Качественные реакции на железо (III). Обезжелезивание Реагенты железа

Известен людям еще с древности: старинные предметы быта, выполненные из этого материала, ученые приписывают к IV тысячелетию до нашей эры.

Жизнь человека невозможно представить без железа. Считается, что железо используется для промышленных нужд чаще, чем другие металлы. Из него изготавливают важнейшие конструкции. Также железо в небольших количествах содержится в крови. Именно содержание двадцать шестого элемента окрашивает кровь в красный цвет.

Физические свойства железа

В кислороде железо горит, образуя оксид:

3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄.

При нагревании железо может реагировать с неметаллами:

Также при температуре 700-900 °С вступает в реакцию с водяным паром:

3Fe + 4H₂O = Fe₃O₄ + 4H₂.

Соединения железа

Как известно, у оксидов железа есть ионы с двумя степенями окисления: +2 и + 3. Знать это крайне важно, ведь для разных элементов будут проводиться совершенно разные качественные реакции.

Качественные реакции на железо

Качественная реакция нужна для того, чтобы без труда можно было определить присутствие ионов одного вещества в растворах или примесях другого. Рассмотрим качественные реакции двухвалентного и трехвалентного железа.

Качественные реакции на железо (III)

Определить содержание ионов трехвалентного железа в растворе можно с помощью щелочи. При положительном результате образуется основание - гидроксид железа (III) Fe(OH)₃.

Гидроксид железа (III) Fe(OH)₃

Полученное вещество нерастворимо в воде и имеет бурую окраску. Именно бурый осадок может свидетельствовать о наличии ионов трехвалентного железа в растворе:

Fe­Cl₃ + 3NaOH = Fe(OH)₃↓+ 3Na­Cl.

Также определить ионы Fe(III) можно с помощью K₃.

Раствор хлорида железа смешивают с желтоватым раствором кровяной соли. В результате можно увидеть красивый синеватый осадок, который и будет свидетельствовать о том, что в растворе присутствуют ионы трехвалентного железа. вы найдете зрелищные опыты на изучение свойств железа.

Качественные реакции на железо (II)

Ионы Fe²⁺ вступают в реакцию с красной кровяной солью K₄. Если при добавлении соли образуется синеватый осадок, то эти ионы присутствуют в растворе.

Сульфат железа - химическое вещество, представляющее собой соль серной кислоты и 2-х валентного железа. При объединении с семью молекулами воды образовывается соединение, которое в быту называют железным купоросом.

Это химическое соединение также имеет другие различные названия, под которыми оно продается и используется в разных областях - сернокислое железо, железный купорос, железная соль серной кислоты, железа(II) тетраоксосульфат, железо(II) сернокислое.

В природе сульфат железа имеет аналог - минерал, который называется мелантерит.

Сульфат железа был открыт человечеством очень давно, способы его применения содержатся в древнегреческих текстах полуторатысячной давности. Сегодня его применяют в различных областях промышленности, медицины, ветеринарии, сельского хозяйства. Сфера его использования в различных производствах чрезвычайно широка, поэтому ниже приведем те области, где он применяется очень часто, а его замена на иные аналоги ухудшает качество лекарства или изделия.

Качественные характеристики сульфата железа

Качество сульфата железа определяется согласно норм, устанавливаемых ГОСТом 6981-084 Относительно физико-химических характеристик для промышленно изготовленного сульфата железа для 1-го сорта массовая доля:

• сульфата железа должна составлять не менее 52%;
• свободной серной кислоты должна составлять не более 0,3%;
• веществ, которые не растворяются в воде, не должна превышать 0,2%.

Для второго сорта массовая доля:

• сульфата железа должна составлять не меньше 47%;
• свободной серной кислоты должна составлять не более 1%;
• веществ, которые не растворяются в воде не должна превышать 1%.

Применение в сельском хозяйстве

В сельском хозяйстве сульфат железа применяют для:

• химической мелиорации различных почв;
• для уничтожения лишайников и мхов;
• как препарат успешно уничтожающий споры различных грибков;
• для борьбы с слизнями и другими вредителями садовых и лесных насаждений;
• лечения растений, заболевших хлорозом.

Также в сельхоз хозяйствах сульфат железа применяют для увеличения продуктивности наращивания зеленой массы, поскольку вещество является одной из составных частей многих окислительных ферментов, которые играют важную роль в процессах дыхания растений. Применяют железный купорос в качестве удобрения при недостатке железа в почвах.

Хорошие результаты дает внекорневая подкормка смородины и клубники водным раствором сульфата железа, приготовленным из расчета от пяти до десяти граммов препарата на десять литров воды.

