| Российский химико-аналитический
портал |
химический анализ и аналитическая химия в фокусе внимания ::: портал химиков-аналитиков ::: выбор профессионалов |
 |
|
| ANCHEM.RU » Форумы » 4. Химический форум ... |
 |
Соединения железа в воде >>>
|
 |
| Автор | Тема: Соединения железа в воде | ||
|
AndyM80 Пользователь Ранг: 78 |
 18.06.2008 // 0:11:45
Доброго времени суток всем! Помогите решить проблему - на хуторе вода берется из скважины, но водосный горизонт идет в известняках, ну чрррезвычайно богатых железом  Обычный набор фильтров помог, но не радикально - на выходе из линейки фильтров (из них два с активированым углем) вода чистая и прозрачная, но отстояв ее в открытой посуде имею через день на дне бурую взвесь. При контакте с моющими в-вами "буризна" появляется практически сразу. Какие могут быть рекомендованы методы и средства борьбы? |
||
|
ANCHEM.RU Администрация Ранг: 246 |
|||
|
aversun Пользователь Ранг: 133 |
18.06.2008 // 0:38:39
У вас в воде скорее всего кислый карбонат железа. Поможет только отстаивание, кипячение, добавление незначительного количества соды |
||
|
Дым Пользователь Ранг: 383 |
18.06.2008 // 10:55:42
в системах водоподготовки большие концентрации железа (у меня та же проблема) глушаться добавлением окислителя (ваше моющее средство), железо2 окисляется в железо 3, далее-коррекция рН и фильтрация. |
||
|
woodpecker Пользователь Ранг: 423 |
18.06.2008 // 11:43:56
Надо ставить аэрацию воды перед подачей на фильтры. Железо 2 вы не поймаете на фильтрах, а ставить ионообменники или обратный осмос для поселка дорого. |
||
|
AndyM80 Пользователь Ранг: 78 |
18.06.2008 // 22:31:01
Спасибо всем. В силу нестабильности подачи планировал поставить в подвале резервную емкость с гидрофором, теперь надо будет придумать аэратор для нее  .А водоносный горизонт по известнякам и идет. |
||
|
Ekolog-N Пользователь Ранг: 80 |
19.06.2008 // 9:49:51
Железо в воде и способы его устранения --- Наверное, многим знакомы желтые разводы на сантехнике или бурого цвета вода, льющаяся из крана. Проблема одна — повышенные концентрации железа в воде. Ведь железо — один из самых распространенных природных элементов. Главными источниками соединений железа в природных водах являются процессы выветривания, эрозии почв и растворения горных пород. Значительные количества железа поступают с подземным стоком и со сточными водами промышленных предприятий. В питьевой воде железо может присутствовать также вследствие использования на муниципальных станциях очистки воды железосодержащих коагулянтов, которые применяют для осветления поступающей воды, либо из-за коррозии водопроводных труб. Соединения железа могут находиться в природной воде в растворенном, коллоидном и взвешенном состоянии в зависимости от валентности: Fe+2, Fe+3, а также в виде различных химических соединений. Например, двухвалентное железо (Fe+2) почти всегда находится в воде в растворенном состоянии, а трехвалентное железо (Fe+3) — гидроксид железа Fe(OH)3 нерастворим в воде, кроме случая очень низкого значения рН. Существует еще одна форма присутствия железа в природной воде — это органическое железо. Оно встречается в воде в разных формах и в составе различных комплексов. Органические соединения железа, как правило, растворимы или имеют коллоидную структуру и очень трудно поддаются удалению. Коллоидные частицы из-за своего малого размера и высокого поверхностного заряда, который не позволяет частицам сближаться и препятствует их укрупнению, предотвращая образование конгломератов, создают в воде суспензии и не осаждаются, находясь во взвешенном состоянии и тем самым обуславливают мутность исходной воды. Все вышеперечисленные формы железа могут по-разному «обнаруживать» себя в воде. Так, если первоначально вода чиста и прозрачна, но через некоторое время в процессе отстаивания образуется красно-бурый осадок, то это признак наличия в воде двухвалентного железа. В случае если вода уже из крана идет желтовато-бурая и образуется осадок при отстаивании — причина — трехвалентное железо. Коллоидным железом окрашена вода изначально, но оно не образует осадка. Бактериальное железо, которое образуется в процессе жизнедеятельности железобактерий, способных использовать энергию преобразования растворенного железа в трехвалентное, проявляет себя радужной опалесцирующей пленкой на поверхности воды и желеобразной массой, накапливаемой внутри труб. Основной формой железа в поверхностных водах являются его трехвалентные комплексные соединения с растворенными неорганическими и органическими гумусовыми соединениями. Поэтому повышенное содержание железа наблюдается в болотных водах, где концентрация гумусовых веществ достаточно