Вода содержащая железо формула

Растворенное и не растворенное железо в воде

В земной коре присутствует значительное количество металлов в чистом виде и в различных соединениях. Наличие двухвалентного железа в воде определить практически невозможно, оно находится в растворенном состоянии и никак не влияет на прозрачность. Вместе с тем в подземных источниках водоснабжения в большинстве регионов России содержание этого химического элемента существенно превышает допустимые нормы.

Избыток растворенного железа в воде — это серьезная угроза здоровью человека. Организм способен усваивать только определенное количество этого металла, необходимое для обеспечения его жизнедеятельности. Вместе с тем излишки этого элемента полностью не выводятся и накапливаются в тканях, вытесняя или заменяя другие микроэлементы: медь, кальций, цинк и другие. Это приводит к различным заболеваниям, таким как сахарный диабет и функциональные расстройства центральной нервной системы.

Соединения двухвалентного железа в воде

В подземных источниках водоснабжение этот металл присутствует в растворимой и нерастворимой формах. В воде двухвалентное железо содержится преимущественно в виде бикарбоната закиси — Fe(HCO₃)₂, другое название двууглекислое железо. Это соединение не отличается высокой стойкостью и в результате реакции гидролиза разрушается и с потерей кислоты превращается в гидрат закиси Fe(OH)₂.

Повышенное содержание растворенного в воде железа (двухвалентного) характерно, прежде всего, для подземных водоносных горизонтов. Объясняется это низкой концентрацией кислорода в жидкости и отсутствием контакта с атмосферой. Закиси крайне неустойчивы и при контакте с воздухом доокисляются переходя в другие нерастворимые формы, это их свойство используется в некоторых методах очистки воды.

Отличие двухвалентного железа от трехвалентного

Этот химический элемент имеет одну очень интересную особенность — оно имеет несколько степеней окисления, а точнее две. Это свойство металла очень важно для геохимических процессов. Двухвалентное железо и трехвалентное железо в воде присутствуют одновременно в виде соединений и имеют ряд различий:

• Закиси обладают высокой растворимостью, и их наличие не определяется визуально.
• Трехвалентное железо — окислы могут находиться в виде раствора, взвеси или коллоидных частиц.
• Двухвалентное железо может переходить в трехвалентное, окисляясь при контакте с кислородом. Обратный процесс в нормальных условиях невозможен.

Большое количество двухвалентного железа в воде из скважины обычной или артезианской, а также в колодезной — явление широко распространенное. В тоже время в открытых источниках в основном этот металл присутствует в трехвалентном состоянии. Этот элемент кроме того обладает способностью изменять степень окисления в ходе химических реакций.

Причины появления железа в воде и действующие нормативы

Содержание тех или иных микроэлементов в земной коре определяется сложными геохимическими процессами. От чего в воде двухвалентное железо находится в значительных количествах — вопрос, требующий внимательного рассмотрения. К числу основных причин появления растворимых соединений этого металла в подземных и поверхностных источниках можно отнести следующие:

• Разрушение и растворение горных пород в воде при просачивании ее в глубинные водоносные пласты.
• Образование органических соединений с участием преимущественно гуминовых кислот.
• Стоки промышленных предприятий особенно металлургических и химических.
• Коррозионные процессы в стальных трубопроводах систем централизованного и автономного водоснабжения.

Первые два фактора загрязнения воды относят к естественным и они обусловлены природными явлениями. Остальные причины являются антропогенными и являются результатом хозяйственной деятельности человека.

Содержание в воде двухвалентного железа отдельно не регламентируется, действующими санитарными нормативами устанавливается суммарный показатель. Качество жидкости, поступающей из централизованных систем водоснабжения, определяется требованиями СанПиН 1.4.1074-01. Согласно этому документу предельно допустимая концентрация этого элемента составляет 0,3 мг/л.

Основные методы определения количества железа в воде

При значительном превышении содержания этого металла в поверхностных и подземных водах этот факт можно установить и без специального оборудования. Железо двухвалентное в воде находится в растворенном состоянии и придает жидкости очень неприятный железистый привкус и специфический запах. При концентрациях этого элемента более 1 мг/л его присутствие будет ощутимо даже в крепком чае или кофе.