Часто железный купорос применяют в комплексе с органическими удобрениями, внося в грунт смесь из ста граммов сульфата железа и десяти килограммов органики.

Хорошо знают полезные качества сульфата железа те, кто занимается виноградарством. Весенние опрыскивание раствором этого вещества грунта вокруг виноградных лоз уничтожает грибки и бактерии, а воздействие на сами лозы замедляет развитие почек, что помогает растению легче перенести ранние заморозки. Обрабатывают железным купоросом и черенки лоз - они лучше приживаются и прорастают.

Нельзя обрабатывать раствором железного купороса листья виноградных лоз - раствор может вызвать ожоги.

Применяют сернистокислое железо и для обработки семечковых садовых деревьев, чтобы уничтожить вредные лишайники и мхи, насекомых. Для этого готовят раствор из расчета 500 грамм купороса на десять литров воды. Для кустарников, а также для косточковых культур концентрация несколько ниже - триста грамм на десять литров воды.

Важно запомнить, что нельзя допускать обработок железным купоросом, если проводилась обработка известью - в этих случаях применяют медный купорос.

Эффективен сульфат железа при лечении хлороза - для этого в почву вокруг лозы вносят раствор из расчета грамм железного купороса, двадцать грамм аскорбиновой или лимонной кислоты на десять литров воды. Для борьбы с хлорозом гортензий, других цветов используют раствор из тридцати грамм сульфата железа на десять литров воды и опрыскивают заболевшие растения в перерывом в шесть дней до полного выздоровления.

Используют сернокислое железо и в ветеринарии. При выпаивании поросят и телят.

Применение сульфата железа в медицине

В фармацевтике препараты с применением сульфата железа относят к двум клинико-фармакологическим группам:

• стимуляторы гемопоэза;
• препараты, содержащие микро- и макроэлементы.

Применяют для лечения железодефицитных анемий, как антианемические лекарства при недоставке железа для нормального процесса создания миоглобина, гемоглобина, некоторых ферментов в органах кроветворения для стимулирования эритропоэза.

Сульфат железа в медицине применяют с глубокой древности. Его использовали для лечения «бледной немочи» на Руси, древнегреческий врач Мелампас лечил им наследного принца Ификласа Тезалия полторы тысячи лет тому назад, Ибн-Сина применял для борьбы с патологической худобой и для улучшения цвета кожи лица, как укрепляющее средство при водянке рекомендовал Парацельс. В начале XIX века лучшим средством для лечения «бледной немочи», малокровия, общей слабости считались Блодиевые пилюли, предложенные французским врачом Pierre Blaud - они состояли из сульфата железа и карбоната калия.

Сегодня препараты с сульфатом железа применяют при таких заболеваниях, как

• дефицитная анемия;
• период грудного кормления;
• секреторная недостаточность при хроническом гастрите;
• период активного роста;
• беременность;
• неполноценное питание;
• после резекции желудка;
• язва двенадцатиперстной кишки;
• язва желудка;
• недоношенность у детей;
• снижение сопротивляемости организма;
• кровотечения и кровопотери.

Хотя препараты сульфата железа продаются в аптеках без предъявления рецепта, все-таки существуют некоторые ограничения по их использованию. Среди противопоказаний:

• гемохроматоз;
• гиперчувствительность;
• гемосидероз;
• поздняя порфирия кожи;
• талассемия;
• хронический гемолиз;
• заболевания ЖКТ, нарушающие всасывание железа;
• сидеробластная анемия;
• гемолитическая и апластическая анемия;
• различные анемии, которые не связаны с недостатком железа.

Препараты назначают больным, особенно детям, в дозировках с учетом перерасчёта на активное железо.

Лекарства с сульфатом железа запрещается назначать при частых гемотрансфузиях.

Лекарства с использованием железа представлены в таблице.

Интересно отметить, что свойства сульфата железа относительно улучшения процессов переноса кислорода кровью в мышцы вызвали интерес к этому веществу со стороны спортивных медиков. Однако, тщательное изучение спортивных результатов атлетами, употреблявшими препарат как пищевую добавку, не выявили его эффективности.

Использование сульфата железа в строительстве

Это химическое вещество исстари применяли для увеличения долговременности деревянных построек.

Начиная с античных греков люди искали материалы, которые помогали бы защитить древесину домов от гниения. Они покрывали их растительными маслами, затем различными красками и лаками. Эффект, в лучшем случае, был не долговременным. Краски и лаки отшелушивались и в этих местах быстро начинали развиваться процессы гниения.

Много более эффективным оказался путь уничтожения бактерий и грибков, разрушающих древесину при помощи различных химических веществ. Сегодня такой метод называется биоцидным. В его основе - пропитка древесины импрегнантами (антисептическими растворами) Среди наиболее эффективных импрегнантов - железный купорос.

Для защиты древесины раствор железного купороса:

• наносят на деревянные поверхности малярными кистями;
• наносят на деревянные детали при помощи распыления распылителем;
• деревянные конструкции погружают в раствор сульфата железа полностью, при этом для повышения эффективности производят их прогревание в растворе.

Еще больший позитивный эффект дает промышленное обрабатывание сернокислым железом деревянных конструкций. Его выполняют одним из ниже приведенных методов:

• пропитывают раствором сульфата железа в автоклавах;
• при помощи диффузионной пропитки, в ходе которой на деревянные детали наносят слой пастообразного материала, который содержит сернокислое железо, постепенно поникающее в материал полностью пропитывая его структуру.

В сельских местностях скандинавских стран и по сегодня применяют старинный специальный состав для окрашивания домов и заборов с целью их защиты от гниения на основе сульфата железа. В состав входят:

• вода 9 литров;
• купорос железный - 1,56 килограмма;
• мука - 0,72 килограмма;
• известковый пигмент сухой - 1,56 килограмма;
• соль - 0,36 килограмма.

В муку постепенно вводят 1/3 части воды и размешивают до получения клейстера, который процеживают и затем нагревают постоянно тщательно размешивая, а затем вводят соль, известковый пигмент и железный купорос - после их полного растворения добавляют остаток воды, предварительно нагрев его.

В случае желания придания краске какого-либо цвета - в неё добавляют соответствующие пигменты. Краску на деревянные поверхности наносят без грунтовки и в два слоя. Расход краски при этом составляет 0,3 килограмма на квадратный метр. Минимальный срок эксплуатации таких поверхностей при атмосферных условиях Норвегии, северных областей Финляндии - двадцать лет.

К достоинствам пропиток на основе сульфата железа строители относят его хорошую водорастворимость (в холодной воде можно приготовить 25% раствор, в горячей - 55%), а также то, что такие растворы не корродируют железные детали.

При применении растворов сульфата железа в качестве антисептика техника безопасности требует выполнения всех работ в резиновых перчатках и в респираторе.

В России был изобретен и забинтован метод изготовления древесно-волокнистых и древесно-стружечных плит для строительной и мебельной промышленности из древесных материалов, содержащих целлюлозу и лигнин путем их поэтапной обработки. На одном из этапов основным элементом сложной технологии выступает такой модифицирующий агент, как сульфат железа, который вводят в разогретую паром древесную массу при t=190°C, а затем прессуют в плиты при t=190°C.

Поскольку в данном методе не используются вещества фенольной природы - получаются экологически безопасные плиты повышенной прочности, не подверженные процессам гниения и не выделяющие при эксплуатации формальдегидов. Такие плиты также просты в обработке, влагоустойчивы, мало горючи.

Модифицирующая добавка из сульфата железа одновременно значительно повышает прочность плиточного материала, укорачивает время, нужное для изготовления плит. В строительной промышленности сульфат железа применяют и при изготовлении клинкерных смесей, сухих штукатурок, цементов для удаления ионов шестивалентного хрома.

Применение железного купороса в мебельной промышленности

Протравливание древесины выполняет функцию не только защиты, но и придание ей нового этетического вида. Получаемый в результате цвет изделия из дерева зависит от вида древесных пород. Так при протравливании сульфатом железа:

• в концентрации от 0,5% до 2% древесина дуба окрашивается в темный, почти черный цвет;

• в концентрации от 2% до 4% древесина бука приобретает коричневый цвет;
• в концентрации 4% древесина березы приобретает желто-коричневый цвет;
• в концентрациях от 2% до 4% древесина сосны приобретает серо-коричневый цвет.

Применение сульфата железа в легкой промышленности

В этой области экономики применяют сульфат железа - один из основных компонентов технологии в производстве чернил, протравливания тканей, окрашивания изделий из кожи.

Еще в пятнадцатом веке во Франции был разработан метод окрашивания кожи для книжных переплетов составом на основе сульфата железа и галловых орешков с содой. Таким образом, добивались получения тонкой кожи равномерно окрашенной в темно-серый цвет. В основе крашения при помощи сернокислого железа лежит химический процесс окисления природных таннидов, входящих в состав кожи, в результате чего образуются окрашенные соединения, не растворяющиеся в воде. К недостаткам этого старинного метода можно отнести повреждаемость минеральной солью более тонких участков в случае неравномерной выделки кожи.

