Ο σίδηρος υπάρχει στο νερό με τη μορφή δισθενών και τρισθενών ιόντων. Πώς να καθαρίσετε τα πόσιμα και τεχνικά υγρά από αυτούς τους ρύπους; Ένα επείγον πρόβλημα για μια συνηθισμένη οικογένεια και μια μεγάλη επιχείρηση. Εξετάστε τους λόγους από τους οποίους εξαρτάται η διαλυτότητα του σιδήρου στο νερό, τις μορφές των ρύπων, τις μεθόδους για την απομάκρυνση των σιδηροενώσεων.
Γιατί το νερό της βρύσης είναι κίτρινο και καφέ;
Οι ενώσεις σιδήρου δίνουν στο νερό ένα κιτρινωπό χρώμα, συχνά υπάρχει μια δυσάρεστη επίγευση, μπορείτε να παρατηρήσετε τη ρύπανση με τη μορφή καφέ νιφάδων. Τα φαινόμενα αυτά είναι η υποβάθμιση των οργανοληπτικών ιδιοτήτων του πόσιμου νερού. Η αλλαγή χρώματος είναι αυτό που προσέχουν πρώτα από όλα οι καταναλωτές νερού. Επιπλέον, υπάρχουν επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία. Η κατανάλωση κακής ποιότητας νερού βρύσης, που περιέχει σίδηρο, επηρεάζει αρνητικά την κατάσταση του ήπατος, των δοντιών, ολόκληρου του γαστρεντερικού σωλήνα, του δέρματος και των μαλλιών.
Η διαλυτότητα στο νερό εξηγείται όχι μόνο από την αλληλεπίδραση των σιδηροενώσεων από τη σύνθεση των πετρωμάτων με άλλες ουσίες στη φύση. ανεβαίνειη συγκέντρωση των ιόντων Fe2+ και Fe3+ ιόντων λόγω της διαδικασίας διάβρωσης που εμφανίζεται συνεχώς σε συσκευές παροχής νερού και σωλήνες από κράματα σιδήρου. Οι αγωγοί γίνονται σταδιακά άχρηστοι, οι ιδιότητες των προϊόντων, στην παραγωγή των οποίων χρησιμοποιήθηκε νερό με πρόσμειξη σιδήρου, αλλάζουν.
Ποια είναι η διαλυτότητα του σιδήρου στο νερό;
Το χημικό στοιχείο, στο οποίο δόθηκε η λατινική ονομασία Ferrum, είναι το δεύτερο πιο άφθονο στον φλοιό της γης μετά το αλουμίνιο. Σε μεγάλες ποσότητες στον πλανήτη υπάρχουν κοιτάσματα σιδηροπυρίτη ή πυρίτη (ο τύπος του είναι FeS2). Οι σιδηροενώσεις βρίσκονται σε πετρώματα ηφαιστειακής και ιζηματογενούς προέλευσης με τη μορφή αιματίτη, μαγνησίτη, καφέ σιδηρομεταλλεύματος.
Η απλή ουσία σίδηρος είναι ένα ασημί-γκρι όλκιμο μέταλλο, αδιάλυτο στο νερό. Οξείδια και υδροξείδια, πολλά άλατα σιδήρου επίσης δεν αλληλεπιδρούν με το νερό. Η διαλυτότητα του FeO στο νερό συζητείται σε σχέση με την ικανότητά του να οξειδώνεται σε οξείδιο του σιδήρου. Όταν μιλάμε για υδατικό διάλυμα FeO, εννοούν την περιεκτικότητα σε ιόντα σιδήρου. Σε ορισμένες πηγές νερού, ο αριθμός αυτός φτάνει τα 50 ή περισσότερα χιλιοστόγραμμα ανά 1 λίτρο. Αυτή είναι μια υψηλή συγκέντρωση, αυτό το πόσιμο νερό πρέπει να καθαρίζεται.
