что такое коллоидное железо в воде

Очистка воды от железа. Обзор методов

Появляются ржавые подтеки на раковине?
На воздухе прозрачная вода из крана стала мутной, и выпал рыжий осадок?
Как бороться с избыточным железом и на что обратить внимание при выборе систем очистки воды от железа?
Ответы на все эти вопросы в нашей статье.

Определение типа железа в воде

Прежде чем приступить к выбору оборудования для очистки воды от железа, следует понять, какой тип железа присутствует в воде.

Оборудование для очистки воды от железа

На рынке есть большое многообразие систем обезжелезивания, работающих по принципу каталитического окисления железа, в процессе которого двухвалентное железо (растворенное) переходит в форму трехвалентного железа (нерастворенного), оседающего на фильтрующей загрузке. Такие системы получили название «фильтры-обезжелезиватели».
Принципиально данные фильтры отличаются по принципу окисления железа, которое может производиться безреагентным способом (кислородом воздуха) или же использованием сильных окислителей.

Безреагентные способы являются безопасными для использования в быту, но менее эффективны и стабильны по качеству очистки. Такие фильтры плохо работают в условиях высокой концентрации железа в исходной воде и требовательны к сопутствующим показателям (необходим высокий рН, низкое содержание органических веществ).

Реагентные способы менее чувствительны к составу исходной воды, но сопряжены с работой с сильными окислителями (гипохлорит натрия, перекись водорода, перманганат калия), что небезопасно для использования в домашних условиях, так как в случае аварийной ситуации с оборудованием или изменения состава исходной воды, реагент может попасть в очищенную воду.
После введения окислителя вода попадает на каталитическую загрузку, обеспечивающую последующее окисление и фильтрацию железа.

Если Вы остановили свой выбор на системах каталитического обезжелезивания, то при выборе оборудования необходимо учитывать температуру воды, рН, щелочность, содержание растворенного кислорода и другие параметры, которые могут значительно повлиять на эффективность очистки. При эксплуатации необходимо строго следовать рекомендациям производителя, устанавливая скорость прямого потока воды, скорость потока при обратной промывке, учитывать максимальное содержание входного железа и другие ограничения, которые влияют на рабочие параметры процесса очистки для эффективной работы всего оборудования и фильтрующего материала в частности.

Все эти факторы могут стать причиной некачественной работы фильтров-обезжелезивателей. Для обеспечения стабильного результата при обезжелезивании целесообразно предпочесть системы обратного осмоса.

Ультрафильтрационные мембраны с размером пор около 0,02 микрон прекрасно задерживают коллоидное железо. Установки ультрафильтрации с режимами периодического сброса концентрата и обратной промывки мембран обеспечивают эффективное удаление трехвалентного железа. Для эффективности очистки с помощью ультрафильтрации все железо должно быть переведено в окисленное состояние. Рекомендуется предварительное введение коагулянта и обеспечения необходимого времени его контакта с водой.

Удаление бактериального железа

При наличии в исходной воде большого количества железа пользователь может столкнуться еще с одной проблемой — появлением бактериальных загрязнений — активным развитием железобактерий.
Если проблема железобактерий выявлена на ранней стадии, регулярное хлорирование или обработка хелатными агентами (органические вещества, образующие растворимые комплексы с железными отложениями), а также постоянное наблюдение за состоянием оборудования помогут минимизировать её последствия.

Проблему с бактериальным железом может решить среда redox, однако, в подводящих трубопроводах при этом железобактерии будут продолжать развиваться и образовывать слизистые отложения.

Выводы

Несмотря на большое количество методов удаления железа, наиболее оптимальным методом очистки от двухвалентного железа, обычно присутствующего в подземных источниках, и трехвалентного железа в невысоких концентрациях, является применение систем обратного осмоса.

При содержании в воде большого количества трехвалентного железа рекомендуется применять системы ультрафильтрации.

С оборудованием для очистки воды для дома Вы можете ознакомиться в разделе Системы очистки воды

Мы предлагаем Вам записаться на демонстрацию работы мембранной системы водоочистки, и наши специалисты подъедут к Вам в любое удобное для Вас время. Вы сможете увидеть, какой будет вода в Вашем доме, если ее очистить с помощью нашего оборудования.
Выезд специалистов и демонстрация работы оборудования бесплатны.

Источник

Что такое коллоидное железо в воде

Наиболее часто повышенное содержание железа в воде встречается в городах Центральной части России, Сибири и Дальнего Востока.

В природных водах, железо, чаще всего встречается в виде ионов Fe2+ и Fe3+, а также в виде органических и неорганических соединений (коллоиды, взвеси).

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+.