велика. Наибольшие же концентрации железа наблюдаются в подземных водах с низкими значениями рН и с низким содержанием растворенного кислорода. В подземных водах железо присутствует в основном в растворенном двухвалентном виде. Содержащая железо вода (особенно подземная) изначально прозрачна и чиста на вид. Однако даже при непродолжительном контакте с кислородом воздуха железо окисляется, придавая воде желтовато-бурую окраску. Уже при концентрациях железа выше 0,3 мг/л такая вода способна вызвать появление ржавых потеков на сантехнике и пятен на белье при стирке. При содержании железа выше 1 мг/л вода становится мутной, окрашивается в желто-бурый цвет, у нее ощущается характерный металлический привкус. Все это делает такую воду практически непригодной как для хозяйственно-бытового, так и для питьевого применения. Согласно принятым санитарным нормам, содержание общего железа в водопроводной воде не должно превышать 0,3 мг/л, ведь это — тяжелый металл, и наряду с марганцем, никелем, хромом, мышьяком, кадмием, свинцом и медью относится к высокотоксичным и долго сохраняющимся в природе веществам. Зачастую содержание железа в водопроводе превышает норму в пять, а то и в десять и более раз, поэтому проблема обезжелезивания воды стоит особенно остро. В одном литре речной или озерной воды обычно содержится от 0,01 до 1 мг железа, и эта вода прозрачна. В болотной воде железа много, десятки миллиграммов на литр, вот почему она имеет коричневатый «ржавый» оттенок. Но не всякое железо придает воде такой цвет. В подземных водах железо обычно растворено в двухвалентной форме, причем вода при этом бывает совершенно прозрачной. При подъеме на поверхность такая вода приобретает дурной запах и неприятный вкус, а при хранении на воздухе она становится мутной, и из нее выделятся буроватый осадок. Так как же можно очистить подземные воды от соединений железа? На первый взгляд, очень просто. Надо перевести железо в нерастворимую трехвалентную форму и как следует отфильтровать. Но это на словах. На деле проблема весьма широка и обусловлена значительным разнообразием природных условий, в том числе разнообразием состава подземных вод, а также форм соединений железа в них. Очистка включает целый ряд физико-химических процессов и сводится прежде всего к переводу соединений железа в нерастворимые и слаборастворимые формы с последующим извлечением их из воды. К существующим методам удаления железа можно отнести: окисление, каталитическое окисление, ионный обмен, мембранные методы, дистилляция. 1. Окисление: кислородом воздуха или аэрацией, хлором, перманганатом калия, перекисью водорода, озоном с последующим осаждением (с коагуляцией или без нее) и фильтрацией. Так как реакция окисления железа требует довольно длительного времени, то использование для окисления только воздуха требует больших резервуаров, в которых можно обеспечить нужное время контакта. Добавление же специальных окислителей ускоряет процесс. Наиболее широко применяется хлорирование, так как параллельно позволяет решать проблему с дезинфекцией. Наиболее передовым и сильным окислителем на сегодняшний день является озон. Однако установки для его производства довольно сложны, дороги и требуют значительных затрат электроэнергии, что ограничивает его применение. Частицы окисленного железа имеют достаточно малый размер (1-3 мкм) и поэтому осаждаются достаточно долго, поэтому применяют специальные химические вещества-коагулянты, способствующие укрупнению частиц и их ускоренному осаждению. 2. Каталитическое окисление с последующей фильтрацией. Наиболее распространенный на сегодняшний день метод удаления железа, применяемый в высокопроизводительных компактных системах. Суть метода заключается в том, что реакция окисления железа происходит на поверхности гранул специальной фильтрующей среды, обладающей свойствами катализатора (ускорителя химической реакции окисления). Наибольшее распространение в современной водоподготовке нашли фильтрующие среды на основе диоксида марганца (MnO2): Greensand, Birm, Filox и др. Эти фильтрующие "засыпки" отличаются между собой как своими физическими характеристиками, так и содержанием диоксида марганца и поэтому эффективно работают в разных диапазонах значений характеризующих воду параметров. Однако принцип их работы одинаков. Железо (и в меньшей степени марганец) в присутствии диоксида марганца быстро окисляются и оседают на поверхности гранул фильтрующей среды. Впоследствии большая часть окисленного железа вымывается в дренаж при обратной промывке. Таким образом, слой гранулированного катализатора является одновременно и фильтрующей средой. Фильтр снижает содержание железа на 95-96%. Корпус фильтра выполнен из