Водоподготовка, водоочистка, очистка воды

Специальные предложения

Химические процессы в воде с участием железа


Из-за наличия в речной воде растворенного кислорода двухвалентное железо Fe2+ окисляется в трехвалентное Fe3+. При появлении в воде сероводорода H2S образуется тонкодисперсная взвесь сульфида железа FeS.

Подземные источники воды в подавляющем большинстве характеризуются наличием растворенного бикарбоната двухвалентного железа Fe(HCO3)2, который вполне устойчив при отсутствии окислителей и рН>7,5.

При большой карбонатной жесткости, рН>10 и содержании Fe2+>10 мг/л бикарбонат может гидролизоваться с образованием углекислоты:

Fe(HCO3)2 + 2 · H2O = Fe(OH)2 + 2 · H2CO3.

Концентрация железа в подземных грунтовых водах находится в пределах от 0,5 до 50 мг/л. В центральном российском регионе, включая Подмосковье, эта величина изменяется в диапазоне 0,3–10 мг/л, наиболее часто – 3–5 мг/л, в зависимости от географического местоположения и глубины источника. Начиная с концентрации 1,0–1,5 мг/л вода имеет неприятный металлический привкус.

При значениях более 0,3 мг/л железо оставляет пятна на белье и санитарно-технических изделиях. При концентрации железа менее 0,3 мг/л запах обычно не ощущается, хотя могут появляться мутность и цветность воды.

Анаэробная (не имеющая контакта с воздухом) прозрачная грунтовая вода может содержать соединения двухвалентного железа (Fe2+) до нескольких миллиграммов на литр без ее помутнения при прямой подаче из источника. Однако при контакте с воздухом, а точнее, с кислородом воздуха, двухвалентное железо окисляется до трехвалентного коллоидного состояния, придавая воде характерный красно-коричневый оттенок:

4 · Fe(HCO3)2 + O2 + 2 · H2O = = 4 · Fe(OH)3↓ + 8 · CO2↑.

Удаление CO2 при аэрировании необходимо, так как при рН < 7,0 процесс окисления Fe2+ в Fe3+  замедляется.

Количество углекислого газа (СО2) в воде, поступающей на обезжелезивание, мг/л:

Свх = 1,57 СFe + Cн,

где СFe – содержание железа в исходной воде,

мг/л; Сн – начальная концентрация в воде свободного СО2, мг/л.

Приблизительно:

Сн = 0,268 · Жк3,

где Жк – карбонатная жесткость воды, ммоль/л.

Гидроксид трехвалентного железа Fe(OH)3 коагулирует и переходит в оксид железа Fe2O3 · 3 H2O, выпадающий в осадок в виде бурых хлопьев.

Зачастую наблюдается следующая картина: в первый момент вода, полученная из скважины, кажется абсолютно чистой и прозрачной, но с течением времени она мутнеет, приобретая специфический оттенок, а при отстаивании воды муть оседает, образуя красный осадок (гидроксид трехвалентного железа).

Железо способствует также развитию «железобактерий», которые получают энергию при окислении Fe2+ до Fe3+, в результате чего в трубопроводах и на оборудовании образуется скопление слизи.

В процессе окисления на 1 мг Fe2+ затрачивается 0,143 мг кислорода (О2), увеличивается содержание свободной углекислоты (СО2) на 1,6 мг/л, а щелочность снижается на 0,036 ммоль/л.

Присутствие в воде солей меди, а также контакт воды с ранее выпавшим осадком Fe(OH)3 каталитически ускоряют процесс окисления Fe2+ до Fe3+.

В зависимости от условий (значение рН, температура, наличие в воде окислителей или восстановителей, их концентрация) окисление может предшествовать гидролизу, идти параллельно с ним или окислению может подвергаться продукт гидролиза двухвалентного железа Fe(OH)2.

Выбор оптимального метода обезжелезивания воды зависит от знания форм железа, присутствующих в природных водах, которые нужно очистить от железа.

Вернуться к списку статей

Watergeo.ru Каталог сайтов по очистке воды и водных ресурсов - Top-Water Rambler's Top100