Отстраняване на вода с желязо
Естествената вода, особено водата от подземни източници, съдържа големи количества разтворено желязо и често манган. Нормите за тяхното съдържание в питейната вода са, съгласно SanPiN 2.1.4.1074-01, 0,3 mg/l за желязо и 0,1 mg/l за манган. Изискванията на много индустрии са много по-строги.
Отстраняването на желязото от водата се нарича обезмасляване. . Често манганът също се отстранява от водата по едно и също време, т.е. деманганирането се извършва.
Желязото се намира във водата в следните форми:
- двувалентен - разтворен под формата на йони Fe 2+;
- тривалентен (въпреки че Fe 3+ хлоридите и сулфатите са лесно разтворими във вода, Fe 3+ йоните са напълно хидролизирани до неразтворим Fe (OH) 3 хидроксид, който е под формата на суспензия или утайка);
- органично желязо (намира се под формата на различни разтворими комплекси с естествени органични киселини (хумати), имащи, като правило, колоидна структура);
- бактериално желязо - отпадъчен продукт от железни бактерии (желязото е в черупката им).
В подпочвените води има главно разтворено желязо под формата на йони Fe 2+. Феричното желязо се появява след контакт на такава вода с въздуха и в износени водоразпределителни системи, когато водата контактува с повърхността на тръбите.
В повърхностните води желязото вече е окислено до тривалентно състояние и освен това е част от органични комплекси и железни бактерии. Подходът за пречистване на такава вода от желязо е различен.
Ако водата съдържа само тривалентно желязо под формата на суспензия, което се случва в системи, захранвани от подземни води през водни кули, просто утаяване или механично филтриране върху филтри с размер на порите по-малко от 5 микрона е достатъчно.
За извличане на железно желязо и манган, разтворени във вода, първо е необходимо да ги окислим и да ги превърнем в неразтворима форма. За окисляване се използват въздушен кислород, хлор, озон, калиев перманганат. Частиците от окислено желязо и манган под формата на хидроксиди се филтрират върху гранулиран слой. Тази операция обикновено е свързана с механично филтриране на вода и може да се извърши върху традиционни товари от пясък, антрацит или чакъл. Ефективността им обаче е ниска, тъй като процесът на окисляване и образуване на люспи е доста дълъг.
2Fe 2+ + O2 + 2H + = 2Fe 3+ + 2OH
Такива материали започват да работят ефективно само след натрупването на слоеве железен хидроксид Fe (OH) 3 върху техните частици, който действа като катализатор за по-нататъшно окисляване.
Принципно нови продукти, които се появиха през последното десетилетие, са специални каталитични фуражи, които правят възможно извършването им обезвреждане и деманганизиране на водата . Те включват Бирма (Бирма), пиролузит, магнетит, Greensend (Manganese Greensand, MZ-10) и MTM и техните колеги с други имена, произведени от конкурентни фирми. Това са естествени материали, съдържащи манганов диоксид, например от типа пиролузит, или зеолити, в които се внася манганов диоксид с подходяща обработка. Когато водата, съдържаща железно желязо и поливалентен манган, преминава през слой от такива пълнители, желязото и манганът се окисляват и превръщат в неразтворим хидроксид, който се отлага върху фуража.
Greensend (Manganese Greensand, MZ-10) и неговият химичен аналог MTM са порести носители (зеолити), чиято структура съдържа манган. Greensand (в превод от английски - зелен пясък) е глауконитов минерал. Manganese Greensand е натриев глауконит (NaZ), предварително обработен с разтвор на манганов хлорид, който необратимо се абсорбира от зеолита.
При последващ контакт с разтвор на калиев перманганат на повърхността на частиците се образува слой от висши манганови оксиди:
В тази форма мангановият зеолит служи като източник на кислород, който окислява железните и мангановите йони до тривалентни. В окислено състояние желязото и манганът се утаяват под формата на неразтворими хидроксиди: