Теоретическая часть. Подземные воды часто содержат повышенные концентрации железа, которое придает ей неприятный металлический привкус

Подземные воды часто содержат повышенные концентрации железа, которое придает ей неприятный металлический привкус. Чаще всего железо в подземных водах содержится в истинно растворенном состоянии в виде бикарбоната железа Fе(НСО₃)₂. Такая вода после излива из скважины в первое время остается бесцветной и прозрачной, но при стоянии в открытом сосуде постепенно мутнеет за счет выде­ления осадка Fе(ОН)₃, образующегося в результате гидролиза соли и одновременного окисления Fе²⁺ кислородом воздуха:

4 Fе(НСО₃)₂ + O₂ + H₂O 4 Fе(ОН)₃ + 8CO₂

В поверхностных водах железо может находиться в виде тонко­дисперсной взвеси Fе(ОН)₃ или в виде комплексных органических со­единений. В первом случае оно хорошо удаляется при осветлении во­ды коагуляцией, во втором случае для разрушения органических ком­плексов требуются окислители более сильные, чем кислород. При подпитке водоносного горизонта водами болот или рек железо в под­земных водах может также находиться в виде комплексных органиче­ских соединений. Во всех случаях повышение рН способствует более глубокому удалению железа, и в большинстве случаев оно может быть удалено известкованием.

Железо относится к жизненно необходимым элементам. Основ­ные его функции в организме человека связаны с переносом кислорода и с участием десятков железосодержащих ферментов в окислительных процессах

При продолжительном поступлении в организм человека отно­сительно высоких концентраций железа (ПДК_хп= 0, 3 мг/л) его избыток накапливается в печени в коллоидной форме оксида железа (гемосидерин), разрушающе действующего на ее клетки. Период полувыведе­ния железа из организма человека достаточно длителен и составляет около 5, 5 лет.

Вода с повышенным содержанием железа непригодна для ряда производств, так как ухудшает качество выпускаемой продукции (произ­водство шелковых или хлопчатобумажных тканей, искусственных воло­кон, оргстекла и др.). В системах оборотного водоснабжения при подпит­ке свежей железосодержащей водой происходит окисление железа на градирнях или в брызгательных бассейнах с последующим его отложени­ем на стенках труб и сооружений, что нарушает их нормальную работу и выводит из строя. В паровых котлах при их питании железосодержащей водой наблюдается быстрое образование железоокисных накипей. Отло­жение гидроксида железа (III) в катионообменных фильтрах вызывает значительное снижение их ионообменной емкости, а для успешной экс­плуатации электродиализных установок требуется, чтобы содержание железа в воде не превышало сотых долей мг/л.

Промышленные методы обезжелезивания основаны на выделении железосодержащих осадков, в первую очередь Fе(ОН)₃, и их последую­щем отделении фильтрованием. Многообразие методов обезжелезивания воды исключает их равноценность в отношении надежности, техноло­гичности, экономической целесообразности, простоты, области примене­ния и т. п. Обезжелезивание поверхностных вод возможно лишь реагентными методами (известкование, обработка коагулянтами), а для удаления железа из подземных вод наибольшее распространение получили безреагентные методы, в частности метод глубокой аэрации.

Аэрация в совокупности с подщелачиванием является универ­сальным методом, который позволяет удалять железо во всех формах. В качестве щелочных агентов могут быть использованы известь или сода. Суммарные реакции для этих случаев могут быть описаны сле­дующими уравнениями:

4Fе(НСО₃)₂ + 8Са(ОН)₂ + O₂ 4 Fе(ОН)₃ +8СаСО₃ + 6Н₂О

4Fе(НСО₃)₂ + 8Nа₂СО₃ + O₂ + 10Н₂O 4 Fе(ОН)₃ + 16NаНСО₃ (Мешалкин, 2007).

Принцип метода определения железа основан на взаимодействии окисного железа в сильно кислой среде с роданидом аммония, с образованием окрашенного в красный цвет соединения. Интенсивность окраски сравнивают со стандартным раствором железо-аммониевых квасцов.