Достоверных клинических данных о негативном воздействии железа на организм нет. В некоторых источниках указано, что регулярное употребление воды с повышенным содержанием железа может привести к повышенной сухости кожи, увеличению риска аллергических проявлений и нарушениям в пищеварительной системе.

Вода с повышенным содержанием железа проблема больше эстетическая, так как такая она неприятна на вкус и цвет, имеет неаппетитный осадок, оставляет ржавый налет на сантехнике, арматуре, посуде.

При нагреве, окислении или хлорировании растворенное железо переходит из одной формы в другую и выпадает в осадок.

Признаки повышенного содержания железа в воде:

Достоверно, определить содержание железа в воде, можно только с помощью лабораторных исследований. Полученный результат химического анализа позволит выбрать правильную стратегию очистки.

Для каждого состояния железа требуется свой тип очистки.

Так как, растворимое двухвалентное железо способно переходить в нерастворимый трехвалентный вид, то самый простой способ очистки это привести его в нерастворимое состояние и извлечь из воды.

Это легко осуществить с помощью фильтрации – удаление железа с помощью механических фильтров и аэрации – насыщение воды атмосферным воздухом.

На водопроводных станциях для очистки воды, в том числе и от железа, применяются различные окислители. Например, хлор. В настоящее время широкое применение получил такой метод обеззараживания воды как озонирование.

Для очистки воды от двухвалентного железа подходят два метода:

1. Ионообменный. Многие фильтры для воды имеют ионообменный картридж, в котором используются ионообменные смолы.

2. Обратный осмос. Фильтры обратного осмоса эффективны для удаления любых примесей, включая двухвалентное железо.

Источник

Холодный утренний туман, оседающий на землю, столб дыма над костром, взвешенные частицы в воде рек и озер — все это мы видели множество раз.
Нас постоянно окружают дисперсные системы

Понимание коллоидных систем важно для общего понимания образования гидроокиси железа в водоочистке и принципов фильтрации. Этот старый советский обучающий фильм отлично рассказывает о том, что такое коллоиды, как они образуются и взаимодействуют с окружающей средой. СМОТРИМ! Если смотреть не получается — читаем.

Они состоят из вещества в мелкораздробленом состоянии — дисперсной фазы и среды в которой эта фаза распределеа и которую называют дисперсионной средой.

Величина частиц и степень их дисперсности может быть различной. Сравнительно большие размеры частиц имеют грубодисперсные системы — взвеси и эмульсии.

В истинных растворах вещество находится в виде молекул или оинов распределенных равномерно среди молекул растворителя.

Частицы грубодисперсных систем хорошо видны в микроскоп. Например, молоко, представляющее эмульсию капелек жира в сыворотке, дым — это множество твердых частиц, взвешенных в воздухе.

Грубодисперсные системы неустойчивы и со временем дисперсная фаза отделяется от дисперсионной среды (выпадает в осадок).

По размеру частиц промежуточной положение между истинными растворами и взвесями занимают коллоидные растворы — золи.

Коллоидные частицы очень малы. И все же они могут состоять из сотен и тысяч молекул.

Свойства коллоидных растворов

Коллоидные частицы настолько малы, что не видны в обычный микроскоп. По внешнему виду коллоидный раствор нельзя отличить от истинного. Однако, если на освещенный коллоидный раствор посмотреть сбоку, то свет луча будет виден, как светлая дорожка, образовавшаяся от рассеивания света частицами. Это явление используют для распознавания коллоидных растворов.

В истинном растворе свет луча не виден, так как молекулы и ионы истинного раствора слишком малы и не рассеивают его.

В коллоидном — свет хорошо заметен. Он образует так называемый конус Тиндаля. Частицы коллоидных растворов под уадарами молекул растворителя совершают непрерывные хаотические перемещения. Это явление носит название Броуновского движения.

Из-за очень малых размеров коллоидные частицы имеют огромную суммарную поверхность.

Поверхность кубика с длинной ребра в 1 см составляет всего 6 квадратных сантиметров.. Но если 1 кубический сантиметр вещества раздробить на части объемом в 1 кубический микрон, то общая их поверхность увеличится в 10 тысяч раз. Поэтому и поглотительные свойства у коллоидных частиц проявляются значительно сильнее, чем у нераздробленного вещества.

Источник

Железо

Железо (лат. Ferrum) – химический элемент VIII группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 26, атомная масса 55,847. Блестящий серебристо-белый пластичный металл, плотностью 7,874 г/см3, tплав.=1535 °С. Железо – один из семи металлов, известных человечеству с глубокой древности. По распространенности в литосфере железо находится на 4-м месте среди всех элементов и на 2-м месте после алюминия среди металлов. Его кларк (процентное содержание по массе) в земной коре составляет 4,65 %. Железо входит в состав более 300-х минералов, но промышленное значение имеют только руды с содержанием не менее 16 % железа: магнетит (магнитный железняк) – Fe3O4 (72,4 % Fe), гематит (железный блеск или красный железняк) Fe2O3 (70% Fe), бурые железняки (гётит, лимонит и т.п.) с содержанием железа до 66,1% Fe, но чаще 30-55%.

