Обезжелезивание воды

 

 

В природной воде, особенно в воде подземных источников, в больших количествах в растворенном виде содержится железо и часто, марганец. Нормы их содержания в питьевой воде составляют по СанПиН 10-124 РБ 99 - 0,3 мг/л для железа и 0,1 мг/л для марганца. Требования многих производств значительно жестче.

 

Удаление железа из воды называют обезжелезиванием. Часто одновременно из воды удаляется и марганец, т. е. проводится деманганация.

 

Железо находится в воде в следующих формах:

• двухвалентное – растворенное в виде ионов Fe2+;

• трехвалентное (хотя хлориды и сульфаты Fe3+ хорошо растворимы в воде, ионы Fe3+ полностью гидролизуются в нерастворимый гидроксид Fe(OH)3 , который находится в виде взвеси или осадка);

• органическое железо (находится в виде различных растворимых комплексов с природными органическими кислотами (гуматов), имея, как правило, коллоидную структуру);

• бактериальное железо – продукт жизнедеятельности железобактерий (железо находится в их оболочке).

 

В подземных водах присутствует, в основном, растворенное двухвалентное железо в виде ионов Fe2+ . Трехвалентное железо появляется после контакта такой воды с воздухом и в изношенных системах водораспределения при контакте воды с поверхностью труб.

 

В поверхностных водах железо уже окислено до трехвалентного состояния и, кроме того, входит в состав органических комплексов и железобактерий. Подход к очистке таких вод от железа различен.

 

Если в воде присутствует только трехвалентное железо в виде взвеси, что бывает в системах, питающихся подземной водой через водонапорные башни, достаточно простого отстаивания или механической фильтрации на фильтрах с размером пор менее 5 мкм.

 

Для извлечения растворенных в воде двухвалентного железа и марганца сначала необходимо их окислить и перевести в нерастворимую форму. Для окисления используют кислород воздуха, хлор, озон, перманганат калия. Частицы окисленных железа и марганца в виде гидроокисей отфильтровываются на гранулированной загрузке. Эта операция обычно сопряжена с механической фильтрацией воды и может производиться на традиционных песчаной, антрацитовой или гравийной загрузках. Однако их эффективность низка, поскольку процесс окисления и формирования хлопьев достаточно длителен.

 

2Fe2+ + O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 2OH

Fe3+ + 3OH = Fe(OH)3

 

Такие материалы начинают эффективно работать только после наращивания на их частицах слоев гидроокиси железа Fe(OH)3, работающей как катализатор дальнейшего окисления.

 

Принципиально новыми продуктами, появившимися в последнее десятилетие, являются специальные каталитические загрузки, позволяющие с высокой эффективностью проводить обезжелезивание и деманганацию воды. К ним относятся Бирм (Birm), пиролюзит, магнетит, Гринсанд (Manganese Greensand, Greensand Plus), MTM и их аналоги. Это природные материалы, содержащие диоксид марганца, например, типа пиролюзита, либо цеолиты, в которые при соответствующей обработке вводится диоксид марганца. При пропускании воды, содержащей двухвалентное железо и поливалентный марганец, через слой таких наполнителей происходит окисление железа и марганца и их перевод в нерастворимую гидроокись, осаждающуюся на загрузке.

​