Появление в XIX синтетических красителей и бурное последующее развитие этой области химической промышленности не привело к вытеснению сульфата железа из технологии окрашивания кожи.

Оказалось, что такие красители без применения зарекомендовавшего себя сульфата железа во многих случаях, особенно при обработке хромовой кожи, приводит к неравномерности окрашивания, визуально резко выявляет ранее незаметные дефекты. Сульфат железа оказался незаменим при производстве высококачественных кож.

Использование железного купороса при изготовлении красок

Сернокислое железо применяют при производстве синтетических железооксидных пигментов, которые обуславливают цвет красок.

Путем реакции между кальцинированной содой и железным купоросом в присутствии кислорода воздуха (иногда заменяют бертолетовой солью) получают пигмент «марс желтый». Этот синтетический пигмент применяют для изготовления художественных красок и материалов для покраски древесины. Приготовленный в соотношении 1:8 с наполнителем такой пигмент называется «синтетической охрой».

Пигмент «марс красный». Его термическим способом получают из сульфата железа. Сперва железный купорос обезвоживают, подвергая его нагреву до 400°С, а затем прокаливают при температурных режимах в диапазоне от 700°С до 825°С. Оттенки полученного пигмента зависимы от качества технологии изготовления и могут быть от оранжево-красного до пурпурного и малинового, от розового до сиреневых оттенков. Цвет определяется размером м формой получаемых кристаллов пигмента, для светлых цветом размер составляет от 0,35 мкм до 0,45 мкм, а у темных оттенков - 2,5 мкм. У светлых цветов кристаллы имеют игольчатую форму частиц, а у темных - пластинчатую.

Пигмент «марс красный» очень востребован - его используют для производства различных эмалей и красок, окрашивания пластмасс, бумаги, линолеума. Обезвоживание железного купороса и его прокаливание выполняют во вращающихся печах.

Цвет получаемого пигмента также зависим от температур при изготовлении. При температурах от 700°С до 725°С получают пигменты, имеющие желтоватый оттенок, при температурах от 725°С до 825°С получают пигменты, имеющие синеватый оттенок.

Получать различные оттенки при изготовлении пигментов на основе сульфата железа можно и введением добавок, например, применение хлорида натри придает фиолетовый оттенок получаемому пигменту.

Пигмент "марс коричневый" производят из сульфата железа методом его осаждения в присутствии сульфата марганца аммиаком. Образовавшийся осадок отделяют и затем в щелочной среде окисляют воздухом, промывают, высушивают с последующим прокаливанием при температурах от 180°С до 200°С.

Применение сульфата железа при воронении стали

Воронение стали - это технологический процесс получения на поверхности стали оксидной пленки, которая не только защищает сталь, но и придает ей красивый вид. Процесс воронения производят в кислотных или же щелочных растворах, в состав которых входит сульфат железа.

Желая получить пленку голубоватого оттенка, применяют такой раствор:

• сульфат железа - 30 килограмм;
• соляная кислота - 30 килограмм;
• азотно-кислая ртуть - 30 килограмм;
• спирт этиловый - 120 килограмм.

Раствор нагревают до 20°С и обрабатывают в нем стальное изделие в течение двадцати минут.

При необходимости получить темно-красный оттенок воронения используют следующий раствор:

• сульфат железа - 3 килограмма;
• этиловый спирт - 3 килограмма;
• вода - 100 килограмм;
• азотно-кислая медь - 1,2 килограмма.

Раствор нагревают до 25°С и мягкой кистью смачивают поверхность стального изделия, дают высохнуть и смачивают снова. Процесс повторяют несколько раз до получения желаемого оттенка красного цвета.

При воронении с целью получения темно-красных оттенков иногда образуются ржавые пятна - их удаляют осторожно влажной кистью и раствор наносят снова.

Для закрепления на поверхности образовавшейся защитной пленки затем обрабатывают одним их 2-х методов.

1. Метод 1. Длительно промывают в поточной воде, а затем пять минут кипятят в растворе из трех килограммов мыла на сто литров воды.
2. Метод 2. Длительно промывают в горячей воде, а затем на 2 минуты погружают в нагретый до 70°С раствор бихромата натрия (12 килограмм на сто литров воды).

На заключительном этапе воронения стальное изделие высушивают, а затем тщательно смазывают каким-либо видом машинного масла.

Применение сульфата железа для окраски шерсти

Железный купорос применяют в процессах окрашивания шерсти, получаемой от овец, в качестве потравы, то есть для закрепления цвета окрашиваемой шерсти таким образом, чтобы после стирки изделия из неё не были подвержены линьке. К недостаткам этого метода, который использовался с давних времен, можно отнести приобретение изделием после обработки сульфатом железа немного желтоватого оттенка.