Типы железа

Железо существует в природе в различных формах (в зависимости от валентности: Fe0, Fe+2, Fe+3), а также в виде различных сложных химических соединений.

Так, если наливаемая в сосуд вода чиста и прозрачна, но через некоторое время в процессе отстаивания образуется красно-бурый осадок, то это признак наличия в воде двухвалентного железа. В случае если вода уже из крана идет желтовато-бурая и образуется осадок при отстаивании – надо «винить» трехвалентное железо. Коллоидное железо окрашивает воду, но не образует осадка. Бактериальное железо проявляет себя радужной опалесцирующей пленкой на поверхности воды и желеобразной массой, накапливаемой внутри труб. Основные отличительные признаки приведены в таблице.

Необходимо только отметить, что «беда никогда не ходит одна» и на практике при водоочитске почти всегда встречается сочетание нескольких или даже всех видов железа. Учитывая, что нет единых утвержденных методик определения органического, коллоидного и бактериального железа, то в деле подбора эффективного метода (скорее комплекса методов) очистки воды от железа очень много зависит от практического опыта фирмы, занимающейся водоочисткой. К сожалению, очень часто достаточно очевидные стандартные методы не работают в, казалось бы, простой ситуации.

Железо давно и повсеместно применяется в технике, причем не столько в силу своего широкого распространения в природе, сколько в силу своих свойств: оно пластично, легко поддается горячей и холодной ковке, штамповке и волочению. Однако чистое железо обладает низкой прочностью и химической стойкостью (на воздухе в присутствии влаги окисляется, покрываясь нерастворимой рыхлой ржавчиной бурого цвета). В силу этого в чистом виде железо практически не применяется. То, что мы в быту привыкли называть «железом» и «железными» изделиями на самом деле изготовлено из чугуна и стали – сплавов железа с углеродом, иногда с добавлением других так называемых легирующих элементов, придающих этим сплавам особые свойства.

Источники

Главными источниками соединений железа в природных водах являются процессы химического выветривания и растворения горных пород. Железо реагирует с содержащимися в природных водах минеральными и органическими веществами, образуя сложный комплекс соединений, находящихся в воде в растворенном, коллоидном и взвешенном состоянии. Значительные количества железа поступают с подземным стоком и со сточными водами предприятий металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, лакокрасочной промышленности и с сельскохозяйственными стоками. В питьевой воде железо может присутствовать также вследствие применения на муниципальных станциях очистки воды железосодержащих коагулянтов, либо из-за коррозии «черных» (изготовленных из чугуна или стали) водопроводных труб. Содержание железа в пресных поверхностных водах составляет десятые доли миллиграмма. Основной его формой в поверхностных водах являются комплексные соединения трехвалентных ионов железа с растворенными неорганическими и органическими соединениями, главным образом с солями гуминовых кислот – гуматами. Поэтому повышенное содержание железа наблюдается в болотных водах (единицы миллиграммов), где концентрация гумусовых веществ достаточно велика. При рН = 8,0 основной формой железа в воде является гидрат оксида железа Fe(OH)3, находящийся во взвешенной коллоидной форме. Наибольшие же концентрации железа (до нескольких десятков миллиграмм в 1 дм3) наблюдаются в подземных водах с низкими значениями рН и с низким содержанием растворенного кислорода, а в районах залегания сульфатных руд и зонах молодого вулканизма концентрации железа могут достигать даже сотен миллиграммов в 1 литре воды. В подземных водах железо присутствует в основном в растворенном двухвалентном виде. Трехвалентное железо при определенных условиях также может присутствовать в воде в растворенном виде как в форме неорганических солей (например, сульфатов), так и в составе растворимых органических комплексов.

Влияние на качество воды

Содержащая железо вода (особенно подземная) сперва прозрачна и чиста на вид. Однако даже при непродолжительном контакте с кислородом воздуха железо окисляется, придавая воде желтовато-бурую окраску. Уже при концентрациях железа выше 0,3 мг/л такая вода способна вызвать появление ржавых потеков на сантехнике и пятен на белье при стирке. Поэтому современная система водоводготовки обеспечивает именно этот максимальный уровень концентрации. При содержании железа выше 1 мг/л вода становится мутной, окрашивается в желто-бурый цвет, у нее ощущается характерный металлический привкус. Все это делает такую воду практически неприемлемой как для технического, так и для питьевого применения. По органолептическим признакам предел содержания железа в воде практически повсеместно установлен на уровне 0,3 мг/л (а по нормам ЕС даже 0,2 мг/л). Здесь необходимо подчеркнуть, что это ограничение именно по органолептическим соображениям. По показаниям вредности для здоровья такой параметр не установлен.

