Подобрать оборудование
Звоните бесплатно 8 (800) 500–45–70 8 (351) 200–44–45

Этапы реализации проекта

Технологии очистки

Направления деятельности

Применяемое оборудование

Задать вопрос специалисту
Ваше имя*
Контактный E-mail*
Сообщение*
Защита от автоматического заполнения
CAPTCHA
Введите слово с картинки*:

Нажимая на кнопку "Отправить" подтверждаю свое согласие с политикой обработки данных

Железо в воде

В природе железо распространено повсеместно. Имея большое значение для всех живых организмов, это один из базисных микро­элементов для их жизнедеятельности. Железо общее.jpgСодержание железа в массе коры нашей планеты составляет 4,7 процента. Более трехсот из известных сегодня минералов включают соединения с железом. Высокая концентрация элемента отмечается в магнит­ном (α-FеО(ОН)) и буром (Fе3О4×Н2О) железняках, сидерите (FеСО3) и гидрогетите. Объемные включения железа характерны также для железомарганцевых конкреций, красного железняка (гематита) и магнитного колчедана FеSх (х=1-1,4).

Горные породы подвергаются хим. выветриванию (растворению и механическому разрушению) и служат основными поставщиками соединений железа в открытые водоемы. Много железа содержится в подземных водах. Значительные объемы поступают с металлургическими выбросами, сточными водами текстильных и лакокрасочных предприятий. Данный элемент присутствует в сельскохозяйственных стоках и отходах металлообработки. Железо вступает во взаимодействие с органикой и минеральными примесями, таким образом, создавая в водоемах комплекс из железосодержащих растворов, коллоидов и взвесей.

Фазовым равновесиям свойственна лишь незначительная зависимость от температурного режима, в основном же они определяются окислительно-восстановительным потенциалом воды (Еh), водородным показателем и компонентами хим. состава. Частицы, выделяющиеся во взвесь при рутинном анализе, имеют размеры, превышающие 0,45 мкм. Взвешенную форму главным образом представляют сорбированные на взвесях соединения железа, богатые железом минералы и гидрат оксида железа. Рассмотрение растворённых и коллоидных форм проводят совместно. В растворённой форме железо в природных водоёмах представляет собой ионные соединения (гидроксокомплексы и растворы с неорганическими веществами и органикой). Миграция в ионных формах характерна для Fe (II). Вследствие малого количества комплексообразующих соединений, Fe (III) в растворах встречается лишь в незначительных количествах. Обнаруживается  железо, как правило, в водоемах, где значения Eh достаточно низки.

 

В результате биохимического окисления, происходящего при помощи железобактерий, Fe (II) трансформируется в форму Fe (III), который после гидролиза выпадает в осадок (Fe (ОН)3). Соединения [Fe (ОН)3]-, [Fe (ОН)2]+, [Fe2 (ОН)3]3+, [Fe2 (ОН)2]4+ являются для Fe (II) и Fe (III) характерными гидроксокомплексами. Железо в водоёме.jpgОни определяют общее состояние железо-гидроксильной  системы. Уровень их концентрации в растворенном состоянии зависит от водородного показателя. В открытых естественных водоемах Fe (III) образует неорганические и органические комплексы с гумусовыми соединениями. Доминирующая форма при рН 8,0 – Fe (ОН)3. В состоянии коллоидов железо наименее изучено. В данной форме оно существует как Fe (ОН)3 (гидрат оксида) либо в комплексах с органикой. 

Насыщенность поверхностных водоемов железом исчисляется десятыми долями миллиграмма на литр. Водные объекты в болотистой местности имеют концентрации уже в миллиграммах. В самих же болотах железо представлено соединениями, образованными с  гуматами (соли гуминовых кислот). Источники с низким показателем рН, например, скважины, демонстрируют наибольшую концентрацию (до сотен миллиграммов).

 

Биологическая активность, свойственная этому элементу, в определенной мере оказывает влияние на развитие фитопланктона и набор микрофлоры в водном объекте.

Высокая биологическая продуктивность, характерная для стагнаций летнего и зимнего периодов, отмечается заметным подъемом уровня насыщения железом придонных водных горизонтов. При гомотермии (осенне-весеннее перемешивание воды) переход Fe(II) – Fe(III) провоцирует выпадение осадка Fe(OH)3.

Концентрация железа в один-два миллиграмма серьезно вредит органолептическим свойствам воды (ее вкус становится неприятно-вяжущим). Она становится малопригодна и для технического использования.


ПДКпитьевая вода на литр – 0,3 мг (лимитируется исходя из ухудшения органолептических качеств вода), ПДКрыб-хоз – 0,1 мг (лимит установлен исходя из токсилогического влияния).

 

Железом образуются два вида растворимых солей, образующих ионы Fе2+ и Fе3+. Однако существуют и другие формы нахождения железа в растворе:

Железо в воде.jpg1) Аквакомплексы [Fе(H2O)6]2+ – истинные растворы, содержащие железо (II). При взаимодействии с воздухом эта форма подвержена быстрому окислению до железа (III). Вследствие активной выработки гидроксосоединений такие растворы отличаются бурой окраской. Сами же Fе2+ и Fе3+, находясь в растворе практически не имеют цвета;

2) Коллоиды, появляющиеся в результате расщепления гидроксида железа (пептизации агрегированных частиц под воздействием  органических агентов);

3) Сложные соединения с лигандами, к которым относятся как органические вещества, так и агенты неор­ганического происхождения. Железо вступает в реакцию, например, с карбонилами, гексацианоферратами [Fе(СH)6]4- и ареновыми комплексами (нефтепродукты, углеводороды).


Для нерастворимой формы железа характерно присутствие в виде разнообразных минеральных твёрдых частиц, находящихся в воде в виде взвесей.

Если уровень рН более 3,5, железо (III) в растворенной форме существует только в виде соединений-комплексов, постепенно трансформирующихся в гидроксид. При показателях рН больше 8 существование железа (II) возможно только в виде аквакомплексов, которые, претерпевая окисление, проходят через состояние железа (III):

Fе(II) → Fе(III) → FеО(ОН) • Н2О

Красная вода из-за железа.jpgДля демонстрации сложности превращений, которые разные формы железа претерпевают в природных водоемах, рассмотрим реакции, протекающие в болотах (они объясняют и нередкую  красную окраску воды данных источников). При пониженных показателях рН, наблюдающихся в болотных водах, реакция окисления железа протекает посредством задействования растворенного О2. Например, в форму сульфата железа (II) переходит практически нерастворимый в природе пирит (дисульфид же­леза): 

2FеS2 + 7О2 + 2Н2О = 2Fе2+ + 4SО42- + 4Н+ 

Сульфат железа (II) также окис­ляется:

4Fе2+ + О2 + 4Н+ = 4Fе3+ + 2Н2О

Гид­ролиз – заключительная стадия. Она завершается образованием гидро­ксида железа (III) – осадка с красно-бурым цветом:

3+ + 3Н2О = Fе(ОН)3 + 3Н+

Поскольку для соединений железа возможно существование и в растворах, и во взвесях, точная концентрация элемента определяется при вычислении суммарного содержания всех его форм – железо общее.


Уважаемые господа, если у Вас возникла потребность коррекции показателя «Железо» в природной или технической воде, Вы можете сделать запрос специалистам компании Waterman.