Каким образом попадает в воду железо и как лучше с ним бороться?

Поскольку железо содержится во многих системах органического характера, то и в воде его содержание подчас значительно, что является особой проблемой при водоочистке.

Уже при концентрации элемента Fe выше, чем  0,3 мг в литре, вода способствует образованию ржавых подтеков, меняет цвет ткани при стирке и т. п.

Не забывайте, что вода с повышенным содержанием железа может создать проблемы, как в быту, так и при эксплуатации в промышленных условиях.

Т.н. «железистый» привкус легко определяется и не способствует повышению качества напитков, которые вы употребляете (например, может напрочь испортить впечатление от утреннего кофе).

Не только напитки, но и еда, изготовленная с использованием воды с высоким содержанием железа, может отбить у вас аппетит.

Вышеперечисленное делает задачу водоочистки от Fe своевременной и важной, как для питьевого и хозяйственно-бытового, так и для промышленного использования.

Железо представлено в природе в различных формах (это зависит от коэффициента валентности): Fe°, Fe+2, Fe+3, плюс входит в состав химических соединений различного уровня.

•  Металлическое железо: собственно, знакомое нам железо, являющееся нерастворимым в воде. Под воздействием воды и кислорода переходит в трехвалентное состояние, при этом образуется оксид Fe2O3(т.н. "образование ржавчины").
• Железо валентности 2: обнаруживается  в воде растворённым, однако есть и исключения (они довольно редки, потому что вода нужного состава встречается в природе крайне редко), при которых Fe(OH)2 (оксид железа) выпадает в осадок.
• Железо валентности 3 : Fe(OH) 3 (оксид железа) является нерастворимым в воде (за исключением низкого давления). Хлорид железа и сульфат железа валентности 3 являются растворимыми и образуются, в том числе, в слабощелочных водах.
• Органическое железо: данный тип может быть в составе разных соединений. Подобные органические соединения железа удалить из воды крайне трудно (под силу только современному высокотехнологическому оборудованию).

Отличительные признаки разных типов железа представлены в таблице.

Процесс удаления из воды железа - одна из самых сложных в водоочистке задач. Имея самые поверхностные знания о типах железа, можно сказать, что сегодня нет такого окупаемой методики и оборудования, которая бы, при всех проблемах с избыточным содержанием железа в воде, неизменно помогала. Современные методы полны как достоинств, так и недостатков.

Современные методики, связанные с удалением железа из состава воды

• Окисление (при помощи кислорода, хлора, перманганата калия, перекиси водорода, озона) с последующим выделением осадка (с коагуляцией или без нее) и, соответственно, процессом очистки.

Старый способ, используемый долгое время. Поскольку данная реакция предполагает протекание в течение многих часов, то применение в  процессе только воздуха предполагает  большие ёмкости, которые и будут способствовать продолжительному контакту. Этот способ используется сейчас лишь на больших муниципальных системах (в настоящий момент он неактуален). Процесс реакции ускоряется за счёт добавления окислителей. Применение хлора позволяет производить параллельный процесс дезинфекции. Однако самым лучшим окислителем считается озон. Применение озона в качестве окислителя не получило широкого распространения.

Частицы окисленного железа очень малы (от 1-го до 3-х мкм), поэтому процесс выпадения их в осадок занимает много времени, - специально для этого используются коагулянты - химические вещества, которые способствуют укрупнению частиц и их ускоренному выпадению в осадок. На муниципальных сооружениях очистки воды используются устаревшие модели оборудования, фильтры, неспособные задерживать частицы таких маленьких размеров (от 1-го до 3-х мкм), поэтому коагуляция – процесс жизненно необходимый.

Этот метод очистки имеет ряд недостатков.

Например, поскольку частицы малы, то процесс выпадения их в осадок растягивается на приличный срок, поэтому приходится докупать для устройств очистки специальные вещества, являющиеся коагулянтами.

Что также существенно, - данная методика оказывается бессильной, если в воде содержится органическое железо.

Наконец, железо зачастую содержится в воде вместе с марганцем. Марганец вступает в реакции окисления намного сложнее, чем Fe, и при более высоком давления.