стеклопластика повышенной прочности и футерован полиэтиленом пищевого применения. Фильтрующий материал подбирается исходя из химического анализа исходной воды. Обезжелезивание воды осуществляют при помощи фильтрующих загрузок: А). Одна из эффективных и экономичных загрузок для очистки воды от железа и марганца - Birm. Birm является катализатором реакций окисления соединений железа растворенным в воде кислородом. Нерастворимые соединения железа осаждаются в слое загрузки и легко отфильтровываются. Birm обеспечивает качественную фильтрацию и не требует регенерации. Фильтр легко очищается от осажденных частиц методом обратной промывки. Преимущества Birm: -широкий температурный диапазон использования -высокая эффективность обезжелезивания -долгий срок службы -не расходуется в процессе очистки воды от железа -низкая истираемость -для восстановления необходима периодическая обратная промывка (не требует применения химических реагентов). Б) Pyrolox - природный минерал на основе диоксида марганца. Сероводород, марганец и железо окисляются и задерживаются в загрузке с последующим удалением при обратной промывке. Хлор и другие окислители ускоряют реакцию катализа. Pyrolox является прочным материалом, поэтому вещества из загрузки не вымываются и не попадают в питьевую воду. Дополнительные химические продукты при регенерации не требуются, только периодическая обратная промывка. Обезжелезивание воды при помощи Pyrolox используют также в сочетании с аэрацией, хлорированием, озонированием и другими методами дополнительной обработки. В) МЖФ - фильтрующий гранулированный материал, обладающий каталитической активностью в реакциях окисления железа и марганца растворенными в воде окислителями кислородом, озоном, перманганатом калия или гипохлоритом натрия. Для его производства используется порода осадочного происхождения, состоящая из смеси минералов Si, Al, Ca, Fe. В результате его обработки получается гранулированный, пористый материал с развитой удельной поверхностью, содержащий в порах высокодисперсный каталитически активный диоксид марганца. При применении МЖФ очистка воды от железа дает хорошие результаты. МЖФ работает при концентрациях железа в очищаемой воде до 50 мг/л, марганца до 2 мг/л, при низких значениях рН без его предварительной корректировки. МЖФ удерживает в межзерновом пространстве продукты гидролиза окисленных форм железа и марганца. Фильтрующая среда МЖФ нейтрализует растворенную в воде углекислоту с эффективностью 80-90%. Он не чувствителен к остаточному хлору и анионному фону. МЖФ не теряет активности при истирании, так как его химический и фазовый состав одинаков по всему объему зерна. МЖФ эффективно удаляет сероводород, органические загрязнения и соли тяжелых металлов (Zn, Ni, Cr, Al, Cd, Cu, Pb, Br); Г) MZ Greensand - глауконитовый песок, обогащенный оксидами марганца, который удаляет из воды железо, сероводород и марганец. Он окисляет и осаждает растворенное железо и марганец, которое задерживается слоем фильтрующей загрузки и удаляется при обратной промывке. Для восстановления способности обезжелезивания MZ Greensand регенерируется слабым раствором перманганата калия; Д) МТМ - гранулированная фильтрующая загрузка, обогащенная оксидом марганца. Активная поверхность гранул осаждает растворенное железо и марганец. Осадок задерживается слоем фильтрующей загрузки и удаляется при обратной промывке. Когда окислительный потенциал МТМ уменьшается, необходимо провести его регенерацию раствором перманганата калия. Перед регенерацией МТМ подвергается обратной промывке потоком, который не вымывает легкие гранулы в дренаж. Все системы на основе каталитического окисления с помощью диоксида марганца кроме специфических (не все из них работают по марганцу, почти все они имеют большой удельный вес и требуют больших расходов воды при обратной промывке) имеют и ряд общих недостатков. Во-первых, они неэффективны в отношении органического железа. Более того, при наличии в воде любой из форм органического железа, на поверхности гранул фильтрующего материала со временем образуется органическая пленка, изолирующая катализатор — диоксид марганца от воды. Таким образом, вся каталитическая способность фильтрующей засыпки сводится к нулю. Практически «на нет» сводится и способность фильтрующей среды удалять железо, так как в фильтрах этого типа просто не хватает времени для естественного протекания реакции окисления. Во-вторых, системы этого типа все равно не могут справиться со случаями, когда содержание железа в воде превышает 10–15 мг/л, что совсем не редкость. Присутствие в воде марганца только усугубляет ситуацию. 3.