Растваральнасць жалеза ў вадзе. Як чысціць ваду ад жалеза?

Жалеза прысутнічае ў вадзе ў форме двух-і трохвалентны іёнаў. Як ачысціць пітную і тэхнічную вадкасць ад гэтых забруджванняў? Актуальная праблема для звычайнай сям'і і буйнога прадпрыемства. Разгледзім прычыны, ад якіх залежыць растваральнасць жалеза ў вадзе, формы забруджвальнікаў, спосабы выдалення ферросоединений.

Чаму вада з-пад крана бывае жоўтай і бурай?

Злучэння жалеза надаюць вадзе жаўтлявы колер, нярэдка з'яўляецца непрыемны прысмак, можна заўважыць забруджвання ў форме бурых шматкоў. Пералічаныя з'явы - гэта пагаршэнне арганалептычных уласцівасцяў пітной вады. Змяненне колеру - то, на што спажыўцы вады звяртаюць увагу ў першую чаргу. Акрамя гэтага, узнікаюць наступствы для здароўя чалавека. Негатыўна ўплывае на стан печані, зубоў, усяго страўнікава-кішачнага гасцінца, скуры і валасоў спажыванне недабраякаснай вады з-пад крана, у якой прысутнічае жалеза.

Растваральнасць у вадзе тлумачыцца не толькі ўзаемадзеяннем ферросоединений са складу горных парод з іншымі рэчывамі ў прыродзе. Павышаецца канцэнтрацыя іёнаў Fe ^{2 +} і Fe ³⁺ з прычыны працэсу карозіі, які ўвесь час ідзе ў апаратах і трубах водазабеспячэння, вырабленых з сплаваў жалеза. Трубаправоды паступова прыходзяць у непрыдатнасць, змяняюцца ўласцівасці прадукцыі, у вытворчасці якой ўжывалася вада з прымешкай жалеза.

Якая растваральнасць жалеза ў вадзе?

Хімічны элемент, якому далі лацінскі назоў Ferrum, па распаўсюджанасці ў зямной кары знаходзіцца на другім месцы пасля алюмінія. У вялікіх колькасцях на планеце прысутнічаюць паклады жалезнага колчедана або пірыту (яго формула FeS _2). Ферросоединения сустракаюцца ў горных пародах вулканічнага і ападкавага паходжання ў выглядзе гематита, магнезіта, бурага жалязняку.

Простае рэчыва жалеза - гэта серабрыста-шэры пластычны метал, нерастваральны ў вадзе. Аксіды і гидрооксиды, многія солі жалеза таксама не ўзаемадзейнічаюць з вадой. Растваральнасць FeO ў вадзе абмяркоўваюць у сувязі яго здольнасцю акісляцца да аксіду трохвалентнага жалеза. Калі кажуць аб водным растворы FeO, то маюць на ўвазе ўтрыманне іёнаў двухвалентнага жалеза. У некаторых насці водных крыніц гэты паказчык даходзіць да 50 і больш міліграмаў на 1 літр. Гэта высокая канцэнтрацыя, такая пітная вада павінна быць ачышчана.

Як жалеза трапляе ў прыродныя вады?

Фізічная і хімічная эрозія прыводзіць да драбнення, растварэнню і разбурэння горных парод, якія змяшчаюць злучэння жалеза. У выніку рэакцый, якія ідуць у прыродзе, вызваляюцца іёны Fe ^{2 +} і Fe ^3+. яны актыўна ўдзельнічаюць у акісляльна-аднаўленчых працэсах. Двухвалентным іён акісляецца, аддае электрон і становіцца трехзарядным. Растваральнасць жалеза ў вадзе - гэта наяўнасць катыёну Fe ^2+. У выніку якія ідуць у растворы рэакцый атрымліваюцца розныя солі. Сярод іх ёсць растваральныя, напрыклад сульфаты, і нерастваральныя (сульфід, карбанаты). Пры абезжалезвання такой вады растваральныя форма пераходзіць у нерастваральную, утвараюцца шматкі, выпадаючыя ў асадак. Двухвалентным жалеза акісляецца да трохвалентнага ў прысутнасці кіслароду або іншых акісляльнікаў (азону, хлору).

Ператварэння іёнаў у выніку прыводзяць да з'яўлення устойлівай да далейшага акіслення бурай іржы, яе ўмоўны склад можна прадставіць у такім выглядзе: Fe ₂ O ₃ • nH ₂ O. Часціца Fe ³⁺ ўваходзяць у склад комплексных неарганічных і арганічных рэчываў, якія сустракаюцца ў паверхневых водах .

Ці аднолькава ўтрыманне ферросоединений ў прыродных водах?

Канцэнтрацыі хімічнага элемента і тыпы жалеза ў вадзе залежаць ад пароднага складу зямной кары і стану розных крыніц. Адначасова могуць прысутнічаць двух-і трохвалентны злучэння жалеза, арганічныя формы, такія як жалезабактэрый і коллоідных рэчывы (растваральныя і нерастваральныя).

