- Розрізняють такі види органічного заліза:
- Отже, до існуючих методів видалення заліза можна віднести:
- АВТОМАТИЧНІ ФІЛЬТРИ знезалізнення
Іржава вода? Ви маєте рацію - це залізо!
Часто буває так, що зі свердловини йде прозора і чиста вода, проте, трохи відстоявшись, вона стає каламутною і іржавою. Це показник того, що в рідині міститься багато розчиненого заліза (Fe2). Виправити ситуацію можна, використовуючи фільтри очищення води від заліза .
Залізо - один з найпоширеніших природних елементів. Залізо присутній в більшості вулканічних порід, воно також входить до складу порід, що цементують пісковики. Залізо в значних кількостях міститься в різних глинах, а в осадових карбонатних породах (наприклад, вапняк) зустрічається тільки у вигляді незначних домішок.
Не дивно, що проблема присутності в природній воді заліза є однією з найпоширеніших. C такою водою виникає цілий ряд проблем, як побуті, так і при комерційно-промислових операціях. Вже при концентраціях заліза понад 0,3 мг / л така вода при побутовому використанні в котеджах і квартирах викликає утворення іржавих патьоків, здатна змінити колір тканин при їх пранні і т. П. При великих концентраціях у води виникає характерний металевий присмак, що негативно позначається на якості напоїв (чай, кава і т. п.). У деяких випадках може постраждати навіть якість їжі, приготовленої на воді з високим вмістом заліза. Все це робить завдання з видалення заліза дуже актуальною як для питного і господарсько-побутового застосування, так і для промислового використання.
Залізо існує в природі в різних формах (в залежності від валентності): Fe °, Fe + 2, Fe + 3, а також у вигляді різних складних хімічних сполук.
1. Елементарне залізо (Fe °). Елементарне, або металеве залізо, безумовно, нерозчинних у воді. У присутності вологи і кисню повітря окислюється до тривалентного, утворюючи нерозчинний оксид Fe2O3 (процес, відомий в побуті як "іржавіння").
2. Двовалентне залізо (Fe + 2). Майже завжди знаходиться у воді в розчиненому стані, хоча можливі випадки (за певних рідко зустрічаються в природній воді рівнях рН), коли гідроксид заліза Fe (OH) 2 здатний випадати в осад.
3. Трехвалентное залізо (Fe + 3). Гідроксид заліза Fe (OH) 3 розчиняється в воді (крім випадку дуже низького рН). Хлорид FeCl3 і сульфат Fe2 (SO4) 3 тривалентного заліза розчинні і можуть утворюватися навіть в слаболужних водах.
4. Органічне залізо. Органічне залізо зустрічається у воді в різних формах і в складі різних комплексів. Органічні сполуки заліза, як правило, розчинні або мають колоїдну структуру і дуже важко піддаються видаленню.
Розрізняють такі види органічного заліза:
Бактеріальне залізо. Деякі види бактерій здатні використовувати енергію розчиненого заліза в процесі своєї життєдіяльності. При цьому відбувається перетворення двовалентного заліза в тривалентне, яке зберігається в желеподібної оболонці навколо бактерії.
Колоїдне залізо. Колоїди - це нерозчинні частинки дуже малого розміру (менше 1 мікрона), в силу чого вони важко піддаються фільтрації на гранульованих фільтруючих матеріалах. Великі органічні молекули (такі, як таніни і лігніни) також потрапляють в цю категорію. Колоїдні частинки через свого малого розміру і високого поверхневого заряду (відразливого частинки один від одного, перешкоджаючи їх укрупнення) створюють у воді суспензії і не осідають, перебуваючи в підвішеному стані.
Розчинне органічне залізо. Так само, як, наприклад, поліфосфати, здатні зв'язувати і утримувати в розчині кальцій та інші метали, деякі органічні молекули здатні зв'язувати залізо в складні розчинні комплекси, звані хелатами. Прикладом такого зв'язування може служити що утримує железопорфіріновая група гемоглобіну крові або утримує магній хлорофіл рослин. Так, прекрасним хелатообразующіе агентом є гумінових кислот, яка відіграє важливу роль в грунтовому іонообмінних. Всі перераховані вище види заліза "ведуть" себе у воді по-різному. Основні відмінні ознаки наведені в таблиці.