Мембранные технологии достаточно широко используются в водоподготовке, однако удаление железа отнюдь не главное их предназначение, скорее побочный эффект. Этим и объясняется тот факт, что применение мембран пока не входит в число стандартных методов борьбы с присутствием в воде железа. Основное назначение мембранных систем - удаление бактерий, простейших и вирусов ,частичное или глубокое обессоливание, подготовка высококачественной питьевой воды. То есть они предназначены для глубокой доочистки воды. Тем не менее, микрофильтрационные мембраны пригодны для удаления уже окисленного трехвалентного железа, ультрафильтрационные и нанофильтрационные мембраны также способны удалять коллоидное и бактериальное железо, а обратноосмотические мембраны удаляют даже растворенное органическое и неорганическое железо. Практическое же применение мембран для работы по железу ограничено следующими факторами: 1)мембраны критичны к "зарастанию" органикой и забиванию поверхности нерастворимыми частицами (в данном случае ржавчиной). Это означает, что мембранные системы требуют достаточно тщательной предварительной подготовки воды, в частности - удаления взвесей и органики. То есть мембранные системы применимы либо там, где нет органического, коллоидного, бактериального и трехвалентного железа, либо проблема с этими загрязнениями должна быть предварительно решена другими методами. 2) Мембранные системы пока недешевы и их применение рентабельно только там, где требуется очень высокое качество воды (например, в пищевой промышленности). 4.Ионный обмен как метод обработки воды известен довольно давно и применяется в основном для умягчения воды. Раньше для реализации этого метода использовались природные иониты (сульфоугли, цеолиты). Однако с появлением синтетических ионообменных смол эффективность использования ионного обмена для целей водоочистки резко возросла. С точки зрения удаления из воды железа важен тот факт, что катиониты способны удалять из воды не только ионы кальция и магния, но и другие двухвалентные металлы, а значит и растворенное двухвалентное железо. Причем теоретически, концентрации железа, с которыми могут справиться ионообменные смолы, очень велики. Достоинством ионного обмена является также и то, что он «не боится» верного спутника железа — марганца, сильно осложняющего работу систем, основанных на использовании методов окисления. Главное же преимущество ионного обмена то, что из воды могут быть удалены железо и марганец, находящиеся в растворенном состоянии. То есть совсем отпадает необходимость в такой капризной и «грязной» (из-за необходимости вымывать ржавчину) стадии, как окисление. Однако на практике, возможность применения катионообменных смол по железу сильно затруднена. Объясняется это следующими причинами: во-первых, применение катионитов целесообразно там, где существует также и проблема с жесткостью воды, так как железо удаляется из воды вместе с жесткостью. Там, где ситуация с жесткостью достаточно благополучная, применение катионообменных смол нерационально. Во-вторых, ионообменные смолы очень критичны к наличию в воде трехвалентного железа, которое «забивает» смолу и очень плохо из нее вымывается. Именно поэтому нежелательно наличие в воде не только уже окисленного железа, но и растворенного кислорода и других окислителей, наличие которых может привести к его образованию. Этот фактор накладывает также ограничение и на диапазон рН, в котором работа смол эффективна. В-третьих, при высокой концентрации в воде железа, с одной стороны возрастает вероятность образования нерастворимого трехвалентного железа (со всеми вытекающими отрицательными последствиями — см. выше) и, с другой стороны, гораздо быстрее истощается ионообменная емкость смолы. Оба этих фактора требуют более частой регенерации, что приводит к увеличению расхода соли. В-четвертых, наличие в воде органических веществ (в том числе и органического железа) может привести к быстрому «зарастанию» смолы органической пленкой, которая одновременно служит питательной средой для бактерий. Тем не менее, именно применение ионообменных смол представляется наиболее перспективным направлением в деле борьбы с железом и марганцем в воде. Задача заключается в том, чтобы подобрать такую комбинацию ионообменных смол (подчас весьма сложную и многокомпонентную), которая была бы эффективна в достаточно широких пределах параметров качества воды. |
||
|
Каталог ANCHEM.RU Администрация Ранг: 246 |
|
||
|
Ekolog-N Пользователь Ранг: 80 |
19.06.2008 // 9:49:53
Редактировано 2 раз(а) При несомненных достинствах, безреагентные системы обезжелезивания воды на основе Birm оказывается, совсем не дешевые, около 6000 у.е. при производительности 3.8-7.2 м3/ч: |
||
|
AndyM80 Пользователь Ранг: 78 |