Точное определение содержания двухвалентного железа в воде описанным выше органолептическим способом невозможно. Он используется только для очень приблизительной оценки. Установить концентрацию металла в жидкости с достаточной точностью позволяет фотометрический метод, применяемый в специализированных лабораториях. Он основан на зависимости цвета проб от содержания комплексного соединения.

Способы очистки воды от растворенного железа

Большое количество данного микроэлемента опасно для здоровья человека и разрушительно для техники. Очистка воды от двухвалентного железа из скважины возможна различными способами как бытовыми, так и с применением профессионального оборудования. Рассмотрим подробнее те и другие способы и оценим их эффективность.

Бытовые методы очистки воды

В домашних условиях вполне возможно снизить содержание этого металла до требуемых значений. Качественно очистить воду от растворенного железа можно без особых затрат используя следующие способы:

Отстаивание в открытой емкости. По пришествие суток двухвалентное железо при контакте с воздухом перейдет в трехвалентное состояние и образует бурый осадок на дне. Ускорить процесс позволяет аэрация — нагнетание воздуха в воду при помощи аквариумного компрессора.

Кипячение в течении не менее чем 10 минут. Растворенное железо оседает на стенках посуды в виде ржавого налета. Побочным эффектом данного метода является уменьшение жесткости воды.

Получив ответ на вопрос, как очистить воду от растворенного в ней железа не спешим радоваться. Эти методы эффективных лишь при сравнительно небольших содержаниях металла не более 0,5 мг/л. Кроме того они очень неудобны, ждать сутки и сливать относительно чистую воду из отстойника — не лучшее решение.

Профессиональные методы фильтрации воды

Современные технологии применимы как для централизованных, так и для автономных источников водоснабжения. Подбирая фильтр для воды с растворенным железом, следует учитывать не только его количественное содержание, но и показатели pH. Для этих целей применяют следующие методы очистки:

1. Обезжелезивание с аэрацией;
2. Ионообменные смолы;
3. Обратный осмос.

Способы очистки воды от двухвалентного железа, упомянутые в перечне приведены в порядке убывания их эффективности. При оценке действенности этих методов принимаются во внимание не только качественные показатели получаемой жидкости, но и финансовые затраты.

Фильтры обезжелезивания и аэрации

Быстрое удаление растворенного железа из воды и снижение его содержания до требуемого уровня достигается за счет использования реагентных и безреагентных технологий. Первые обычно используются на промышленных предприятиях и для их реализации необходимо качественное дозирующее оборудование.

В основу безреагентных методов положен принцип окисления железа в воде воздухом, который подается в нее напорным или безнапорным способом. В первом варианте применяется компрессор высокого давления, а излишки газа стравливаются в атмосферы через специальный клапан. Во втором случае в фильтроустановках используются эжекция (подсос воздуха потоком жидкости) или душирование (распыление для увеличения площади контакта).

Данный метод в сочетании с аэрацией позволяет снизить содержание железа двухвалентного в процессе очистки воды до нормативных требований. Описанные способы обезжелезивания получили наибольшее распространение в промышленности и в быту благодаря высокой эффективности при сравнительно небольших начальных и эксплуатационных затратах.

Ионообменные фильтры

Качественная очистка воды от растворенного железа возможно за счет использования инновационных физико-химических методов. Ионообменные смолы Экотар обеспечивают замещение ионов Fe 2+ ионами Na + , при этом первые связываются и удерживаются в пористых гранулах катионитов. По мере накопления железа в рабочей среде эффективность процесса снижается и производится ее регенерация промывкой насыщенным раствором поваренной соли.

Ионообменные фильтры для очистки воды от растворенного железа используются при концентрациях последнего не более 5 мг Fe/л. При этом жидкость требует предварительной обработки, из нее необходимо удалить трехвалентное железо, марганец и сероводород. Наличие этих элементов и соединений приводит к быстрой деградации засыпки. Невзирая на недостатки, данный метод является вторым по популярности, уступая пальму первенства обезжелезиванию с аэрацией.