Тип залізаВода з-під кранаВода після відстоювання
Двовалентне Чистий Червоно-бурий осад Трехвалентное Забарвлена Червоно-бурий осад Колоїдне Жовто-бура Не утворює осаду, не фільтрується Розчинене органічне Жовто-бура Бактеріальне Опалесцентна плівка, желеподібні освіти вводопроводной системі
Необхідно тільки відзначити, що «біда ніколи не ходить одна» і на практиці майже завжди зустрічається поєднання декількох або навіть всіх видів заліза. З огляду на, що немає єдиних затверджених методик визначення органічного, колоїдного і бактеріального заліза, то в справі підбору ефективного методу (скоріше, комплексу методів) знезалізнення багато що залежить від практичного досвіду фахівця, що займається забезпеченням систем фільтрів для очищення води.
Очищення води від заліза , Видалення його з води - без перебільшення одна з найскладніших завдань в фільтрах для очищення води. Навіть побіжний огляд існуючих способів знезалізнення дозволяє зробити обґрунтований висновок про те, що на даний момент не існує універсального економічно виправданого методу, що застосовується у всіх випадках життя. Одні методи і фільтри для води досить ефективні в побуті в міському середовищі, однак вони можуть бути безсилі в процесі очищення води від заліза в котеджах або виробництві - багато що залежить від якості фільтрованої води. Кожен з існуючих методів застосовується тільки в певних межах, і має як переваги, так і суттєві недоліки.
Отже, до існуючих методів видалення заліза можна віднести:
1. Окислення (киснем повітря або аерацією, хлором, перманганатом калію, перекисом водню, озоном) з подальшим осадженням (з коагуляцією або без неї) і фільтрацією.
Традиційний метод, застосовуваний вже багато десятиліть. Так як реакція окислення заліза вимагає досить тривалого часу, то використання для окислення тільки повітря вимагає великих резервуарів, в яких можна забезпечити потрібний час контакту. Це найбільш старий спосіб і використовується тільки на великих муніципальних системах. Додавання ж спеціальних окислювачів прискорює процес. Найбільш широко застосовується хлорування, так як паралельно дозволяє вирішувати проблему з дезінфекцією. Найбільш передовим і сильним окислювачем на сьогоднішній день є озон. Однак установки для його виробництва досить складні, дороги і вимагають значних витрат електроенергії, що обмежує його застосування. Необхідно відзначити також, що в концентрованому вигляді (наприклад, на точці введення в воду) озон є отрутою (як, власне кажучи, і багато інших окислювачі) і вимагає дуже уважного до себе ставлення.
Частинки окисленого заліза мають досить малий розмір (1-3 мкм) і тому осідають досить довго, тому застосовують спеціальні хімічні речовини-коагулянти, що сприяють укрупнення частинок і їх прискореного осадження. Застосування коагулянтів необхідно також тому, що фільтрація на міських очисних спорудах здійснюється в основному на застарілих піщаних або антрацитових освітлювальних фільтрах (нездатних затримувати дрібні частинки). Однак навіть застосування більш сучасних фільтруючих засипок (наприклад, алюмосилікатів) не дозволяє фільтрувати частки розміром менше 20 мікрон. Проблему очищення води від заліза могло б вирішити застосування спеціальної кераміки, але вона досить дорого коштує (тому що не виробляється в Росії).
У всіх перерахованих способів окислення є ряд недоліків.
По-перше, якщо не застосовувати коагулянти, то процес осадження окисленого заліза займає тривалий час, в іншому ж випадку фільтрація некоагулірованних частинок сильно ускладнюється через їх малого розміру.
По-друге, ці методи окислення (в меншій мірі це відноситься до озону) слабо допомагають в боротьбі з органічним залізом.
По-третє, наявність у воді заліза часто (практично завжди) супроводжується наявністю марганцю. Марганець окислюється набагато важче, ніж залізо, і, крім того, при значно більш високих рівнях рН, що природним чином ускладнює очистку води від заліза
Всі перераховані вище недоліки зробили неможливим застосування цього методу в порівняно невеликих побутових та комерційно-промислових системах, які працюють на великих швидкостях.
2. Каталітичне окислення з подальшою фільтрацією - найпоширеніший на сьогоднішній день метод видалення заліза, застосовуваний в високопродуктивних компактних системах.
Суть методу полягає в тому, що реакція окислення заліза відбувається на поверхні гранул спеціального фільтруючого середовища, що володіє властивостями каталізатора (прискорювача хімічної реакції окислення). Найбільшого поширення в сучасній водопідготовці знайшли фільтруючі середовища на основі діоксиду марганцю MnO2: Birm, Filox, Pyrolox, МЖФ, Bremix. і ін. Ці фільтруючі "засипки" відрізняються між собою як своїми фізичними характеристиками, так і змістом діоксиду марганцю, і тому ефективно працюють в різних діапазонах значень параметрів, що характеризують воду.
Однак принцип їх роботи однаковий. Залізо (і в меншій мірі марганець) в присутності діоксиду марганцю швидко окислюється і осідає на поверхні гранул фільтруючого середовища. Згодом велика частина окисленого заліза вимивається в дренаж при зворотній промивці. Таким чином, шар гранульованого каталізатора є одночасно і фільтруючим середовищем. Для поліпшення процесу окислення в воду можуть додаватися додаткові хімічні окислювачі. Найбільш поширеним є перманганат калію KMnO4 ( «марганцівка»), так як його застосування не тільки активізує реакцію окислення, але і компенсує «вимивання» марганцю з поверхні гранул фільтруючого середовища, тобто регенерує її. Використовують як періодичну, так і безперервну регенерацію.
Всі системи на основі каталітичного окислення за допомогою діоксиду марганцю крім специфічних (не всі з них працюють по марганцю, майже всі вони мають велику питому вагу і вимагають великих витрат води при зворотному промиванні) мають і ряд загальних недоліків.
По-перше, вони неефективні щодо органічного заліза. Більш того, при наявності у воді будь-якої з форм органічного заліза на поверхні гранул фільтруючого матеріалу з часом утворюється органічна плівка, що ізолює каталізатор - діоксид марганцю від води. Таким чином, вся каталітична здатність фільтрує засипки зводиться до нуля. Практично «нанівець» зводиться і здатність фільтруючого середовища видаляти залізо, так як в фільтрах цього типу просто не вистачає часу для природного протікання реакції окислення.
По-друге, системи цього типу все одно не можуть впоратися з випадками, коли вміст заліза у воді перевищує 10-15 мг / л, що зовсім не рідкість. Присутність у воді марганцю тільки погіршує ситуацію.
для обезжелізіванія води методом окислення Компанія "Перша вода" пропонує фільтри з завантаженнями Birm і МЖФ. Дані фільтруючі середовища не вимагають застосування хімічних окислювачів (марганцівки). Відновлення властивостей фільтруючого середовища відбувається за допомогою розпушування зворотним потоком води. Віддалені з'єднання заліза і марганцю змиваються в каналізацію.
АВТОМАТИЧНІ ФІЛЬТРИ знезалізнення
3. Іонний обмін як метод обробки води відомий досить давно і застосовується в основному для пом'якшення води. Раніше для реалізації цього методу використовувалися 
природні іоніти (сульфоуглі, цеоліти). Однак з появою синтетичних іонообмінних смол ефективність використання іонного обміну для цілей водоочистки різко зросла.
З точки зору видалення заліза з води важливим є той факт, що катіоніти здатні видаляти з води не тільки іони кальцію і магнію, а й інші двовалентні метали, а значить і розчинене двовалентне залізо. Причому теоретично концентрації заліза, з якими можуть впоратися іонообмінні смоли, дуже великі. Ще основною перевагою іонного обміну є можливість пом'якшення води одночасно з знезалізнення і удалееніем марганцю.
Відновлення робочих властивостей фільтруючого матеріалу (регенерація) - автоматизований процес за допомогою розчину солі і води. Розчин солі пропускається через фільтруючий матеріал, а вилучені забруднення змиваються в каналізацію.
Перевагою іонного обміну є також і те, що він «не боїться» вірного супутника заліза - марганцю, сильно ускладнює роботу систем, заснованих на використанні методів окислення. Головна ж перевага іонного обміну в тому, що з води можуть бути видалені залізо і марганець, що знаходяться в розчиненому стані. Тобто зовсім відпадає необхідність у такій примхливою і «брудної» (через необхідність вимивати іржу) стадії, як окислення.
