Коллоидное железо в воде
Железо в воде из скважины. Все, что нужно знать о железе в воде
Очистка воды от железа и марганца является частой задачей, которую приходится решать владельцу частного дома с системой водоснабжения из скважины. Повышенное содержание железа в воде из скважины не очень полезно для здоровья, негативно сказывается на оборудовании. Такое качество воды, подаваемой в дом из скважины, мягко говоря недопустимо при желании обеспечить определенный жизненный комфорт. Итак, очень важно правильно выбрать методы очистки воды от железа из скважины, а также подобрать фильтры обезжелезивания и деманганации. Давайте рассмотрим типы загрязнения воды железом и марганцем и методы их удаления.
Помимо железа в воде из скважины иногда содержатся соединения марганца. Элементарное железо не растворяется в обычной воде. Кислород и сырость обуславливают окисление до 3-валентного состояния, в результате чего образуется ржавчина – известный нам из уроков химии оксид Fe2O3. Присутствие железа в воде, а точнее его соединений, можно в общем описать следующими его состояниями.
- Fe+2 или двухвалентное железо неразличимо ввиду того, что оно присутствует в растворенной форме. Оно не окислилось потому, что присутствовал дефицит кислорода. Такая вода абсолютно прозрачна, но уже скоро на дне емкости появляется осадок бурого цвета – это результат окисления. Растворенное железо – это гидроксид железа Fe(OH)2, при нормальных условиях оно не выпадает в осадок и находится в состоянии раствора. Однако при определенном уровне жесткости (pH) осадок все же наблюдается, но это встречается достаточно редко.Признаки: вода прозрачная, но с течением времени образуется осадок красно-бурого цвета.
- Fe+3 или трехвалентное железо– это нерастворимое соединение гидроксида железа Fe(OH)3 (исключая чрезвычайно малый уровень pH). Такие соединения 3-валентного железа, как хлориды FeCl3 и сульфаты Fe2(SO4)3 также нерастворимы и обычно присутствуют в слабощелочных жидкостях.Признаки: характерный ржавый цвет, а после длительного отстаивания выпадает красно-коричневый осадок.
- Органическое железо – является составляющим сложных химических структур. Из-за коллоидной структуры очистка сопряжена с определенными трудностями.
- бактериальное железо– в результате жизненного цикла определенных микроорганизмов (бактерий) растворенные соединения железа из 2-валентного состояния переходят в 3-валентное и сохраняются в желеобразной оболочке, окружающую бактерии. Так как бактерии живут колониями, то с ростом их популяции происходит и рост концентрации железа.
- коллоидное железо – мельчайшие частицы до 1 мкм, которые трудно удаляются обычными гранулированными загрузками. Танины и лигнины – большие органические молекулы также создают подобные проблемы. Поверхностный заряд, который отталкивает частицы, не дает им укрупняться, образуются взвешенные суспензии и железо почти не осаждается.
- хелаты – это химические соединения или комплексы, которые обусловлены связыванием различных металлов.
Бактериальное железо в воде из скважины определяется признаками, связанными с деятельностью бактерий – желеобразные проявления и пленки на воде.
Коллоидное железо в воде характеризуются желто-бурым оттенком жидкости, и эта цветность не отфильтровывается.
Читайте также про методы и фильтры для очистки воды от железа из скважины…
Все технологии
Поделиться:
Опубликовано: 15.03.2018
Полезное и вредное железо в воде
В природе существует несколько форм железа, так привычно воспринимающиеся нами, как материал для гвоздей и молотков. Различают железо разной валентности: Fe0, Fe+2, Fe+3 и сложные химические соединения, в состав которых входит железо. Железо в воде, очень кратко – не токсично, но не приятно. И вот почему.
Элементарное железо (Fe0) – металлическое железо, то самое, из которого делают гвозди, конечно, не растворяется в воде. Вода и кислород атмосферного воздуха способствуют окислению до трехвалентного железа, образуя нерастворимый в воде оксид Fe2O3, называемый обычно «ржавчина».