Применение сульфата железа в гальванопластике

В этой области промышленного производства сульфат железа применяют при изготовлении пресс форм и матриц. Точность размеров формы, отсутствие шероховатости при гальванопластике, в ходе которой полученные металлические копии отделяются от модели, служащей основой для осаждения металла, после завершения процесса играет очень большую роль. При этом важно, чтобы поверхность модели, слои, наносимые для выравнивания, имели токопроводящие свойства. Для выполнения эти технологических требований применяют сернокислые электролиты, в состав которых входит железный купорос. Процесс гальванопластики проводят под постоянным контролем.

Гальванопластика с применением сульфата железа - достаточно длительный процесс. Время осаждения толстых слоев металла может растянуться на несколько недель. Но время ожидания окупается высокими качествами получаемых поверхностей и соблюдением точности размеров.

Поверхности моделей перед нанесением электролитов тщательно моют и обезжиривают, а затем полностью высушивают.

Применение сульфата железа для изготовления чернил

Использование железного купороса для приготовления чернил - едва ли не самый старинный метод получения растворов для нанесения изображений на бумагу. В основе - процессы приобретения черного цвета при смешении растворов танинов и сульфата меди.

Сульфат железа - неотъемлемый компонент старинных составов для тайнописи, изображения. Надписи наносились на бумагу, полотно 1% раствором танина 0,1 М, а потом в нужный момент протирались 0,1 М раствором сульфата железа, и надпись становилась видимой.

Меры безопасности при работе с сульфатом железа

К сульфату железа не предъявляются особые меры в отношении пожаробезопасности. Это вещество относится к негорючим, оно не взрывоопасно. Однако по отношению к здоровью, оно представляет некоторую опасность при небрежном обращении.

Это химическое вещества относится к третьему классу токсичности, в котором объединены материалы умеренно опасные для здоровья человека.

При использовании сульфата не допускается превышение в воздухе рабочих зон аэрозолей сернокислого железа в концентрациях выше предельно допустимых, которая составляет 2 мг/м².

" статьёй . Ранее мы уже публиковали статью Обезжелезивание и деманганация воды , где описали основные способы, которыми можно достигнуть удаление железа из воды . В данной статье остановимся подробнее на очистке воды от железа без реагентов.

Примерно вот уже 10 лет практически для всех подземных вод, которые используются для нецентрализованного водоснабжения, удаление железа из воды — одна из самых насущных проблем. Железо в воде — достаточно большая, хоть и , проблема, так как железо достаточно быстро окисляется, и окрашивает в характерный рыжий цвет сантехнику, бельё при стирке, воду в кастрюле или стакане. Мало того, помимо такого неэстетичного проявления, железо очень быстро выводит из строя фильтры для получения питьевой воды.

Удаление железа из воды обычно сопряжено с такими действиями, как удаление марганца и удаление сероводорода. Марганец в воде — ещё большая проблема, чем наличие железа в воде. Хоть он и не несёт "рыжеватости", но является более опасным веществом. Марганец — это тяжёлый металл, который при превышении предельно допустимого количества в воде, помимо технических проблем, может приводить к разнообразным болезням. Сероводород — это также вредное вещество, но обычно этот газ находится в небольших количествах и мешает исключительно тем, что придаёт воде характерный неприятный запах тухлых яиц.

Безреагентное обезжелезивание воды — это наиболее экономически выгодный процесс удаления железа из воды. Основной принцип безреагентного обезжелезивания воды — это использование в качестве "реагента" кислорода воздуха. Второй наиболее известный элемент — это использование специального катализатора, на котором соединяются растворённое в воде железо и кислород.

Кислород воздуха попадает в воду в процессе аэрации воды либо находится там изначально — ещё со скважины, так сказать. Безреагентное обезжелезивание воды наиболее полно происходит в том случае, если в воде содержится избыток кислорода — то есть, кислорода хватает на всё железо. Соответственно, в зависимости от типа катализатора, стадию аэрации воды можно пропустить, если содержание железа в воде меньше определённой величины.

Но лучше всего, конечно, использовать аэрацию воды в любом случае — и окисление железа полнее, и не застанет врасплох внезапное изменение состава воды. Так, резкое повышение содержания железа может вызвать проскок железа, и может возникнуть впечатление, что обезжелезиватель перестал работать. Однако, если аэратор воды присутствует, то такого просто не может быть.

