" 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/
Хлорное железо - неорганическое вещество, соль соляной кислоты и железа (III). Правильное название - хлорид железа (III), трихлорид железа с формулой FeCl3.
Получают соединение различными способами, в том числе экономически дешевым методом - из отходов при производстве хлорида титана и хлорида алюминия.
Свойства
Темные кристаллы с красновато-коричневым металлическим блеском, которые на воздухе быстро приобретают ржаво-коричневый цвет. Очень гигроскопичные, легко растворяются в воде, образуют несколько видов кристаллогидратов. Самый востребованный из них - железо хлорное 6-водное FeCl3 ∙ 6H2O. Растворение в воде сопровождается выделением тепла. Реактив растворяется в спиртах, ацетоне. При нагревании теряет часть хлора, превращаясь в хлорид двухвалентного железа.
Трихлорид железа обладает окислительными свойствами, вступает в реакции с медью и другими металлами, йодоводородом, оксидом железа (III), некоторыми хлоридами металлов. Качественной реакцией на реагент является реакция с фенолом. Несколько капель FeCl3 окрашивают раствор фенола в фиолетовый цвет.
Меры предосторожности
Хлорид железа (III) не горит и не взрывается. В тоже время он опасен для кожи, органов дыхания, глаз, вызывает прижигание слизистой желудочно-кишечного тракта. При работе следует использовать респираторы, очки, резиновые перчатки . Если работать с реактивом без перчаток, то он въедается в кожу и очень плохо смывается. При чувствительной коже или склонности к аллергическим реакциям контакт может вызвать зуд, раздражение и даже химический ожог.
Попадание брызг в глаза приводит к химическому ожогу. Если это произошло, следует немедленно их промыть и обратиться к врачу. Очень опасно проглатывание хлорного железа. Рабочее место должно быть оборудовано вентиляцией, так как вдыхать пары опасно.
Перевозить реактив можно любым видом транспорта. Хранят его в прохладных складах без отопления, без доступа солнечных лучей, в герметичной таре, защищающей от контакта с воздухом.
Раствор трихлорида железа коррозионно активен, поэтому его хранят в стойких к коррозии емкостях.
Применение
В продажу хлорное железо поступает в виде твердого вещества и в виде раствора. В магазине «ПраймКемикалсГрупп» вы можете купить 6-водное хлорное железо в виде кусков или кристаллов, оптом и в розницу. Есть скидки, возможность самовывоза и доставка.
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.
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
Преобладающее количество производимого хлорного железа используется для очистки промышленных и сточных вод.
Проблема очистки промышленных и сточных вод является одной из важнейших задач охраны окружающей среды. Коагуляция - один из распространённых методов очистки сточных вод. Сущность метода коагуляции заключается во взаимодействии веществ, загрязняющих стоки, с минеральными коагулянтами. В качестве коагулянтов чаще всего используют хлорное железо , которое в результате гидролиза образует малорастворимый гидроксид железа Fe(OH) 3 . В процессе образования данного гидроксида захватываются неорганические и органические примеси с образованием рыхлых хлопьев, которые можно легко удалить из очищаемых стоков.Образующиеся хлопья размером 0,5-3,0 мм и плотностью 1001-1100 г/л имеют очень большую поверхность с хорошей сорбционной активностью. В процессе их образования и седиментации в структуру включаются взвешенные вещества (ил, клетки планктона, крупные микроорганизмы, остатки растений и т. п.), коллоидные частицы и та часть ионов загрязнений, которые ассоциированы на поверхности этих частиц.Высокая скорость осаждения хлопьев гидроксида обуславливает преимущество хлорного железа перед сернокислым алюминием. Процесс осаждения шлама при помощи хлорного железа протекает быстрее и глубже, кроме того, хлорное железо благоприятно влияет на биохимическое разложение шлама. Расход хлорного железа составляет 30 г на куб. метр сточных вод.Химическая очистка сточных вод уменьшает содержание нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%.
При проведении очистки сточных вод микроорганизмы и ядовитые соединения, содержащиеся в водах, разрушаются гипохлоритом натрия .
Гипохлорит натрия можно использовать для обработки сточных вод, содержащих соли аммония, фенольные соединения, ртуть. Степень очистки достигает 99,9%.
В результате проведенных исследований эффективности применяемых в пищевой промышленности дезинфицирующих средств гипохлорит натрия был оценен как наиболее эффективный и экономичный продукт. Он показал высокую эффективность воздействия на практически все виды растительных клеток, спор и бактерий. Обычно используют раствор с содержанием 30 - 40 мг/л активного хлора.
Хлорное железо применяют также в качестве катализатора в процессах органического синтеза, окисления нефтяных битумов, при получении термостойких смол. Он является энергичным хлорирующим агентом, поэтому может использоваться для избирательного извлечения отдельных компонентов руд.
Водные растворы хлорного железа обладают мягкими травильными свойствами, поэтому их применяют для травления печатных плат, медной фольги и металлических деталей перед нанесением гальванических покрытий.
Хорошо известно применение хлорного железа в качестве добавки к портландцементу для ускорения процесса схватывания. Водоцементное отношение (В/Ц) рекомендуется в пределах 0,4 - 0,5. Добавка хлорного железа позволяет повышать значение В/Ц. Добавка хлорного железа повышает прочность бетона.
Технические характеристики раствора хлорного железа.
1. Массовая доля хлорного железа - не менее 40 %;
2. Плотность раствора при 20 °С - не менее 1,41 г/куб. см;
3. Массовая доля хлористого железа - не более 1 %;
4. Массовая доля нерастворимых в воде веществ - не более 2 %;
