Geležis vandenyje yra dvivalenčių ir trivalenčių jonų pavidalu. Kaip išvalyti geriamuosius ir techninius skysčius nuo šių teršalų? Aktuali problema eilinei šeimai ir didelei įmonei. Apsvarstykite priežastis, nuo kurių priklauso geležies tirpumas vandenyje, teršalų formas, ferojunginių pašalinimo būdus.
Kodėl vanduo iš čiaupo yra geltonas ir rudas?
Geležies junginiai suteikia vandeniui gelsvą spalvą, dažnai atsiranda nemalonus poskonis, galima pastebėti taršą rudų dribsnių pavidalu. Šie reiškiniai yra geriamojo vandens organoleptinių savybių pablogėjimas. Vandens vartotojai pirmiausia atkreipia dėmesį į spalvos pasikeitimą. Be to, tai turi įtakos žmonių sveikatai. Prastos kokybės vandentiekio vandens, kuriame yra geležies, vartojimas neigiamai veikia kepenų, dantų, viso virškinimo trakto, odos ir plaukų būklę.
Tirpumas vandenyje paaiškinamas ne tik ferojunginių iš uolienų sudėties sąveika su kitomis gamtoje esančiomis medžiagomis. pakylaFe2+ ir Fe3+ jonų koncentracija dėl korozijos proceso, nuolat vykstančio vandentiekio įrenginiuose ir vamzdžiuose iš geležies lydinių. Vamzdynai pamažu tampa netinkami naudoti, keičiasi gaminių, kurių gamyboje buvo naudojamas vanduo su geležies priedu, savybės.
Koks geležies tirpumas vandenyje?
Cheminis elementas, kuriam suteiktas lotyniškas pavadinimas Ferrum, yra antras pagal gausumą žemės plutoje po aliuminio. Dideliais kiekiais planetoje yra geležies pirito arba pirito telkinių (jo formulė yra FeS2). Geležies junginiai randami vulkaninės ir nuosėdinės kilmės uolienose hematito, magnezito, rudosios geležies rūdos pavidalu.
Paprasta medžiaga geležis yra sidabriškai pilkas kalusis metalas, netirpus vandenyje. Oksidai ir hidroksidai, daugelis geležies druskų taip pat nesąveikauja su vandeniu. FeO tirpumas vandenyje aptariamas atsižvelgiant į jo gebėjimą oksiduotis iki geležies oksido. Kalbėdami apie vandeninį FeO tirpalą, jie turi omenyje geležies jonų kiekį. Kai kuriuose vandens š altiniuose šis skaičius siekia 50 ar daugiau miligramų 1 litre. Tai didelė koncentracija, toks geriamasis vanduo turi būti išvalytas.
Kaip geležis patenka į natūralius vandenis?
Dėl fizinės ir cheminės erozijos susmulkinamos, tirpsta ir sunaikinamos uolienos, kuriose yra geležies junginių. Dėl vykstančių reakcijųgamta, išleidžiami jonai Fe2+ ir Fe3+. Jie aktyviai dalyvauja redokso procesuose. Dvivalentinis jonas oksiduojamas, dovanoja elektroną ir įkraunamas trigubai. Geležies tirpumas vandenyje yra katijono Fe2+ buvimas. Dėl tirpale vykstančių reakcijų gaunamos skirtingos druskos. Tarp jų yra tirpūs, tokie kaip sulfatai, ir netirpūs (sulfidai, karbonatai). Kai toks vanduo yra be geležies, tirpi forma tampa netirpi, susidaro dribsniai, kurie nusėda. Geležies geležis oksiduojasi iki trivalentės, kai yra deguonies ar kitų oksiduojančių medžiagų (ozono, chloro).
Jonų transformacijos galiausiai lemia rudos rūdžių, atsparių tolesniam oksidacijai, atsiradimą, jos sąlyginė sudėtis gali būti pavaizduota taip: Fe2O3 • nH2O. Dalelės Fe3+ yra sudėtingų neorganinių ir organinių medžiagų, randamų paviršiniuose vandenyse, dalis.
Ar ferojunginių kiekis natūraliuose vandenyse yra toks pat?
Cheminio elemento koncentracijos ir geležies rūšys vandenyje priklauso nuo žemės plutos uolienų sudėties ir įvairių š altinių būklės. Tuo pačiu metu gali būti dvivalenčių ir trivalenčių geležies junginių, organinių formų, pvz., geležies bakterijų, ir koloidinių medžiagų (tirpių ir netirpių).