Ещё один малоиспользуемый, но тем не менее сильно повышающий эффективность обезжелезивния, элемент безреагентного обезжелезивания воды — это турбулизатор потока воды. Турбулизатор потока воды — это специальная вставка, которая даёт возможность наиболее полного смешивания кислорода воздуха и воды.

Самый известный этап безреагентного обезжелезивания воды — это катализатор для окисления железа. В качестве катализатора используются самые разнообразные вещества — и активированный уголь, и алюмосиликаты, и доломит и так далее и тому подобное. Катализаторы отличаются сроком действия — некоторые могут работать долго, десятки лет. А некоторые — 2-3 года.

Эта разница в сроке работы катализатора зависит от того, как сделан материал. Так, большинство катализаторов представляет собой инертный материал, который снаружи "побрызган" собственно активным веществом, которое даёт железу реагировать с кислородом воды и оседать в виде ржавчины.

Соответственно, катализатор такого "напылённого" типа работает лишь до того времени, пока активный слой не сотрётся — а катализатор очень часто (в зависимости от количества железа в воде) промывается, чтобы вымыть ржавчину. Гранулы материала трутся друг о друга — что, естественно, стирает активный слой. Соответственно, катализатор превращается в обычный уголь или песок за 2-3 года.

Катализаторы другого типа (которые, собственно, мы предлагаем) являются активным веществом от поверхности до самой глубины. И в процессе работы гранулы, конечно, истираются. Но катализатор остаётся катализатором и удаляет железо долгие годы.

Понятное дело, катализаторы первого типа дешевле. Но их нужно чаще менять. Катализаторы второго типа дороже — но и меняются они не в пример реже.

Итак, очистка воды от железа без реагентов — это не мистика, а реальность 🙂

По материалам http://stop-zalizo.a-water.info/

Обезжелезивание и деманганация воды. Как убрать железо из воды?

Обезжелезивание — удаление железа и марганца из воды — это сложная задача для быта и производства. Нет универсального метода на все случаи, который был бы при этом экономически оправдан на всех объектах. Если бы он был — мы бы все о нем знали. Однако, методов много и каждый из них применим в определенных пределах и, конечно, имеет свои недостатки. Большинство людей пишут мне: «Павел, железо в воде. Фирмы предлагают разные методы от 30 до 150 тысяч рублей. Кому верить? Что делать?»

Клапан управления обезжелезивателем

Сверху на фильтре устанавливают

Клапан управления представляет собой систему каналов, по которым движется вода, запорный механизм, направляющий воду по нужному на данном этапе цикла каналу и блок управления с электроприводом для автоматического клапана, либо ручку для ручного переключения режимов для ручного клапана управления.

Фильтры бывают трехцикловые для безреагентных обезжелезивателей, либо пятицикловые для реагентной промывки. Реагентная промывка — это не просто взрыхление загрузки, а пропускание через загрузку реагента (например, раствора перманганата калия) для более глубокой очистки загрузки и восстановления ее каталитических свойств.

Переключая режимы с помощью ручки, либо автоматически за счет электронного блока управления мы организуем промывку фильтра.

Во время промывки фильтра вода не поступает к потребителю, а выбрасывается в дренаж (канализацию).

Промывка происходит в несколько этапов, там есть свои важные нюансы. Рекомендую изучить

После завершения очередной промывки фильтр снова готов к работе. Загрузка фильтра при правильной эксплуатации обычно «живет» (работает) от 3-5 лет.

Окисление и фильтрация пиролюзитом (MnO2).

Этот метод прекрасно подходит для удаления небольшого количества двухвалентного железа Fe(OH)3 в простых условиях и для небольшого расхода воды. Высокий pH, отсутствие органики и сероводорода в воде — обязательные условия. Суть метода в том, чтo мы окисляем железо с помощью волшебного компонента загрузки фильтра без аэрации, без дозации, без озона, без реагентов — только обезжелезиватель с загрузкой: сорбент + пиролюзит .

Пиролюзит — это природный минерал. Диоксид марганца. Его применяют для производства батареек . Из него делают марганцовку (KMnO 4) и вообще он довольно широко применяется в химической промышленности. В водоподготовке пиролюзит MnO2 используется, как каталитический материал удаления железа, марганца, органический соединений, сероводорода, потому что пиролюзит является неплохим окислителем.

Пиролюзит в водоподготовке — материал уникальный. Почти все каталитические материалы сделаны с использованием пиролюзита:

BIRM — это легкий сложнопористый алюмосиликат с нанесением пиролюзита в качестве наружнего каталитического слоя. Идея — супер, но живет не долго и боится органики.

