Розчинність заліза у воді. Як очищати воду від заліза?

Залізо присутній у воді у формі двох- і тривалентних іонів. Як очистити питну і технічну рідину від цих забруднень? Актуальна проблема для звичайної сім`ї та великого підприємства. Розглянемо причини, від яких залежить розчинність заліза у воді, форми забруднювачів, способи видалення ферросоедіненіе.

Чому вода з-під крана буває жовтою та бурої?

З`єднання заліза надають воді жовтуватий колір, нерідко з`являється неприємний присмак, можна помітити забруднення у формі бурих пластівців. Перераховані явища - це погіршення органолептичних властивостей питної води. Зміна кольору - те, на що споживачі води звертають увагу в першу чергу. Крім цього, виникають наслідки для здоров`я людини. Негативно впливає на стан печінки, зубів, всього шлунково-кишкового тракту, шкіри і волосся споживання недоброякісної води з під крана, в якій присутній залізо.

Розчинність у воді пояснюється не тільки взаємодією ферросоедіненіе зі складу гірських порід з іншими речовинами в природі. Підвищується концентрація іонів Fe²⁺ і Fe³⁺ внаслідок процесу корозії, який постійно йде в апаратах і трубах водопостачання, виготовлених із сплавів заліза. Трубопроводи поступово приходять в непридатність, змінюються властивості продукції, у виробництві якої застосовувалася вода з домішкою заліза.

Яка розчинність заліза у воді?

Хімічний елемент, якому дали латинську назву Ferrum, за поширеністю в земній корі знаходиться на другому місці після алюмінію. У великих кількостях на планеті присутні поклади залізного колчедану або піриту (його формула FeS₂₎. Ферросоедіненіе зустрічаються в гірських породах вулканічного і осадового походження у вигляді гематиту, магнезиту, бурого залізняку.

Проста речовина залізо - це сріблясто-сірий пластичний метал, нерозчинний у воді. Оксиди і гідрооксиди, багато солі заліза теж не взаємодіють з водою. Розчинність FeO у воді обговорюють у зв`язку його здатністю окислюватися до оксиду тривалентного заліза. Коли говорять про водному розчині FeO, то мають на увазі вміст іонів двовалентного заліза. У деяких вододжерелах цей показник доходить до 50 і більше міліграмів на 1 літр. Це висока концентрація, така питна вода повинна бути очищена.

Як залізо потрапляє в природні води?

Фізична та хімічна ерозія призводить до дроблення, розчинення і руйнування гірських порід, що містять сполуки заліза. В результаті реакцій, що йдуть в природі, звільняються іони Fe²⁺ і Fe³⁺. Вони активно беруть участь в окисно-відновних процесах. Двовалентний іон окислюється, віддає електрон і стає трехзарядним. Розчинність заліза у воді - це наявність катіона Fe²⁺. В результаті йдуть в розчині реакцій виходять різні солі. Серед них є розчинні, наприклад сульфати, і нерозчинні (сульфіди, карбонати). При знезалізненні такої води розчинна форма переходить в нерозчинну, утворюються пластівці, що випадають в осад. Двовалентне залізо окислюється до тривалентного у присутності кисню або інших окислювачів (озону, хлору).

Перетворення іонів в підсумку призводять до появи стійкої до подальшого окислення бурої іржі, її умовний склад можна представити у такому вигляді: Fe₂O₃ • nH₂O. Частка Fe³⁺ входять до складу комплексних неорганічних і органічних речовин, які зустрічаються в поверхневих водах.

Чи однаково зміст ферросоедіненіе в природних водах?

Концентрації хімічного елемента і типи заліза у воді залежать від породного складу земної кори і стану різних джерел. Одночасно можуть бути присутніми двох- і тривалентні сполуки заліза, органічні форми, такі як железобактерии і колоїдні речовини (розчинні і нерозчинні).

Якщо є родовища сульфатних руд, то більш імовірно, що у високих концентраціях буде присутній двовалентне залізо. Розчинність у воді ферросоедіненіе зростає з температурою поблизу районів вулканізму. У річках і озерах вище вміст заліза, якщо існує скидання стічних вод металургійних і хімічних комбінатів.

Як очищати воду від заліза?

Для видалення ферросоедіненіе використовуються реагентні і безреагентниє способи. Основою більшості процесів є окислення двовалентного іона до тривалентного катіона. Точно так само роблять з іншими домішками у воді - переводять у нерозчинні сполуки і видаляють за допомогою фільтра. На цьому принципі заснована робота більшості промислових установок.

Яка розчинність заліза у воді, визначають за допомогою приладів. Потім проводять знезалізнення хімічними реагентами: киснем, хлором, озоном, перманганатом калію, пероксидом водню. Відбуваються хімічні реакції окислення, і виходить нерозчинний осад. Його можна не тільки відфільтрувати, але і видалити після відстоювання способом декантування (злити з осаду чисту воду). При озонуванні і хлоруванні одночасно відбувається знезараження (дезінфекція). Вважається, що використання озону - більш перспективний метод, тому що хлор небезпечний для здоров`я людини.

Які є способи знезалізнення невеликих обсягів води?

У домашніх умовах з перерахованих вище реагентів можна використовувати пероксид водню і марганцівку. Як очищати воду від заліза, якщо потрібно отримати невеликий обсяг за короткий термін? При додаванні перекису у воду випадають пластівці осаду. Необхідно дочекатися, щоб він осів на дно ємності і злити воду, або пропустити її через звичайний глечик фільтр. Така очищена від забруднень вода придатна для пиття і приготування їжі.

По відношенню до органічним формам заліза перераховані методи малоефективні. Ті реагенти, про які згадувалося вище, недостатньо швидко осаджують колоїдні частинки.

Іонообмін і каталіз - методи знезалізнення води

Існують автономні установки, діючі на принципах каталізу, іонообміну. Пристрої застосовуються для очищення води на невеликих промислових підприємствах і в котеджах.

Залізо при каталітичному способі вилучати за допомогою спеціальної засипки, що випускається з природного і синтетичної сировини. Фільтр для знезалізнення води - це металева ємність. Всередину поміщають засипку і пропускають воду. Речовина є каталізатором процесу окислення двовалентного заліза, переводячи його в нерозчинний стан з різних форм.

При іонообмінному знезалізненні використовуються катіоніти, одержувані з смол-ионообменников, наприклад цеоліту (мінералу). В останні роки налагоджено випуск синтетичних продуктів для знезалізнення води методом іонообміну.

Чому потрібна альтернатива реагентів?

Дітельності час використовуються хімічні речовини, якщо існує ця шкідлива домішка - залізо у воді. Види заліза бувають різні, тому необхідно шукати оптимальне рішення, спосіб, відповідний для очищення води з конкретного джерела, для якого встановлені форми та концентрації заліза.

Хлорування йде в минуле, цей спосіб негативно позначається на якості води та здоров`я населення. Аерація або збагачення води повітрям - метод практично позбавлений недоліків. Через воду пропускають кисень, залізо окислюється, а нерозчинні пластівці осаду можна видалити фільтрацією або відстоюванням.

Знезалізнення проводять без хімічних реагентів - за допомогою електрохімічного способу. Два електроди занурюють в ємність з водою, яку потрібно очистити. Негативний електрод - катод - притягує і утримує позитивно заряджені іони заліза, в якому б вигляді вони не знаходилися. Інший безреагентний метод - використання спеціальних мембран.

Кожен з перерахованих вище способів має не тільки переваги, але недоліки. Вибір методу залежить від форми, в якій присутній залізо у воді.