В норме, железо в воде может присутствовать в растворенной форме (Fe+2) Эта форма чаще всего встречается в воде из скважин, поскольку под землей нет контакта с кислородом. На поверхности прозрачная вода вступает в контакт с атмосферой и кислородом, приобретает сначала молочный оттенок, который достаточно быстро окрашивается в красно-коричневый оттенок. Это кислород окисляет ионы двухвалентного растворенного железа, преобразуя их в ионы трехвалентного нерастворимого железа.
Трехвалентное железо (Fe+3). Гидроксид железа Fe(OH)3 не растворяется в воде, кроме случаев, когда низок рН среды. В случае, когда вода из-под крана идет ржавая и образуется осадок при отстаивании, в ней уже присутствует нерастворимое трехвалентное железо.
Органические формы железа встречается в воде в двух основных формах и в составе различных сложных органических комплексов. Норма содержания железа в воде может присутствовать в виде растворимых органических соединений или в виде коллоидных структур. Удалить органическое железо достаточно трудно.
Различают два вида органического железа, присутствующего в воде:
- Бактериальное железо. Ряд бактерий используют энергию реакции окисления растворенного железа в своем гомеостазе. При этом происходит реакция окисления двухвалентного железа в трехвалентное, которое остается рядом с бактериями в виде слизи. Конечно при попадании в стакан, такое трудно обнаружить невооружённым глазом.
- Коллоидное железо. Очень маленькие, менее 1 микрон частицы железа, в которые входят также танины и лигнины, называют коллоидами. Эти частицы имеют высокий поверхностный заряд, который заставляет частицы отталкиваться друг от друга как магниты, отталкивающиеся одноименно заряженными сторонами. Коллоиды или частички железа в норме присутствуют в воде в виде суспензии, окрашивают её в коричневый, желтоватый, красноватый цвета и не образуют осадка. Накапливается коллоидное железо внутри и на поверхности труб в виде суспензии.
Пользы от присутствия железа в воде технической или тем более питьевой нет никакой. Норма содержания железа в питьевой воде всего 0,3 мг. на один литр.
Железо в воде вредит сантехническому оборудованию, бытовой технике. Оно значительно ухудшает органолептические показатели воды, железистая вода имеет неприятные цвет, запах и вкус.
Превышение нормы железа в воде может вызвать аллергические реакции, а органическое железо может привести к язве желудка и двенадцатиперстной кишки. Также некоторые специалисты считают, что при определенных иммунных нарушениях, повешенное содержание железа является катализирующим фактором возникновения и прогрессирования ряда заболеваний эндокринной системы.
Остались вопросы? Мы всегда готовы предоставить консультацию по всем вопросам очистки воды!
Заказать консультацию
Железо в воде -
В природных водах, железо, чаще всего встречается в виде ионов Fe2+ и Fe3+, а также в виде органических и неорганических соединений (коллоиды, взвеси и др.).
В поверхностных водах железо как примесь содержится главным образом в органических комплексах (гуматы), а также образует коллоидные и высокодисперсные взвеси.
В подземных водах при отсутствии растворенного кислорода оно обычно находится в виде ионов Fe2+.
Растворенное железо — проблема скорее эстетическая, чем опасная для здоровья. Железо может находится в воде в нескольких формах. При нагреве, окислении или хлорировании растворенное железо переходит из одной формы в другую и выпадает в осадок.
СИМПТОМЫ:
- Металлический привкус
- Рыжий налет на сантехнике, арматуре
- В изначально прозрачной воде на открытом воздухе появляется студенистый рыжий осадок
- Тоже происходит в процессе приготовления пищи (при нагреве воды)
- Студенистый осадок не оседает на дно
- Темный (черный) легко удаляемый налет
- Цветные материалы обесцвечиваются после стирки
- Напитки (компоты) темнеют.