Greensand Plus — кварцевый песок с нанесением пиролюзита на поверхность крупиц. Работает только при постоянной дозации гипохлорита или промывке марганцовкой.

МЖФ, МСК, Pyrolox, Сорбент МС и множество других материалов — все это сделано с применением пиролюзита.

Обезжелезиватель на пиролюзите. Умягчитель — опция. Его может и не быть.

При этом пиролюзит — это минерал, содержащий 75-95% MnO2 , он поставляется гранулированным, подходящей фракции. Дешевый, но очень тяжелый. Для его промывки требуется быстрый поток воды. Чем больше диаметр колонны, тем больше требуется давление в системе для создания потока нужной скорости для ожижения загрузки.

Однако, пиролюзит можно использовать, как реагентную добавку к сорбенту МС для удаления без окисления небольшого количества железа и марганца. У Вас одна колонна — обезжелезиватель с загрузкой — сорбент + пиролюзит. Без реагентов. Без аэрации или другого вида окислителя. Эта система в некоторой степени уникальна. Никакой другой материал, кроме пиролюзита не способен годами окислять металлы растворенные в воде без активного окисления или реагентной регенерации. Потому что мы используем не продукты, содержащие пиролюзит (BIRM, Greensand, МЖФ и т.п.), а собственно, сам пиролюзит. В процессе эксплуатации он практически не расходуется, может немного «пылить» — давать серую воду — истираясь вымываться в водопровод в режиме фильтрации, но это касается не только пиролюзита, а всех вообще загрузок. Можно поставить угольный фильтр с картриджем на выходе, чтобы избежать попадания частиц пиролюзита в водопровод и я рекомендую устанавливать систему обратного осмоса для получения питьевой воды на кухне, т.к. при некоторых дополнительных условиях пиролюзит может отдавать марганец потребителю, возможно незначительное превышение ПДК.

Условия использования ПИРОЛЮЗИТА в качестве окислителя железа:

• Железо Fe(OH)2 <3мг/л
• Марганец Mn2+ <0,2мг/л
• pH >6,8
• Перманганатная окисляемость <2
• Сероводород < 0,005

Если данные условия соблюдаются — я рекомендую использовать колонну 1354 для получения до 1,5 куб м чистой воды в час. Промывку фильтра следует делать раз в несколько дней. В случае с ручным клапаном допустимо растянуть цикл для промывки раз в неделю.

Стоимость обезжелезивателя на пиролюзите

Ионный обмен (Умягчение)

Для удаления различных примесей из воды, в том числе растворенных металлов и органических соединений уже более 50 лет используют ионообменные смолы — катиониты и аниониты в различных комбинациях, требующие регенерации поваренной солью NaCl в таблетках.

Процесс удаления солей и металлов на ионообменных смолах называется умягчением . Изначально этот метод применялся и сейчас применяется в основном для удаления солей жесткости (соли кальция, магния). Однако, сейчас есть большой выбор ионообменных смол и для удаления железа, а так же органики.

Ионообменные смолы — это очень обширная тема. Мы говорим здесь исключительно о бытовой водоочистке и я буду сообщать только то, что следует знать о смолах в ключе нашей задачи — очистить воду в частом доме, либо на малом производстве от растворенных металлов.

Что же представляет из себя Смола? Это синтетические шарики, изготовленные из полимерных материалов. Они очень мелкие, их много, они похожи на мелкую икру минтая, щуки или на «тобико» — икру летучей рыбы. Мы, монтажники водоочистки, даже ради забавы называем смолу «икрой» на профессиональном сленге.

Суть процесса умягчения принципиально отличается от обезжелезивания . Смолы не окисляют и не переводят растворенные вещества в твердую форму для последующего фильтрования, а замещают («впитывают») растворенные вещества в воде на катионы натрия, который не придает воде такого свойства, как жесткость. Общая солевая насыщенность воды при этом остается неизменной или даже возрастает. Это зависит от типа растворенных веществ, которые забирает смола.

Исходя из вышесказанного возникает важный параметр ионообменных смол — ионообменная емкость смолы. Емкость смолы подобна емкости электрической батарейки. Есть запас натрия, который в процессе ионного обмена постепенно расходуется, тем самым снижается способность смолы забирать из воды растворенные вещества. Когда заканчивается натрий — заканчивается и очистка — вода проходит через толщу смолы не изменяя своих свойств.

Мы заранее рассчитываем работу умягчителя таким образом, чтобы сделать регенрацию (промывку) смолы раствором поваренной соли до наступления ощутимого снижения емкости. Этот период называется в водоочистке фильтроциклом. О расчете количества смолы, соли для регенерации, фильтроцикла читайте в статье об умягчении.