Jei yra sulfatų rūdų nuosėdų, didesnė tikimybė, kad juodosios geležies bus didelėmis koncentracijomis. Tirpumas vandenyjeferojunginiai didėja didėjant temperatūrai šalia vulkanizmo sričių. Geležies kiekis upėse ir ežeruose yra didesnis, jei yra nuotekos iš metalurgijos ir chemijos gamyklų.
Kaip išvalyti vandenį nuo geležies?
Ferojunginiams pašalinti naudojami reagentiniai ir nereagentiniai metodai. Daugumos procesų pagrindas yra dvivalenčių jonų oksidacija į trivalentį katijoną. Tą patį jie daro ir su kitomis vandenyje esančiomis priemaišomis – paverčiami netirpiais junginiais ir pašalinami filtru. Daugumos pramoninių įrenginių veikimas grindžiamas šiuo principu.
Koks geležies tirpumas vandenyje, nustatytas naudojant prietaisus. Tada geležies šalinimas atliekamas cheminiais reagentais: deguonimi, chloru, ozonu, kalio permanganatu, vandenilio peroksidu. Vyksta cheminės oksidacijos reakcijos ir susidaro netirpios nuosėdos. Jį galima ne tik filtruoti, bet ir nusodinus nusausinti dekantuojant (iš nuosėdų nupilti švarų vandenį). Ozonuojant ir chloruojant dezinfekcija (dezinfekcija) vyksta vienu metu. Manoma, kad ozono naudojimas yra perspektyvesnis būdas, nes chloras yra pavojingas žmonių sveikatai.
Kokiais būdais galima pašalinti geležį iš nedidelio vandens kiekio?
Namuose iš minėtų reagentų galima naudoti vandenilio peroksidą ir kalio permanganatą. Kaip išvalyti vandenį nuo geležies, jei norite gauti nedidelį kiekį per trumpą laiką? Kai į vandenį įpilama peroksido,nuosėdų dribsniai. Būtina palaukti, kol jis nusės ant indo dugno ir nusausins vandenį arba perleis per įprastą ąsočio filtrą. Šis išgrynintas vanduo tinka gerti ir gaminti.
Kalbant apie organines geležies formas, pirmiau minėti metodai yra neveiksmingi. Tie aukščiau paminėti reagentai koloidinių dalelių nusėda nepakankamai greitai.
Jonų mainai ir katalizė – geležies šalinimo vandeniu metodai
Yra autonominių įrenginių, veikiančių katalizės, jonų mainų principais. Prietaisai naudojami vandens valymui mažose pramonės įmonėse ir kotedžuose.
Geležis kataliziniu būdu pašalinama naudojant specialų užpildą, pagamintą iš natūralių ir sintetinių žaliavų. Filtras vandens atidėjimui yra metalinis indas. Užpildas dedamas į vidų ir pro jį praleidžiamas vanduo. Medžiaga yra juodosios geležies oksidacijos katalizatorius, paverčiant ją netirpia iš įvairių formų.
Jonų mainų geležies šalinimui naudojami katijonai, gaunami iš jonų mainų dervų, tokių kaip ceolitas (mineralas). Pastaraisiais metais buvo pradėti gaminti sintetiniai produktai, skirti geležies šalinimui iš vandens jonų mainų būdu.
Kodėl mums reikia reagentų alternatyvos?
Cheminės medžiagos naudojamos ilgą laiką, jei yra šios kenksmingos priemaišos – geležies vandenyje. Geležies rūšys yra skirtingos, todėl reikia ieškoti geriausio sprendimo, būdo, tinkamo vandens valymuiiš konkretaus š altinio, kuriam nustatytos geležies formos ir koncentracijos.
Chlorinimas yra praeitis, šis metodas neigiamai veikia vandens kokybę ir visuomenės sveikatą. Vandens aeravimas arba sodrinimas oru yra metodas, praktiškai neturintis trūkumų. Per vandenį praleidžiamas deguonis, oksiduojama geležis, o netirpias nuosėdų dribsnius galima pašalinti filtruojant arba nusodinant.
Geležies šalinimas atliekamas be cheminių reagentų – naudojant elektrocheminį metodą. Du elektrodai panardinami į indą su vandeniu, kurį reikia išvalyti. Neigiamas elektrodas – katodas – pritraukia ir sulaiko teigiamai įkrautus geležies jonus, kad ir kokia jie būtų. Kitas nereagentinis metodas yra specialių membranų naudojimas.
Kiekvienas iš minėtų metodų turi ne tik privalumų, bet ir trūkumų. Metodo pasirinkimas priklauso nuo to, kokios geležies yra vandenyje.