Содержание железа в воде измеряется в миллиграммах на литр (мг/л). Уровень железа 0.3 мг/л и более приводит к появлению рыжего налета.
Вода может содержать несколько типов железа (несколько форм). Суммарное железо — это сумма концентраций всех типов железа, содержащихся в воде.
Двухвалентное железо
Двухвалентное железо (Fe2+ или Fe++). Оно растворено в воде, и вода кажется прозрачной. По мере окисления (на открытом воздухе) вода приобретает желтоватый или рыжеватый оттенок.
Наиболее часто встречается в подземных водах. Для удаления необходимо окислить данную форму железа до Fe3+. Наиболее частый способ удаления (в диапазоне производительности от 0,5 м3/ч до 50 м3/ч) на напорных фильтрах загруженных Марганцевым зеленым песком или MTM (с дозировкой или регенерацией перманганатом калия).
Трехвалентное железо
Трехвалентное железо (Fe3+ или Fe+++). В эту форму превращается двухвалентное железо после окисления. Такое железо имеет вид суспензии — нерастворимого и не оседающего осадка. Данную форму железа легче всего удалять. Чаще всего удаляется на фильтрах с марганцевым зеленым песком, МТМ или BIRM. Также, при незначительном содержании возможно удалять на обычных песчаных фильтрах.
Коллоидное железо
Коллоидное железо — это железо, частицы которого имеют очень маленькие размеры (менее 0.1 мкм) и поэтому не могут быть отфильтрованы механическими фильтрами. Такое железо также образует суспензию. Встречается довольно редко. Удаляется окислением или переводом в другую форму, а затем фильтрацией.
Органическое железо
Органическое железо — это связанное железо, образовавшее соединение с органическими веществами, такими как: танины или гумусовой кислотой. Такое железо может быть бесцветным, желтоватым или рыжим. Такое железо называют: органическим или сложным. Такое железо является наиболее сложно удаляемым из-за своей органической природы. Спрособы удаления: ионный обмен, адсорбция, окисление.
Бактериальное железо
Некоторые бактерии (железистые бактерии) используют железо в метаболических процессах. Бактериальное железо может быть студенистым или волокнистым. Иногда такое железо образует поверхностную пленку. Встерчается редко.
Для удаления железа из скважинной воды необходимы системы обезжелезивания.
Испытательный центр МГУ
Железо является характерным элементом природных вод зоны избыточного увлажнения. На территории этой природной зоны расположены города Центральной части России, Сибири и Дальнего Востока. В подземных водах Москвы и Московской области содержание железа превышает значение ПДК практически повсеместно.
Железо – один из самых распространенных элементов в природе. Его содержание в земной коре составляет около 4,7 % по массе, поэтому железо, с точки зрения его распространенности в природе, принято называть макроэлементом. Известно свыше 300 минералов, содержащих соединения железа. Среди них – магнитный железняк альфа FеО(ОН), бурый железняк Fе3О4*Н2О, гематит (красный железняк) и другие. Главными источниками соединений железа в поверхностных водах являются процессы химического выветривания горных пород, сопровождающиеся их механическим разрушением и растворением. В процессе взаимодействия с содержащимися в природных водах минеральными и органическими веществами образуется сложный комплекс соединений железа, находящихся в воде в растворенном, коллоидном и взвешенном состояниях. Значительные количества железа поступают с подземным стоком и со сточными водами предприятий металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, лакокрасочной промышленности и сельскохозяйственными стоками.
Воздействие на организм
Железо является жизненно важным микроэлементом для животных и растений, то есть элементом, необходимым для жизнедеятельности живых организмов в малых количествах. В организме человека железо входит в состав важнейших в биологическом отношении органических соединений – гемоглобина крови и ряда ферментов. Около 70% железа, содержащегося в организме человека, входит в состав гемоглобина. Основным физиологическим назначением железа является участие в процессе кроветворения.