Калі маюцца радовішчы сульфатных руд, то больш верагодна, што ў высокіх канцэнтрацыях будзе прысутнічаць двухвалентным жалеза. Растваральнасць у вадзе ферросоединений расце з тэмпературай паблізу раёнаў вулканізму. У рэках і азёрах вышэй ўтрыманне жалеза, калі існуе скід сцёкавых вод металургічных і хімічных камбінатаў.

Як чысціць ваду ад жалеза?

Для выдалення ферросоединений выкарыстоўваюцца реагентные і безрэагентных спосабы. Асновай большасці працэсаў з'яўляецца акісленне двухвалентнага іёна да трохвалентнага катыёну. Сапраўды гэтак жа паступаюць з іншымі прымешкамі ў вадзе - пераводзяць у нерастваральныя злучэнні і выдаляюць з дапамогай фільтра. На гэтым прынцыпе заснавана праца большасці прамысловых установак.

Якая растваральнасць жалеза ў вадзе, вызначаюць з дапамогай прыбораў. Затым праводзяць абезжалезванне хімічнымі рэагентамі: кіслародам, хлорам, азонам, перманганатом калія, пераксіду вадароду. Адбываюцца хімічныя рэакцыі акіслення, і атрымліваецца нерастваральны асадак. Яго можна не толькі адфільтраваць, але і выдаліць пасля адстойвання спосабам декантации (зліць з асадка чыстую ваду). Пры азанаванню і хлараванні адначасова адбываецца абеззаражанне (дэзінфекцыя). Лічыцца, што выкарыстанне азону - больш перспектыўны метад, таму што хлор небяспечны для здароўя чалавека.

Якія ёсць спосабы абезжалезвання невялікіх аб'ёмаў вады?

У хатніх умовах з вышэйпералічаных рэагентаў можна выкарыстоўваць пераксіду вадароду і марганцоўку. Як чысціць ваду ад жалеза, калі патрабуецца атрымаць невялікі аб'ём за кароткі тэрмін? Пры даданні перакісу ў ваду выпадаюць шматкі асадка. Неабходна дачакацца, каб ён асеў на дно ёмістасці і зліць ваду, альбо прапусціць яе праз звычайны збан фільтр. Такая вычышчаная ад забруджванняў вада прыдатная для піцця і прыгатавання ежы.

У адносінах да арганічным формах жалеза пералічаныя метады малаэфектыўныя. Тыя рэагенты, пра якія згадвалася вышэй, недастаткова хутка абложваюць коллоідных часціцы.

Ионообмен і каталіз - метады абезжалезвання вады

Існуюць аўтаномныя ўстаноўкі, якія дзейнічаюць на прынцыпах каталізу, ионообмена. Прылады прымяняюцца для ачышчэння вады на невялікіх прамысловых прадпрыемствах і ў катэджах.

Жалеза пры каталітычным спосабе выдалілі з дапамогай адмысловай засыпання, выпускаемай з прыроднага і сінтэтычнага сыравіны. Фільтр для абезжалезвання вады - гэта металічная ёмістасць. Ўнутр змяшчаюць засыпанне і прапускаюць ваду. Рэчыва з'яўляецца каталізатарам працэсу акіслення двухвалентнага жалеза, пераводзячы яго ў нерастваральнае стан з розных формаў.

Пры іонаабменных абезжалезвання выкарыстоўваюцца катиониты, якія атрымліваюцца з смол-ионообменников, напрыклад цеолита (мінерала). У апошнія гады наладжаны выпуск сінтэтычных прадуктаў для абезжалезвання вады метадам ионообмена.

Чаму патрэбна альтэрнатыва рэагентаў?

Дительное час выкарыстоўваюцца хімічныя рэчывы, калі існуе гэтая шкодная прымешка - жалеза ў вадзе. Віды жалеза бываюць розныя, таму неабходна шукаць аптымальнае рашэнне, спосаб, прыдатны для ачысткі вады з канкрэтнага крыніцы, для якога ўстаноўлены формы і канцэнтрацыі жалеза.

Хлараванне сыходзіць у мінулае, гэты спосаб адмоўна адбіваецца на якасці вады і здароўе насельніцтва. Аэрацыя або ўзбагачэнне вады паветрам - метад практычна пазбаўлены недахопаў. Праз ваду прапускаюць кісларод, жалеза акісляецца, а нерастваральныя шматкі асадку можна выдаліць фільтраваннем або адстойваннем.

Абезжалезванне праводзяць без хімічных рэагентаў - пры дапамозе электрахімічнага спосабу. Два электрода апускаюць у ёмістасць з вадой, якую патрабуецца ачысціць. Адмоўны электрод - катод - прыцягвае і ўтрымлівае станоўча зараджаныя іёны жалеза, у якім бы выглядзе яны ні знаходзіліся. Іншы безрэагентных метад - выкарыстанне спецыяльных мембран.

Кожны з вышэйпералічаных спосабаў мае не толькі вартасці, але недахопы. Выбар метаду залежыць ад формы, у якой прысутнічае жалеза ў вадзе.