírodných vodách rovnaký?
Koncentrácie chemického prvku a druhy železa vo vode závisia od horninového zloženia zemskej kôry a od stavu rôznych zdrojov. Súčasne môžu byť prítomné dvojmocné a trojmocné zlúčeniny železa, organické formy ako baktérie železa a koloidné látky (rozpustné a nerozpustné).
Ak existujú ložiská síranových rúd, je pravdepodobnejšie, že železnaté železo bude prítomné vo vysokých koncentráciách. Rozpustnosť vo vodeFerozlúčeniny sa zvyšujú s teplotou v blízkosti oblastí vulkanizmu. Obsah železa v riekach a jazerách je vyšší, ak dochádza k vypúšťaniu odpadových vôd z hutníckych a chemických závodov.
Ako čistiť vodu od železa?
Na odstránenie ferozlúčenín sa používajú reagenčné a nereagenčné metódy. Základom väčšiny procesov je oxidácia dvojmocného iónu na trojmocný katión. Robia to isté s inými nečistotami vo vode - premieňajú sa na nerozpustné zlúčeniny a odstraňujú sa filtrom. Prevádzka väčšiny priemyselných zariadení je založená na tomto princípe.
Aká je rozpustnosť železa vo vode stanovená pomocou prístrojov. Potom sa odstránenie železa uskutoční chemickými činidlami: kyslík, chlór, ozón, manganistan draselný, peroxid vodíka. Prebiehajú chemické oxidačné reakcie a vzniká nerozpustná zrazenina. Dá sa nielen filtrovať, ale aj odstrániť po usadení dekantáciou (odčerpať čistú vodu zo sedimentu). Pri ozonizácii a chlórovaní súčasne prebieha dezinfekcia (dezinfekcia). Predpokladá sa, že použitie ozónu je sľubnejšou metódou, pretože chlór je nebezpečný pre ľudské zdravie.
Aké sú spôsoby, ako odstrániť železo z malých objemov vody?
Z vyššie uvedených činidiel je možné doma použiť peroxid vodíka a manganistan draselný. Ako čistiť vodu od železa, ak chcete získať malé množstvo v krátkom čase? Keď sa peroxid pridá do vody,vločky sedimentu. Je potrebné počkať, kým sa usadí na dne nádoby a vypustiť vodu, alebo ju nechať prejsť bežným kanvovým filtrom. Táto čistená voda je vhodná na pitie a varenie.
Vo vzťahu k organickým formám železa sú vyššie uvedené metódy neúčinné. Vyššie uvedené činidlá neusadzujú koloidné častice dostatočne rýchlo.
Iónová výmena a katalýza – metódy odstraňovania železa z vody
Existujú autonómne zariadenia fungujúce na princípoch katalýzy, iónovej výmeny. Zariadenia sa používajú na čistenie vody v malých priemyselných podnikoch a chatách.
Železo sa katalytickou metódou odstraňuje pomocou špeciálneho zásypu vyrobeného z prírodných a syntetických surovín. Filter na odželezňovanie vody je kovová nádoba. Vnútri sa umiestni zásyp a voda sa nechá prejsť. Látka je katalyzátorom oxidácie železného železa, pričom ho premieňa na nerozpustný stav z rôznych foriem.
Pri odstraňovaní železa z iónomeniča sa používajú katexy získané z ionomeničových živíc, ako je zeolit (minerál). V posledných rokoch sa rozbehla výroba syntetických produktov na odstraňovanie vodného železa pomocou iónovej výmeny.
Prečo potrebujeme alternatívu k činidlám?
Chemikálie sa používajú dlhodobo, ak je vo vode táto škodlivá nečistota – železo. Druhy železa sú rôzne, preto treba hľadať najlepšie riešenie, spôsob vhodný na čistenie vodyzo špecifického zdroja, pre ktorý boli stanovené formy a koncentrácie železa.
Chlórovanie je minulosťou, táto metóda nepriaznivo ovplyvňuje kvalitu vody a verejné zdravie. Prevzdušňovanie alebo obohacovanie vody vzduchom je metóda prakticky bez nevýhod. Kyslík prechádza vodou, železo sa oxiduje a vločky nerozpustnej zrazeniny možno odstrániť filtráciou alebo usadzovaním.
Odstraňovanie železa prebieha bez chemických činidiel – elektrochemickou metódou. Dve elektródy sú ponorené do nádoby s vodou, ktorá sa má čistiť. Záporná elektróda - katóda - priťahuje a drží kladne nabité ióny železa, v akejkoľvek forme. Ďalšou nereagenčnou metódou je použitie špeciálnych membrán.
Každá z vyššie uvedených metód má nielen výhody, ale aj nevýhody. Výber metódy závisí od formy, v ktorej sa železo nachádza vo vode.
