«… вода больше не является натуральным продуктом».
М. Гафнер. Natur. 1989, №10.
Обеспечение населения качественной питьевой водой – это проблема, которая приобретает все большую остроту по мере загрязнения окружающей среды. Вещества, попадающие в поверхностные и грунтовые воды разных регионов очень разнообразен и зависит от таких факторов как:
· Наличие промышленных и сельскохозяйственных предприятий;
· Количество и качество водоочистных сооружений;
· Технологии очистки сточных вод;
· Климатических и географических условий.
Краткое содержание государственного доклада о состоянии природной среды в нашей стране, - все (!) водоемы в России загрязнены.
Основные загрязнения:
· Фенолы;
· Сложные органические соединения;
· Поверхностно-активные вещества;
· Нефтепродукты;
· Железо;
· Марганец.
Рассмотрим подробнее железо и его нахождение в воде.
Справка
Химический символ: Fe.
Атомное число: 26.
Родственные элементы: хром, никель, медь, марганец.
Распространенность на земле: 5% в виде руды и минералов или 4-е место среди самых распространенных элементов.
ПДК (предельно-допустимая концентрация) железа в воде: 0,3 мг/л.
Формы железа в природе и воде
Диграмма Пурбе для системы Железо (Fe) - Вода:
Элементарное железо (Fe 0)
Нерастворимо в воде. В присутствии влаги и кислорода окисляется до трехвалентного железа, образуя оксиды и гидроксиды.
Двухвалентное железо (Fe II)
Как правило присутствует в подземных водах. Входит в состав органических комплексов.
Цвет воды – прозрачна.
Окраска осадка после отстаивания – красно-бурый.
В каких соединениях встречается двухвалентное железо в воде?
1) «Органическое» железо
Встречается в природе в виде сложных органических комплексов. Имеет коллоидную структуру в воде и очень трудно поддается удалению.
Цвет воды – опалесцирующая пленка.
Окраска после отстаивания – не образуется осадка.
2) "Бактериальное" железо
Некоторые бактерии перерабатывают двухвалентное железо и в своей оболочке накапливают соединения трехвалетного железа.
Характерные признаки - опалесцирующая пленка. Желеобразные образования в водопроводной системе.
3) Коллоидное железо
Нерастворимые частицы менее 1 мкм. Трудно поддаются фильтрации на гранулированных загрузках. Частицы коллоидного железа создают в воде суспензии и не осаждаются.
Характерные признаки - окрашивает воду, но не образует осадка.
4) Растворимое органическое железо
Формирует сложные хелатные комплексы. Например, гемоглобин в крови или гуминовые кислоты в почве и поверхностных водах.
Окрашивает воду, но не образует осадка.
Трехвалентное железо (FeIII)
Образует нерастворимый гидроксид железа бурого цвета. В воде представлен в виде хлорида и сульфата
Цвет воды – желтовато-мутная окраска
Окраска осадка после отстаивания – красно-бурый
Следует отметить, что в воде, как правило, присутствует несколько типов железа. Поэтому очень часто стандартные методы очистки воды от железа не работают.
Способы удаления железа из воды
Основные способы удаления железа:
· Окисление;
· Каталитическое окисление;
· Ионный обмен;
· Мембранные методы;
· Дистилляция.
Удаление из воды железа - одна из самых непростых задач в водоочистке и водоподготовке. Беглый, краткий обзор существующих способов удаления железа позволяет сделать вывод о том, что на данный момент не существует универсального метода удаления железа, применимого во всех случаях. Каждый из методов имеет свои плюсы и минусы, работает только в определенных условиях и не гарантирует полного удаления железа из воды. Практически все методы (кроме ионного обмена и дистилляции) основаны на переводе двухвалентного железа в трехвалентное (растворимой формы в нерастворимую) с последующей фильтрацией. Рассмотрим методы окисления и каталитического окисления.
Окисление
Окисление двухвалентного железа осуществляется:
· кислородом воздуха;
· хлором;
· перманганатом калия;
· перекисью водорода;
· озоном.
После окисления двухвалентного железа в трехвалентное происходит осаждение и фильтрация последнего.
Основные недостатки:
1. Применение (хранение, приготовление, дозирование) дополнительных реагентов;
2. Время реакции с окислителем;
3. Большие контактные резервуары;
4. Применение коагулянтов;
5. Слабо справляются с органическим железом;
6. Наличие в воде посторонних примесей, которые тоже подвержены окислению (например, марганец).
Каталитическое окисление с последующей фильтрацией.
Каталитическое окисление железа происходит на следующих гранулированных загрузках:
1. BIRM
2. MGS
3. MTM
4. AMDX
5. Pyrolox
6. И другие.
Более подробно о фильтрующих загрузках и мембранных методах очистки воды напишу в следующих статьях.
Основным недостатком каталитических загрузок является предельная концентрация железа 10-15 мг/л.
Если статья была полезной для Вас – подписывайтесь и поделитесь с друзьями. Спасибо.