Пути поступления в организм

Потенциальная опасность для здоровья

Физиологическое значение

Железо относится к числу эссенциальных (жизненно важных) для человека микроэлементов, участвуя в процессах кроветворения, внутриклеточного обмена и регулирования окислительно-восстановительных процессов. Организм взрослого человека содержит 4-5 г железа, которое входит в состав важнейшего дыхательного пигмента гемоглобина (5570 % от общего содержания), вырабатываемого костным мозгом и ответственного за перенос кислорода от легких к тканям, белка миоглобина (10-25 %), необходимого для накопления кислорода в мышечной ткани, а также в состав различных дыхательных ферментов (около 1 % общего содержания), например, цитохромов, катализирующих процесс дыхания в клетках и тканях. Кроме того, 20-25 % железа хранится в организме как резерв, сосредоточенный в печени и селезенке в виде ферритина – железо-белкового комплекса, служащего «сырьем» для получения всех вышеперечисленных многообразных соединений железа. В плазме крови содержится не более 0,1 % от общего содержания железа. Выделяется железо из организма в основном через стенки толстого кишечника и незначительно через почки. За сутки выводится примерно 6-10 мг железа. Отсюда и суточная потребность человека в железе (в усредненных цифрах). У женщин, например, потребность в железе выше, чем у мужчин – 15-18 мг. Однако, учитывая низкую усвояемость железа, с пищевым рационом человек должен получать в норме 60-100 мг железа в сутки. В целом, обмен железа в организме зависит от функционирования печени. При нарушениях в ее работе, а также при бедном железом рационе (например, при искусственном вскармливании детей, особенно чрезвычайно бедными железом коровьим и козьим молоком) возможно развитие железодефицитной анемии или, по-простому говоря, «малокровия». Это заболевание характеризуется бледностью кожи и слизистых, одутловатостью лица и сопровождается общей слабостью, быстрой физической и психической утомляемостью, отдышкой, головокружениями, шумом в ушах. При нарушении клеточного метаболизма может развиваться и обратное явление – избыточное накопление железа в организме. При этом содержание железа в печени может достигать 20-30 г, а также наблюдаться повышенная его концентрация в поджелудочной железе, почках, миокарде, иногда в щитовидной железе, мышцах и эпителии языка.

Источник

Железо в воде. Обезжелезивание воды

Железо существует в природе в различных формах (в зависимости от валентности: Fe0, Fe+2, Fe+3), а также в виде различных сложных химических соединений.

1. Элементарное железо (Fe0). Элементарное или металлическое железо безусловно нерастворимо в воде. В присутствии влаги и кислорода воздуха окисляется до трехвалентного, образуя нерастворимый оксид Fe2O3 (процесс, известный в быту как «ржавление»).

2. Двухвалентное железо (Fe+2). Почти всегда находится в воде в растворенном состоянии, хотя возможны случаи (при определенных редко встречающихся в природной воде уровнях рН),когда гидроксид железа Fe(OH)2 способен выпадать в осадок.

4. Органическое железо. Органическое железо встречается в воде в разных формах и в составе различных комплексов. Органические соединения железа как правило растворимы или имеют коллоидную структуры и очень трудно поддаются удалению. Различают следующие виды органического железа:

a) Бактериальное железо. Некоторые виды бактерий способны использовать энергию растворенного железа в процессе своей жизнедеятельности. При этом происходит преобразование двухвалентного железа в трехвалентное, которое сохраняется в желеобразной оболочке вокруг бактерии.

c) Растворимое органическое железо. Также как, например, полифосфаты способны связывать и удерживать в растворе кальций и другие металлы, некоторые органические молекулы способны связывать железо в сложные растворимые комплексы, называемые хелатами. Примером такого связывания может служить удерживающая железо порфириновая группа гемоглобина крови или удерживающий магний хлорофилл растений. Так, прекрасным хелатообразующим агентом является гуминовая кислота, играющая важную роль в почвенном ионообмене.

Все вышеперечисленные виды железа «ведут» себя в воде по-разному. Так, если наливаемая в сосуд вода чиста и прозрачна, но через некоторое время в процессе отстаивания образуется красно-бурый осадок, то это признак наличия в воде двухвалентного железа. В случае если вода уже из крана идет желтовато-бурая и образуется осадок при отстаивании – надо «винить» трехвалентное железо. Коллоидное железо окрашивает воду, но не образует осадка. Бактериальное железо проявляет себя радужной опалесцирующей пленкой на поверхности воды и желеобразной массой, накапливаемой внутри труб. Основные отличительные признаки приведены в таблице.

Источник