Πώς εισέρχεται ο σίδηρος στα φυσικά νερά;
Η φυσική και χημική διάβρωση οδηγεί σε σύνθλιψη, διάλυση και καταστροφή πετρωμάτων που περιέχουν ενώσεις σιδήρου. Ως αποτέλεσμα των αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα στοφύση, απελευθερώνονται τα ιόντα Fe2+ και Fe3+. Συμμετέχουν ενεργά στις διεργασίες οξειδοαναγωγής. Το δισθενές ιόν οξειδώνεται, δίνει ένα ηλεκτρόνιο και φορτίζεται τριπλά. Η διαλυτότητα του σιδήρου στο νερό είναι η παρουσία του κατιόντος Fe2+. Ως αποτέλεσμα των αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα στο διάλυμα, λαμβάνονται διαφορετικά άλατα. Μεταξύ αυτών είναι τα διαλυτά, όπως τα θειικά, και τα αδιάλυτα (σουλφίδια, ανθρακικά άλατα). Όταν ένα τέτοιο νερό είναι απαλλαγμένο από σίδηρο, η διαλυτή μορφή γίνεται αδιάλυτη, σχηματίζονται νιφάδες που καθιζάνουν. Ο σίδηρος οξειδώνεται σε τρισθενή παρουσία οξυγόνου ή άλλων οξειδωτικών παραγόντων (όζον, χλώριο).
Οι μετασχηματισμοί των ιόντων οδηγούν τελικά στην εμφάνιση καφέ σκουριάς, ανθεκτικής σε περαιτέρω οξείδωση, η υπό όρους σύνθεσή της μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής: Fe2O3 • nH2O. Σωματίδια Fe3+ αποτελούν μέρος των πολύπλοκων ανόργανων και οργανικών ουσιών που βρίσκονται στα επιφανειακά νερά.
Είναι η ίδια περιεκτικότητα σε σιδηροενώσεις στα φυσικά νερά;
Οι συγκεντρώσεις ενός χημικού στοιχείου και των τύπων σιδήρου στο νερό εξαρτώνται από τη σύνθεση των πετρωμάτων του φλοιού της γης και την κατάσταση των διαφόρων πηγών. Ενώσεις δισθενούς και τρισθενούς σιδήρου, οργανικές μορφές όπως βακτήρια σιδήρου και κολλοειδείς ουσίες (διαλυτές και αδιάλυτες) μπορεί να υπάρχουν ταυτόχρονα.
Εάν υπάρχουν κοιτάσματα θειικών μεταλλευμάτων, είναι πιο πιθανό ο δισθενής σίδηρος να υπάρχει σε υψηλές συγκεντρώσεις. Διαλυτότητα στο νερόΟι σιδηροενώσεις αυξάνονται με τη θερμοκρασία κοντά σε περιοχές ηφαιστειακού. Η περιεκτικότητα σε σίδηρο στα ποτάμια και τις λίμνες είναι υψηλότερη εάν υπάρχει απόρριψη λυμάτων από μεταλλουργικές και χημικές εγκαταστάσεις.
Πώς να καθαρίσετε το νερό από το σίδηρο;
Μέθοδοι αντιδραστηρίων και μη αντιδραστηρίων χρησιμοποιούνται για την αφαίρεση σιδηροενώσεων. Η βάση των περισσότερων διεργασιών είναι η οξείδωση ενός δισθενούς ιόντος σε ένα τρισθενές κατιόν. Το ίδιο κάνουν και με άλλες ακαθαρσίες στο νερό - μετατρέπονται σε αδιάλυτες ενώσεις και αφαιρούνται με φίλτρο. Η λειτουργία των περισσότερων βιομηχανικών εγκαταστάσεων βασίζεται σε αυτήν την αρχή.
Ποια είναι η διαλυτότητα του σιδήρου στο νερό, που προσδιορίζεται με όργανα. Στη συνέχεια, η απομάκρυνση του σιδήρου πραγματοποιείται με χημικά αντιδραστήρια: οξυγόνο, χλώριο, όζον, υπερμαγγανικό κάλιο, υπεροξείδιο του υδρογόνου. Γίνονται αντιδράσεις χημικής οξείδωσης και λαμβάνεται ένα αδιάλυτο ίζημα. Μπορεί όχι μόνο να φιλτραριστεί, αλλά και να αφαιρεθεί μετά την καθίζηση με απόχυση (αποστραγγίστε καθαρό νερό από το ίζημα). Κατά τον οζονισμό και τη χλωρίωση, η απολύμανση (απολύμανση) γίνεται ταυτόχρονα. Πιστεύεται ότι η χρήση του όζοντος είναι μια πιο πολλά υποσχόμενη μέθοδος, επειδή το χλώριο είναι επικίνδυνο για την ανθρώπινη υγεία.