Установки обратного осмоса

Эффективно удалить двухвалентное железо из воды позволяет фильтр с полупроницаемой мембраной. Установки обратного осмоса обеспечивают полную очистку жидкости от всех видов примесей, концентрат которых сливается в дренаж. Получаемый при этом пермеат не содержит минералов и микроэлементов и нуждается в дополнительной обработке.

Технология обратного осмоса довольно затратная, для работы установки необходимо высокое давление, которое обеспечивается входящим в комплект насосом. Система кроме того имеет несколько элементов предфильтрации для очистки воды от механических примесей для сохранения ресурса картриджей.

Очистка воды от валентного железа

Компания Diasel Engineering предлагает высокотехнологичные фильтры для удаления растворенного железа из воды и выполняет необходимые монтажные и регламентные работы. Осуществляем подбор оборудования для обезжелезивания с аэрацией, ионообменных смол или установок обратного осмоса исходя из технических требований заказчика. Применение предлагаемых систем водоподготовки позволит вам сохранить здоровье и предотвратит преждевременный выход из строя бытовой техники.

Источник

Что такое железо в воде

Большая часть Центральных районов Российской Федерации, Дальневосточный округ, регионы Сибири, относятся к зонам, где преобладает избыточное увлажнение. Для таких территорий характерно повышенное содержание железа, его солей и прочих соединений в поверхностных и залегающих подземных водах. Так, практически во всех источниках водоснабжения этот показатель существенно превышает предельно допустимые значения. Причиной высокого содержания этого элемента в воде служит контакт с горными породами, формирующими стенки открытых и подводных водоемов.

Более того, железо присутствует в разных формах, а при превышении определенных концентраций оно оказывает пагубное влияние на организм и технику. Чем проверить железо в воде — существующие инструменты и методы проверки позволяют определить уровень этого химического элемента в водном растворе самостоятельно и в лабораторных условиях. Результаты исследования необходимы для подбора наиболее эффективной системы обезжелезивания.

Общее железо в воде — основные понятия и разновидности

Вода считается одним из самых универсальных растворителей. В природных водоемах (в открытых и подземных) она постепенно размывает горные породы, насыщается солями и растворимыми элементами. В зависимости от источника железо в исходной воде может содержаться в следующих формах:

1. Двухвалентное. Присутствует в форме химических соединений и солей в растворенном виде.
2. Трехвалентное. Образуется за счет трансформации двухвалентного железа в реакции окисления, протекающей на открытом воздухе. Образует мелкодисперсный осадок, иногда переходящий в хлопья «ржавчины».
3. Коллоидное. Нерастворимые частицы вещества, размер которых от 1 до 100 мкм, пребывают во взвешенном состоянии и не оседают под действием гравитации.
4. Органическое. Соединения железа со сложными молекулами типа гуминовой кислоты или танина. Чаще всего они бесцветны, реже имеют желтоватый или рыжий оттенок.
5. Бактериальное. Особая разновидность микроорганизмов использует железо в своих метаболических процессах. В воде они встречаются в виде студенистых или волокнистых образований, а также в форме пленки на стенках трубопроводов и водоемов.

В нормативных документах для определения показателей качества воды используется термин — общее железо в воде. С его помощью обозначается суммарное содержание этого элемента в жидкости во всех формах.

Источники насыщения воды железом, нормы содержания и ПДК

От чего зависит количество железа в воде? Стенки природных источников водоснабжения открытых или подземных формируются из прилегающих к ним горных пород. В их состав входят различные минералы, и в том числе, соединения железа, которые подвергаются механической деструкции и постепенно растворяются в контактирующей с ними воде. Процессы химической эрозии являются основными источниками этого элемента в жидкости. Помимо них имеются и другие:

• Сточные воды населенных пунктов.
• Промышленные сбросы предприятий металлургии, металлообработки и других отраслей.
• В водопроводной водичке повышенная концентрация ржавчины наблюдается из-за вторичного загрязнения протекающей по трубам жидкости продуктами коррозии металлических трубопроводов.