Железо в воде
В природных водах вода может содержать железо в разных формах. Чаще всего встречается двух- и трех- валентное железо. Чистая, прозрачная вода, изливающаяся из скважины, постояв некоторое время на воздухе, буквально на глазах начинает мутнеть, приобретая характерную рыжевато-бурую окраску. Это происходит потому, что соединения двухвалентного железа, вступив в контакт с кислородом воздуха, окисляются и переходят в нерастворимую форму трехвалентного железа - осадок, называемый ржавчиной. Содержание железа в воде выше 1-2 мг Fe /дм3 значительно ухудшает органолептические свойства, придавая ей неприятный вяжущий вкус, и делает воду малопригодной для использования даже в технических целях. ПДК железа составляет 0,3 мг Fe /дм3 (лимитирующий показатель вредности – органолептический).
Ржавчина очень часто встречается в водопроводной воде. Одна из основных причин - устаревшие системы водоснабжения. Пройдя очистку на муниципальных водопроводных очистных сооружениях, вода обычно содержит небольшое количество железа, укладывающиеся в медицинские нормы, но проходя до конечного потребителя через многие километры труб распределительной водопроводной сети, она подвергается вторичному загрязнению, растворяя продукты коррозии стальных труб.
В результате на выходе мы вновь имеем «железистую» воду с желтоватым оттенком. Насыщенная соединениями железа вода имеет не только неприятный вид. Она портит запорную арматуру, оставляет ржавые подтеки на керамических поверхностях сантехники. Кроме того, медиками доказано, что вода с повышенным содержанием железа (свыше 0,3 мг/л) приводит к заболеваниям печени, увеличивает риск инфарктов, негативно влияет на репродуктивную функцию организма, а также служит причиной появления аллергических реакций.
Повышенное содержание железа в воде создает благоприятные условия для развития железобактерий, особенно в подогретой воде. Эти микроорганизмы образуют ветвящиеся колонии, которые осложняют работу гидротехнических сооружений. Продукты жизнедеятельности железобактерий являются канцерогенами. Железообрастания внутри труб – идеальная среда для развития кишечной палочки, гнилостных бактерий, различных других микроорганизмов. Все это ухудшает химические и бактериологические показатели воды.
Очистка воды от железа
В природных водах может присутствовать двухвалентное (закисное) или трехвалентное (окисное) железо. Наиболее часто в воде подземных источников железо встречается в виде бикарбоната закиси железа Fe(HCO3)2, то есть двууглекислого железа. Из подземных вод двухвалентное железо может быть устранено при помощи аэрации воды. Надо отметить, что двууглекислое железо в воде частично гидролизуется, теряя углекислоту. Гидрат закиси железа Fe(OH)2, соединяясь с кислородом, превращается в коллоидную гидроокись железа Fe(OH)3, которая при коагулировании переходит в окись железа Fe2O33h3O, выпадающую в виде бурых хлопьев. Поэтому после аэрации нужно пропускать воду через контактные резервуары и фильтры.
Если в воде содержится сернокислое железо FeSO4, то при аэрации такой воды ее обезжелезивание не достигается, так как при гидролизе растворенной соли железа образуется угольная кислота, понижающая рН воды до величины, меньшей 6,8, при которой гидролиз почти прекращается. Поэтому из воды СО2 удаляется путем ее предварительного известкования, после которого необходимы отстаивание и фильтрование воды.
Чтобы установить наиболее экономичный для данной воды способ обезжелезивания, надо произвести пробное удаление железа. Обезжелезивание воды для хозяйственно-питьевых нужд производят при содержании в исходной воде железа в количестве более 0,3 мг/л, при этом специальные установки предусматриваются только в тех случаях, когда железо не может быть удалено попутно при обработке воды на других очистных сооружениях.
Для того, чтобы решить, какой именно способ обезжелезнивания воды необходим именно вам, нужно понять, в каких формах железо представлено в вашей воде. Для этого рекомендуется обратиться к специалистам-аналитикам, а также профессионалам водоподготовки. Все эти вопросы находятся в компетенции лаборатории MSU LAB.