Ποιοι είναι οι τρόποι για να αφαιρέσετε το σίδηρο από μικρούς όγκους νερού;
Στο σπίτι, το υπεροξείδιο του υδρογόνου και το υπερμαγγανικό κάλιο μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τα παραπάνω αντιδραστήρια. Πώς να καθαρίσετε το νερό από το σίδηρο, εάν θέλετε να πάρετε μια μικρή ποσότητα σε σύντομο χρονικό διάστημα; Όταν προστίθεται υπεροξείδιο στο νερό,νιφάδες ιζήματος. Είναι απαραίτητο να περιμένετε να καθίσει στον πάτο του δοχείου και να στραγγίσει το νερό ή να το περάσετε από ένα κανονικό φίλτρο κανάτας. Αυτό το καθαρό νερό είναι κατάλληλο για πόσιμο και μαγείρεμα.
Σε σχέση με τις οργανικές μορφές σιδήρου, οι παραπάνω μέθοδοι είναι αναποτελεσματικές. Αυτά τα αντιδραστήρια που αναφέρονται παραπάνω δεν καθιζάνουν τα κολλοειδή σωματίδια αρκετά γρήγορα.
Εναλλαγή ιόντων και κατάλυση - μέθοδοι αφαίρεσης σιδήρου από νερό
Υπάρχουν αυτόνομες εγκαταστάσεις που λειτουργούν με τις αρχές της κατάλυσης, της ανταλλαγής ιόντων. Οι συσκευές χρησιμοποιούνται για τον καθαρισμό του νερού σε μικρές βιομηχανικές επιχειρήσεις και εξοχικές κατοικίες.
Ο σίδηρος στην καταλυτική μέθοδο αφαιρείται με χρήση ειδικής επίχωσης που παράγεται από φυσικές και συνθετικές πρώτες ύλες. Το φίλτρο για την αποσιδήρωση του νερού είναι ένα μεταλλικό δοχείο. Τοποθετείται επίχωση στο εσωτερικό και διοχετεύεται νερό. Η ουσία είναι καταλύτης για την οξείδωση του σιδήρου, μετατρέποντάς τον σε αδιάλυτη κατάσταση από διάφορες μορφές.
Στην ιοντοανταλλακτική αφαίρεση σιδήρου, χρησιμοποιούνται κατιονανταλλάκτες, που λαμβάνονται από ιοντοανταλλακτική ρητίνη, όπως ο ζεόλιθος (ορυκτό). Τα τελευταία χρόνια έχει ξεκινήσει η παραγωγή συνθετικών προϊόντων για την αφαίρεση του σιδήρου του νερού με ανταλλαγή ιόντων.
Γιατί χρειαζόμαστε μια εναλλακτική λύση στα αντιδραστήρια;
Τα χημικά χρησιμοποιούνται για μεγάλο χρονικό διάστημα εάν υπάρχει αυτή η επιβλαβής πρόσμειξη - σίδηρος στο νερό. Οι τύποι σιδήρου είναι διαφορετικοί, επομένως πρέπει να αναζητήσετε την καλύτερη λύση, μια μέθοδο κατάλληλη για τον καθαρισμό του νερούαπό μια συγκεκριμένη πηγή για την οποία έχουν καθοριστεί μορφές και συγκεντρώσεις σιδήρου.
Η χλωρίωση ανήκει στο παρελθόν, αυτή η μέθοδος επηρεάζει αρνητικά την ποιότητα του νερού και τη δημόσια υγεία. Ο αερισμός ή ο εμπλουτισμός του νερού με αέρα είναι μια μέθοδος που πρακτικά στερείται μειονεκτημάτων. Το οξυγόνο διέρχεται μέσω του νερού, ο σίδηρος οξειδώνεται και οι αδιάλυτες νιφάδες ιζήματος μπορούν να αφαιρεθούν με διήθηση ή καθίζηση.
Η αφαίρεση σιδήρου πραγματοποιείται χωρίς χημικά αντιδραστήρια - με την ηλεκτροχημική μέθοδο. Δύο ηλεκτρόδια βυθίζονται σε ένα δοχείο με νερό που πρόκειται να καθαριστεί. Το αρνητικό ηλεκτρόδιο - η κάθοδος - έλκει και συγκρατεί θετικά φορτισμένα ιόντα σιδήρου, σε όποια μορφή κι αν είναι. Μια άλλη μέθοδος χωρίς αντιδραστήρια είναι η χρήση ειδικών μεμβρανών.
Κάθε μία από τις παραπάνω μεθόδους δεν έχει μόνο πλεονεκτήματα, αλλά και μειονεκτήματα. Η επιλογή της μεθόδου εξαρτάται από τη μορφή με την οποία υπάρχει ο σίδηρος στο νερό.
