Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Математика, химия, физика arrow Химия воды и микробиология

ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Удаление из воды соединений железа и марганца

В природных водах железо Fe2+ и Fe3+ присутствует в неорганических и органических соединениях в молекулярном, ионном и коллоидном состояниях. Появление железа в природных водах связано с растворением железосодержащих пород под действием кислот (угольной, серной), органических веществ и окислителей и попадания в воду железоорганических соединений. Пирит при растворении образует сульфат по схеме многоступенчатого процесса, для сокращения приведенного к суммарной реакции в отсутствие кислорода в воде:

и при наличии кислорода в воде после ее аэрации:

Содержание Fe2+ в подземных водах может достигать нескольких десятков мг/дм3. В поверхностных водах Fe3+ находится в ионной или молекулярной форме и в форме органических соединений — гуматы железа, имеющие желто-бурую окраску и обусловливающие цветность природных вод. При концентрации железа выше 0,3 мг/дм3 вода приобретает неприятный железистый привкус. При производстве вискозного волокна применяют воду с содержанием железа не более 0,03 мг/дм3, при производстве кинопленки — 0,05 мг/дм3.

При выходе подземных железосодержащих вод на поверхность происходят гидролиз и окисление железа Fe2+ с образованием гидроксида железа Fe3+ в виде отдельных молекул по схеме многоступенчатого процесса, для сокращения приведенного к суммарной реакции:

Процесс гидролиза заканчивается только при полной нейтрализации кислотности Н30+ системы.

Образование Fe(OH2)3(OH)3 объясняет появление бурого осадка в артезианской воде после ее нахождения на воздухе. Окисление Fe2+ может происходить биохимически — с участием железобактерий, использующих энергию окисления для жизнедеятельности.

Выбор метода снижения содержания железа в воде — обезже- лезивания — зависит от формы железа в воде, количества растворенного кислорода и диоксида углерода, pH, солевого состава, а также требований, предъявляемых к воде.

Для удаления железа из природных и сточных вод используются химические и физические методы (аэрация, коагулирование, известкование, окислительные методы и их комбинации), приводящие к окислению железа в форму Fe3+, имеющую малую растворимость в воде.

Наиболее простой метод обезжелезивания воды — аэрация, т.е. удаление из воды диоксида углерода и повышение pH, насыщение воды кислородом для окисления соединений Fe2+ и перевода их в труднорастворимый гидроксид Fe3+ при наличии в воде гидрокарбонатной щелочности. На окисление 1 мг железа расходуется 0,143 мг кислорода, что снижает щелочность воды на 0,036 мг-экв/дм3 и способствует образованию 1,6 мг диоксида углерода. Эффективность обезжелезивания путем аэрации увеличивается при повышении pH и увеличении количества кислорода.

При pH < 7 и значительном содержании диоксида углерода проводится известкование воды, при этом гидроксид кальция, нейтрализуя угольную кислоту, увеличивает pH, что ускоряет гидролиз железа и способствует его переходу в гидроксид.

При недостаточном количестве кислорода для окисления железа и при наличии железоорганических соединений в воде проводят хлорирование воды или сочетают его с известкованием. При малом содержании свободной угольной кислоты достаточно хлорирования воды с подщелачиванием, без аэрации.

Процесс известкования и хлорирования воды можно записать в виде уравнения:

Марганец в природных водах сопутствует железу в малых концентрациях — до 0,5 мг/л. Содержание марганца строго лимитируется технологией производства искусственных волокон, радиотехнических и текстильных товаров. ПДК марганца в питьевой воде составляет по органолептическому показателю 0,1 мг/л.

Формы содержания марганца в воде — катионы Мп2+, марганецсодержащие органические соединения. Окисление марганца кислородом происходит при pH > 9,5. Марганец Мп2+ удаляется из воды одновременно с Fe2+ при известковании и аэрации:

Процесс завершается выпадением в осадок диоксида марганца. Для окисления Мп2+ используют окислители — перманганат калия, хлор, озон, диоксид хлора. При фильтровании воды через слой загрузки, активированной катализатором Мп02, происходит каталитическое окисление марганца и железа. Коллоидные формы марганца в воде удаляются при коагулировании примесей воды. Для предотвращения защитного действия органических высокомолекулярных соединений в воде ее предварительно обрабатывают воды хлором или другими окислителями.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >
 

Популярные страницы