20.06.2008 // 20:34:25
Мнээ, а если попробовать пропустить воду через двуокись марганца в той или иной форме? Перекись водорода 50% легкодоступна мне тож. |
||
|
Вячеслав Пользователь Ранг: 1369 |
21.06.2008 // 15:51:38
А если все же попробовать коагулянт... Насколько мне известно, хорошо зарекомендовал себя гидроксохлорид алюминия. После него "санэпидем" допускает воду для питья... Единственный недостаток - осадок садится и на дно и всплывает на поверхность... Т.е. после отстаивания "хитро сифонить" нужно... |
||
|
Ekolog-N Пользователь Ранг: 80 |
21.06.2008 // 16:52:34
Неплохо предварительно все-таки определить концентрацию железа в воде, т.к. если содержание железа в воде превышает 10–15 мг/л, то метод каталитического окисления окажется неэффективным. Плюс потребуется и дополнительная обработка для ускорения реакции (хлорирование, озонирование, аэрация), если рассчитываете на большую производительность. |
||
|
Ekolog-N Пользователь Ранг: 80 |
21.06.2008 // 19:50:50
Еще информация к размышлению: Обезжелезивание подземных вод производят фильтрованием на напорных фильтрах в сочетании с одним из способов предварительной обработки воды: - аэрация (безреагентное обезжелезивание) - введение реагентов-окислителей, таких как, гипохлорит натрия или перманганат калия (реагентное обезжелезивание). Безреагентное обезжелезивание воды по стоимости выше реагентного из-за большего количества оборудования. Обычно, в качестве наполнителей для напорных фильтров используют антрацит, песок, керамзит, пиролюзит, Filter AG а также фильтрующие материалы, которые прошли обработку катализатором, ускоряющим процесс окисления двухвалентного железа в трехвалентное. В последнее время все большее распространение получают наполнители с каталитическими свойствами: Manganese Greensand (MGS), Birm и МЖФ, Экософт-микс. Аэрация (безреагентное обезжелезивание) В процессе аэрации кислород воздуха окисляет двухвалентное железо, при этом из воды удаляется углекислота, и это ускоряет процесс окисления и последующий гидролиз с образованием гидроксида железа. Вода, которая прошла стадию аэрации, содежит окисленное железо в виде осадка и очищается на фильтрах-осветлителях или на фильтрах-обезжелезивателях с каталитическими загрузками. Этот метод можно использовать при следующих качественных показателях воды: - общее содержание железа до 10 мг/л, при этом содержание двухвалентного железа не менее 70%; - величина рН не менее 6,8; - содержание сероводорода не более 2 мг/л; Если хоть один показатель отклоняется от заданного числа, то нужна предварительная аэрация воды в аэраторах с добавлением в воду необходимых реагентов (хлор, гипохлорит натрия, перманганат калия и др.) Аэрацию воды проводят с помощью аэрационных колон (напорная аэрация) или “с разрывом струи”. Разрыв струи можно реализовать путем излива воды в открытую емкость с высоты над уровнем воды 0,1-0,6 м. Введение реагентов-окислителей (реагентное обезжелезивание). После обработки разных вод этим методом содержание железа во всех случаях остается меньше 0,1 мг/л. Нужно сказать, что этот метод эффективен, когда другие приемы не работают. Под действием хлора происходит разрушение гуматов и других органических соединений железа и переход их в форму неорганических солей трехвалентного железа, которые легко гидролизуются. В результате гидролиза выпадает осадок гидроксида железа, либо продуктов неполного гидролиза - основных солей железа различного состава. Выпавший осадок задерживается на фильтре-осветлителе или на фильтре с каталитической загрузкой. Хлор также окисляет двухвалентный марганец, разрушает органические вещества, сероводород и обеззараживает воду. Как альтернативу хлорированию в последние годы все больше используют обработку воды раствором гипохлоритом натрия (NaClO), причем этот метод находит применение, как на больших станциях водоподготовки, так и на небольших объектах, и в частных домах. Гипохлорит натрия обладает рядом ценных в техническом отношении свойств . Его водные растворы не имеют взвесей и поэтому не нуждаются в отстаивании, например, в противоположность хлорной извести. Применение гипохлорита натрия для обработки воды не вызывает увеличения ее жесткости, так как он не содержит солей кальция и магния как хлорная известь или гипохлорит кальция. Бактерицидный эффект раствора NaClO намного выше, чем у других дезинфектантов. Кроме того, он обладает еще большим окислительным действием, чем растворы, приготовленные химическим. |
| |
||
|
Ответов в этой теме: 21
|
||
| ЖУРНАЛ | ЛАБОРАТОРИИ | ЛИТЕРАТУРА | ОБОРУДОВАНИЕ | РАБОТА | КАЛЕНДАРЬ | ФОРУМ |
| Copyright © 2002-2022 «Аналитика-Мир профессионалов» |
|
Размещение рекламы / Контакты |
[]
