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 Fe²⁺ 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.