Такие мультикомпонентные загрузки, как Экотар, Экомикс, FeroSoft, АПТ-2, Ionofer c различными индексами А, В, С и т.д. предназначены для удаления ионным путем растворенных солей, металлов, органических соединений, а также широкого спектра других веществ: тяжелые металлы, ионы аммония, железоорганические соединения, фосфор, кальций, кремний и многие другие.

Как я уже сказал — смола регенерируется с помощью таблетированной поваренной соли NaCl, соль продается на всех строительных рынках, в магазинах сантехники, стоит примерно 7$ за 30кг мешок. Расход соли определяется в основном количеством удаляемых веществ.

В среднем около 1 мешка соли в месяц уходит на умягчение воды.

Обратный осмос.

Системы обратного осмоса — это принципиально иной метод очистки воды. Здесь мы имеем дело с фильтрованием воды сквозь мембрану. Грубо говоря это сетка, через которую проходят молекулы воды, но не проходят молекулы солей жесткости и растворенных металлов. При этом задержанные молекулы не образуют осадка на поверхности мембраны, а сразу же сливаются в дренаж (канализацию). В процессе фильтрации в обратном осмосе вода разделяется на два потока — пермеат (очищенная)и концентрат (грязная вода).

В среднем на 1 куб.м. очищенной воды мы получаем полтора куба концентрата, который надо куда-то сливать.

Системы обратного осмоса эффективны при удалении растворенных металлов и солей жесткости. Они не замещают одни вещества другими, как ионообенные смолы, а реально очищают воду от примесей, в этом огромное преимущество обратного осмоса. Но это, пожалуй, самый дорогой процесс очистки воды и по причинам целесообразности его реже всего используют для удаления растворенного железа и марганца.

Однако, при высоких содержаниях растворенного двухвалетного Fe2+ железа и низком pH<7 осмос может быть весьма эффективен для удаления 20 и выше мг, потому что молекулы железа гораздо крупнее пор мембраны — их легко фильтровать.

Рассказать друзьям

Качественные реакции на железо (III)

Ионыжелеза (III ) в растворе можно определить с помощью качественных реакций. Проведем некоторые из них. Возьмем для опыта раствор хлорида железа (III ).

1. III )– реакция со щелочью.

Если в растворе есть ионы железа (III ), образуется гидроксид железа (III ) Fe(OH) 3 . Основание нерастворимо в воде и бурого цвета. (Гидроксид железа (II ) Fe(OH) 2 . – также нерастворим, но серо-зеленого цвета). Бурый осадок указывает на присутствие в исходном растворе ионов железа (III ).

FeCl 3 + 3 NaOH = Fe(OH) 3 ↓+ 3 NaCl

2. Качественная реакция на ион железа ( III ) – реакция с желтой кровяной солью.

Желтая кровяная соль – это гексацианоферраткалия K 4 [ Fe ( CN ) 6 ]. (Для определения железа (II ) используют красную кровяную соль K 3 [ Fe ( CN ) 6 ]). К порции раствора хлорида железаприльемраствор желтой кровяной соли. Синий осадок берлинской лазури* показывает на присутствие в исходном растворе ионов трехвалентного железа.

3 К 4 +4 FeCl 3 = K Fe ) ↓ + 12 KCl

3. Качественная реакция на ион железа ( III ) – реакция с роданидом калия.

Вначале разбавляем испытуемый раствор – иначе не увидим ожидаемой окраски. В присутствии иона железа (III ) при добавлении роданида калия образуется вещество красного цвета. Это ‑ роданид железа (III ). Роданид от греческого "родеос" - красный.

FeCl 3 + 3 К CNS = Fe ( CNS ) 3 + 3 KCl

Берлинская лазурь была получена случайно в начале 18 века в Берлине красильных дел мастером Дисбахом. Дисбах купил у торговца необычный поташ (карбонат калия): раствор этого поташа при добавлении солей железа получался синим. При проверке поташа оказалось, что он был прокаленс бычьей кровью. Краска оказалась подходящей для тканей: яркой, устойчивой и недорогой. Вскоре стал известен и рецепт получения краски: поташ сплавляли с высушенной кровью животных и железными опилками. Выщелачиванием такого сплава получали желтую кровяную соль. Сейчас берлинскую лазурь используют для получения печатной краски и подкрашивания полимеров.

Оборудование: колбы, пипетка.

Техника безопасности . Соблюдать правила обращения с растворами щелочей и растворами гексацианоферратов. Не допускать контакта растворов гексацианоферратов с концентрированными кислотами.

Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.