Массовая концентрация общего железа в водах регламентируется в нашей стране действующим СанПиН 2.1.4.1074-01. Предельно допустимое значение для централизованных систем водоснабжения суммарно не должно превышать 0,3 мг/дм 3 . Показатель определен по результатам исследований. На него следует ориентироваться, забирая воду из скважин и колодцев, которые используются в качестве автономных источников.

Общее содержание железа в воде, его влияние на организм человека, бытовую технику и промышленное оборудование

Для нормальной жизнедеятельности каждому живому организму в разных дозах требуется определенный комплекс микроэлементов. Железо составляет значимую часть гемоглобина и некоторых ферментов, регулирующих обменные процессы, и его недостаток крайне негативно сказывается на здоровье:

• анемия;
• падение тонуса мышечных волокон;
• нарушения иммунитета и психические расстройства;
• избыточный вес.

Если много железа в воде, чем это грозит? Избыток солей железа, которые преимущественно поступают в организм с водой, также вреден, как недостаток. Излишество вызывает:

• различные поражения тканей;
• патологические изменения внутренних органов;
• общую слабость и выраженные аллергические реакции;
• ухудшение состояния кожных покровов.

Образующаяся в процессе окисления железа ржавчина наносит серьезный вред бытовой технике и промышленному оборудованию. Продукты коррозии забивают фильтры и, скапливаясь в поворотах трубопроводов, уменьшают их эффективное сечение. На поверхностях сантехнических изделий и водопроводных кранов образуются рыжие потеки.

Методика определения общего железа в воде

Информация о показателях качества систем водоснабжения публикуется на сайтах соответствующих служб. Для автономных источников (колодцев или скважин) установить примерный уровень содержания железа в воде можно по результатам наблюдений и несложных исследований.

Что, если уровень железа в воде выше допустимых нормативов? На превышение ПДК по данному химическому элементу указывают следующие признаки:

• наличие выраженного привкуса металла;
• появление рыжего или желтоватого налета на раковине и посуде;
• коричневый оттенок белых и светлых вещей после стирки;
• выпадение осадка после отстаивания в течение нескольких часов;
• буроватый цвет жидкости.

По этим признакам можно узнать, что в воде есть железо. Однако результаты визуальных наблюдений указывают на его наличие, но ничего не говорят о его общем содержании. Точные данные о концентрации этого металла в воде можно получить только по результатам исследований, которые проводят аккредитованные лаборатории. Они используют апробированную методику измерений массовой концентрации общего железа в воде. Получается точный результат. Пробы для анализа обычно отбираются заказчиком с соблюдением установленных правил.

Чем нейтрализовать железо в воде — бытовые и промышленные методы обезжелезивания воды

Выявив превышение предельно допустимых концентраций этого химического элемента в вашем источнике водоснабжения необходимо озаботиться очисткой воды. Чем отфильтровать железо из воды — можно использовать простые бытовые приемы, а также современные установки обезжелезивания воды:

1. Аэрационные колонны и специальные фильтры.
2. Ионообменные фильтрующие элементы.
3. Системы обратного осмоса.

Технологии обезжелезивания размещены в порядке убывания их эффективности. Наибольшее распространение получила аэрация как наиболее недорогой и действенный способ снижения содержания железа в воде. Рассмотрим подробно каждый из упомянутых методов.

Чем чистить воду от железа в быту

Определив по внешним признакам избыток этого метала, можно существенно уменьшить ее концентрацию в жидкости простыми методами. В быту понизить общее содержание железа в воде можно следующим образом:

1. Отстаивание в течение суток. Двухвалентное железо доокисляется и выпадает в осадок, аккуратно сливаем чистую воду в другую емкость.
2. Кипячение в течение 10 минут приводит также к образованию нерастворимых солей этого элемента, а значит, его содержание в жидкости уменьшается.
3. Замораживание. Вода помещается в морозилку, после того, как замерзнет половина ее объема, незамерзшая часть сливается. Лед топим и используем воду для питья и приготовления пищи.

