Очистка воды от железа: химические и механические способы

Железо является вторым по распространенности металлом в природе, что обуславливает его большое содержание в воде. При контакте с другими металлами под воздействием воды, как электролита, оно способно разрушаться, что приводит к электрохимической коррозии. В его процессе, в зависимости от кислотности среды, образуются либо гидроксид железа трехвалентного Fe(OH)₃ и продукт его разложения FeO(OH), что и является ржавчиной, либо различные соли железа.

Помимо этого металл может содержаться в бактериальном, органическом, коллоидном видах, а также как двух- и трехвалентные ионы, то есть в свободном виде, что наиболее опасно — процесс ржавления (окисления) наступает не сразу, что делает сложным распознавание загрязнения воды.

Так как электрохимическая коррозия является окислительно-восстановительным процессом, а вода служит электролитом, избежать процесса коррозии невозможно. Поэтому необходимо очищать воду от избыточного содержания железа.

Способы очистки воды от железа

Существует множество способов избавления воды от избыточного содержания железа, которые можно разделить на химические и механические (физические). Суть всех способов заключается в избавлении воды от двухвалентного железа, то есть быстрого его окисления при помощи специальных реагентов или устройств (безреагентный способ), и дальнейшей очистки воды от осадка окисленного железа, если это требует метод.

Химические методы очистки

К данным методам относятся процессы быстрого окисления и осаждения железа при помощи окислителей и коагулянтов.

Хлорид железа FeCl₃

Эта соль железа является отличным коагулянтом, позволяющим в процессе гидролиза превратить свободное железо в гидроксид желез (III) Fe(OH)₃, который выпадает в виде осадков (рыхлые бурые хлопья). Данные хлопья являются хорошими сорбентами, при образовании которых вода очищается не только от железа, но и от различных природных загрязнений. Хлористое железо ускоряет процесс биохимического распада шлама. Данный коагулянт подходит для очистки сточных и природных вод. На один куб воды требуется лишь 30 г коагулята.

Озонирование

Заключается в окислении двухвалентного железа при помощи озона. Способ позволяет качественно обезжелезить и обеззаразить воду, но является самым дорогостоящим.

Хлорирование

Подразумевает окисление воды хлором при помощи специальных дозаторов. Требует соблюдение правильной дозировки хлорирования, так как хлор является токсичном и не должен быть в избытке.

Механические методы очистки

Данные методы являются безреагентными и не предполагают использование химических веществ для обезжелезивания воды. Если химикат все же используется, то не расходуется в процессе очищения. Используются фильтры с различными мембранами, избавляющие воду от железа и газов.

Отстаивание

Воду помещают в специальный бак и оставляют на некоторое время, в течение которого железо окисляется и выпадает в осадок.

Аэрация

Заключается в насыщении воды кислородом, благодаря чему ускоряется окисление железа. Является наиболее безопасным и эффективным. В зависимости от установок аэрация бывает эжекторная, безнапорная и напорная. Отличается данный метод экономичностью.

Катионы ионообменных смол синтетического происхождения

Суть данной очистки заключается в обмене ионов железа на ионы натрия при добавлении смол, являющихся катализатором, в воду. Метод не затратный, так как катализатор остается в неизменном виде и не заканчивается. Недостатком является появление в воде бактерий из-за появления пленки на поверхности.

Электромагнитный способ

Основан на применении электромагнитного поля при помощи магнитной катушки, позволяющей образовывать перекись водорода и стойкий оксид железа. Недостаток — слишком долгий процесс.

Первые два способа должны делаться с последующей фильтрацией для очищения воды от осадков и ржавчины. Фильтры бывают МЖФ (на основе железа, кремния и марганца) и BIRM (на основе алюмосиликата, покрытого оксидом железа и марганца).