Если вам важна такая характеристика, как время (например, быстрота работы на промышленном предприятии), то указанная методика вам точно не подойдёт.

• Каталитическое окисление (с процессом последующей фильтрации) сегодня является наиболее распространенным методом ликвидации железа из воды, который применяется в высокопроизводительных системах компактного устройства. Окисление железа происходит на гранулах специальной фильтрующей среды, которая обладает свойствами катализатора (т.е. ускоряет процесс протекания реакции). Наиболее распространенными являются сегодня фильтрующие среды на базе MnO2: Birm, Greensand, Pyrolox. Эти фильтрующие "добавки" различаются параметрами и содержанием MnO2, именно поэтому они способны работать максимально успешно при разных характеристиках воды. Железо (и даже марганец) при наличии диоксида марганца окисляется с повышенной скоростью и оседает на гранулах фильтрующей среды. Потом окисленное железо смывается в дренажное оборудование при очередной промывке деталей системы. Из этого следует, что гранулированный катализатора совмещает функцию ускорения реакции с процессом фильтрации воды. Наиболее распространенным из добавочных элементов является KMnO4 (перманганат калия, т.н. "марганцовка").

Перечислим некоторые недостатки данной методики фильтрации:

Для начала, способ фильтрации бессилен относительно органического железа. Если в воде в какой-то форме присутствует органическое железо, то на гранулах фильтрующего вещества с течением времени появляется органическая пленка, которая изолирует катализатор процесса MnO2 от жидкости. В фильтрах данного типа не хватает времени для качественного протекания реакции окисления, поэтому железо как следует не удаляется из воды.

Что также существенно, - устройства указанного типа неспособны бороться со случаями, когда концентрация железа в воде больше 10-15-ти мг на литр, процесс реакции только ухудшается, если в воде присутствует марганец.

• Также известна методика ионного обмена для обработки воды (применяется, в основном, в целях смягчения воды и улучшения её качества). Для осуществления метода применялись природные иониты. Сейчас используются повсеместно синтетические ионообменные смолы (так что  сульфоугли и цеолиты ушли в прошлое).

Катиониты могут ликвидировать из водной среды ионы кальция и магния, плюс многие двухвалентные металлы, в том числе и растворенное двухвалентное железо. При этом содержание железа может быть очень высоким.

При ионном обмене не страшно даже то, что в воде, кроме железа, будет содержаться марганец. Основное преимущество ионного обмена в том, что в водной среде могут быть ликвидированы растворенные железо и марганец. Таким образом, потребность в реакциях окисления, которые были едва ли не базовой частью предыдущих методик, отпадает...

Многие фильтры осуществляют доведение качества воды до идеального, эти установки позволяют ликвидировать коллоиды из водной среды, различные взвеси, уничтожить бактерии и вирусы. Также могут быть улучшены органолептические качества воды (цвет, запах и вкус).

Отстаивание воды – процесс используется для осветления воды. Происходит в различных видах отстойников.

Очистка воды в сетчатых фильтрах со статусом "грубая"  – зависит от такого компонента как сетчатые фильтры – системы водоочистки, действующие по методике очистке посредством давления и вакуума. Процесс фильтрации сквозьсетчатые фильтры происходит на открытых или напорных аппаратах. Поэтому грубая очистка воды – это процесс фильтрования, при котором из воды удаляются частицы крупностью больше 150-ти мкм.

Фильтрация сорбционная – такой способводоочистки, который основан на том, что из воды извлекаются органические вещества. Наиболее эффективным сорбентом выступает уголь. Этим методом достигается очистка воды от фенолов, углеводородов, нефтепродуктов.

Тонкая очистка, обеззараживание жидкости от взвесей и  примесей – так называется процесс извлечения из воды микрочастицот 1-го до 150-ти мкм при помощи тонких сетчатых перегородок. Результатом является то, что исходная вода (после того, как проходит фильтр) поступаетна следующие этапы очистки

Умягчение воды - такой процесс, прик отором происходит ликвидации солей кальция и магния (они являются минеральными). В настоящий момент разработано большое количество различных методик данного процесса. Ваш выбор зависит от качества воды, от соответствия стандартам умягчения жидкостей и определяется развитостью технической системы.