Основной недостаток всех перечисленных методов очистки — неудобство их использования, большие сроки для получения очищенного водного раствора. Полученную таким образом воду можно использовать только для употребления в качестве питья или на кухне для приготовления пищи.

Аэрация и фильтры обезжелезивания

В основе этого метода по уменьшению общего железа в природной воде лежит химическая реакция окисления двухвалентного железа при контакте его с кислородом воздуха. Аэрация воды напорным или безнапорным методом производится в специальных колоннах.

В первом случае воздух нагнетается компрессором во вводной коллектор или через трубу с насадкой Рашига или Паля. В колонне вода проходит через фильтр, засыпка которого содержит катализатор. В результате контакта с ним происходит образование нерастворимых соединений, что задерживаются рабочей средой.

Безнапорная аэрация реализуется одним из двух способов: эжекцией или душированием (разбрызгиванием). В таких системах нет компрессоров высокого давления, что существенно их упрощает. В эжекторной установке поток воды захватывает воздух и смешивается с ним. Душирование предполагает разбрызгивание воды для увеличения площади контакта с воздухом.

Чем осадить железо в воде — специальными фильтрами. Нерастворимые соединения трехвалентного железа задерживаются осадочным фильтром и смываются обратным потоком жидкости при его регенерации. Побочным эффектом аэрации является удаление из воды сероводорода, который также связывается воздухом. В результате устраняется неприятный запах.

Ионообменные фильтры

Такие системы, способные отфильтровать воду от железа, оснащаются специальными элементами, в которых в качестве засыпки используются многокомпонентные каталитические смолы. Эти сложные соединения обладают уникальной способностью замещать ионы железа в растворимых соединениях ионами натрия. При этом в ионообменных фильтрах металл надежно связывается и втягивается внутрь пористой структуры, поток жидкости не может унести выпавший осадок.

Данный метод очистки воды от общего железа второй по популярности, но имеет ряд ограничений:

• В воде не должно быть трехвалентного железа, которое быстро засоряет засыпку ионообменного фильтра.
• Недопустимо наличие растворенного кислорода, чтобы исключить возможность окисления железа.
• Показатель pH должен быть в пределах от 6,0 до 6,5; при более высоких значениях начинаются реакции с образованием нерастворимых соединений.

Во многих случаях применение фильтров с ионообменными смолами нецелесообразно, потому что приводит к уменьшению эффективности аналогичных процессов с солями жесткости. Противопоказания для данного метода — наличие органического железа, образующего на поверхности гранул пленку. Последняя служит питательной средой для особых бактерий.

Обратный осмос

Это универсальная инновационная технология, способная уменьшить железо в воде до предела. Обеспечивает очистку воды от всех видов загрязнений. Полупроницаемая мембраны пропускает только молекулы H₂O, а более крупные атомы железа задерживаются ими и сливаются в дренаж. Этот метод обладает массой преимуществ, но не получил широкого распространения для обезжелезивания по причине высоких начальных затрат.

Установка обратного осмоса для повышения ресурса дорогой мембраны имеет минимум две ступени предфильтрации: механическую и сорбционную. На практике вода, очищенная при помощи таких систем, используется для приготовления пищи и питья. Принимать душ или ванну, наполненную пермеатом, крайне расточительно.

Общее железо в воде: чем убирают

Практически во всех источниках водоснабжения наблюдается увеличенное содержание железа в воде — от чего это зависит и чем снизить содержание железа в воде, вы уже прочли и поняли, что превышение нормы исключительно вредно для человека, техники и оборудования. Компания Diasel Engineering занимается поставками профессионального оборудования для обезжелезивания воды, и готова предложить вам:

• аэрационные колоны,
• ионообменные фильтры,
• системы обратного осмоса.

Наша лаборатория выполнит анализ отобранных вами проб с точным указанием суммарного содержания железа в воде. На основании этого отчета будет подобран наиболее эффективный метод водоподготовки, исходя из ваших условий. Предоставляем бесплатные консультации специалистов по телефону и онлайн.

Источник