يوجد الحديد في الماء على شكل أيونات ثنائية التكافؤ وثنائية التكافؤ. كيف تنظف الشرب والسوائل التقنية من هذه الملوثات؟ مشكلة ملحة لعائلة عادية ومشروع كبير. ضع في اعتبارك الأسباب التي تعتمد عليها قابلية ذوبان الحديد في الماء ، وأشكال الملوثات ، وطرق إزالة المركبات الحديدية.
لماذا ماء الصنبور أصفر وبني؟
مركبات الحديد تعطي الماء لونًا مصفرًا ، وغالبًا ما يكون هناك مذاق غير سار ، يمكنك ملاحظة التلوث على شكل رقائق بنية. هذه الظواهر هي تدهور الخواص الحسية لمياه الشرب. تغيير اللون هو ما يهتم به مستهلكو المياه أولاً وقبل كل شيء. بالإضافة إلى ذلك ، هناك آثار على صحة الإنسان. يؤثر استهلاك مياه الصنبور ذات النوعية الرديئة ، والتي تحتوي على الحديد ، بشكل سلبي على حالة الكبد والأسنان والجهاز الهضمي بالكامل والجلد والشعر.
قابلية الذوبان في الماء لا تفسر فقط من خلال تفاعل المركبات الحديدية من تكوين الصخور مع مواد أخرى في الطبيعة. يرتفعتركيز Fe2 +و Fe3 +أيونات بسبب عملية التآكل التي تحدث باستمرار في أجهزة الإمداد بالمياه والأنابيب المصنوعة من سبائك الحديد. أصبحت خطوط الأنابيب غير صالحة للاستعمال تدريجياً ، وتتغير خصائص المنتجات ، التي تم استخدام الماء مع خليط من الحديد في إنتاجها.
ما هي قابلية ذوبان الحديد في الماء؟
العنصر الكيميائي ، الذي أطلق عليه الاسم اللاتيني Ferrum ، هو ثاني أكثر العناصر وفرة في قشرة الأرض بعد الألومنيوم. بكميات كبيرة على هذا الكوكب توجد رواسب من الحديد البيريت أو البيريت (صيغته هي FeS2). توجد مركبات فيرو في الصخور ذات الأصل البركاني والرسوبي على شكل الهيماتيت والمغنسيت وخام الحديد البني.
مادة الحديد البسيطة هي معدن مطيل رمادي فضي ، غير قابل للذوبان في الماء. الأكاسيد والهيدروكسيدات والعديد من أملاح الحديد أيضًا لا تتفاعل مع الماء. تتم مناقشة قابلية ذوبان الحديد O في الماء فيما يتعلق بقدرته على الأكسدة إلى أكسيد الحديديك. عندما نتحدث عن محلول مائي من الحديد O ، فإنها تعني محتوى الأيونات الحديدية. في بعض مصادر المياه ، يصل هذا الرقم إلى 50 ملليغرام أو أكثر لكل 1 لتر. هذا تركيز عالٍ ، يجب تنقية مياه الشرب.
كيف يدخل الحديد في المياه الطبيعية؟
يؤدي التعرية الفيزيائية والكيميائية إلى تكسير وانحلال وتدمير الصخور المحتوية على مركبات الحديد. نتيجة لردود الفعل التي تحدث فيالطبيعة ، يتم تحرير الأيونات Fe2 +و Fe3 +. إنهم يشاركون بنشاط في عمليات الأكسدة والاختزال. يتأكسد الأيون ثنائي التكافؤ ، ويتبرع بإلكترون ، ويصبح مشحونًا ثلاث مرات. ذوبان الحديد في الماء هو وجود الكاتيون Fe2 +. نتيجة للتفاعلات التي تحدث في المحلول ، يتم الحصول على أملاح مختلفة. من بينها قابل للذوبان ، مثل الكبريتات ، وغير قابل للذوبان (كبريتيد ، كربونات). عندما تكون هذه المياه خالية من الحديد ، يصبح الشكل القابل للذوبان غير قابل للذوبان ، وتتشكل الرقائق التي تترسب. يتأكسد الحديدوز إلى ثلاثي التكافؤ في وجود الأكسجين أو عوامل مؤكسدة أخرى (أوزون ، كلور).
تحولات الأيونات تؤدي في النهاية إلى ظهور الصدأ البني المقاوم لمزيد من الأكسدة ، ويمكن تمثيل تركيبته الشرطية على النحو التالي: Fe2O3 • nH2O. جزيء Fe3 +هي جزء من المواد العضوية وغير العضوية المعقدة الموجودة في المياه السطحية.
هل محتوى المركبات الحديدية في المياه الطبيعية هو نفسه؟
تركيزات عنصر كيميائي وأنواع الحديد في الماء تعتمد على التركيب الصخري لقشرة الأرض وحالة المصادر المختلفة. مركبات الحديد ثنائية التكافؤ وثلاثية التكافؤ ، والأشكال العضوية مثل بكتيريا الحديد والمواد الغروية (القابلة للذوبان وغير القابلة للذوبان) قد تكون موجودة في نفس الوقت.
إذا كان هناك رواسب من خامات الكبريتات ، فمن المرجح أن الحديد سيكون موجودًا بتركيزات عالية. الذوبان في الماءتزداد المركبات الحديدية مع ارتفاع درجة الحرارة بالقرب من مناطق النشاط البركاني. يكون محتوى الحديد في الأنهار والبحيرات أعلى إذا كان هناك تصريف لمياه الصرف من المصانع المعدنية والكيميائية.
كيفية تنقية المياه من الحديد؟
يتم استخدام طرق الكاشف وغير الكاشف لإزالة المركبات الحديدية. أساس معظم العمليات هو أكسدة أيون ثنائي التكافؤ إلى كاتيون ثلاثي التكافؤ. وهي تفعل الشيء نفسه مع الشوائب الأخرى في الماء - يتم تحويلها إلى مركبات غير قابلة للذوبان وإزالتها باستخدام مرشح. يتم تشغيل معظم المنشآت الصناعية على هذا المبدأ.
ما هي قابلية ذوبان الحديد في الماء ، ويتم تحديدها باستخدام الأدوات. ثم تتم إزالة الحديد باستخدام الكواشف الكيميائية: الأكسجين ، الكلور ، الأوزون ، برمنجنات البوتاسيوم ، بيروكسيد الهيدروجين. تحدث تفاعلات الأكسدة الكيميائية ويتم الحصول على راسب غير قابل للذوبان. لا يمكن تصفيته فحسب ، بل يمكن إزالته أيضًا بعد الترسيب عن طريق الصب (استنزاف المياه النظيفة من الرواسب). أثناء المعالجة بالأوزون والكلور ، يحدث التطهير (التطهير) في وقت واحد. يُعتقد أن استخدام الأوزون طريقة واعدة أكثر ، لأن الكلور خطر على صحة الإنسان.
ما هي طرق إزالة الحديد من كميات صغيرة من الماء؟
في المنزل ، يمكن استخدام بيروكسيد الهيدروجين وبرمنجنات البوتاسيوم من الكواشف المذكورة أعلاه. كيف تنقي الماء من الحديد إذا أردت الحصول على كمية قليلة في وقت قصير؟ عندما يضاف البيروكسيد إلى الماء ،رقائق الرواسب. من الضروري الانتظار حتى تستقر في قاع الحاوية وتصريف الماء ، أو تمريرها عبر مرشح إبريق عادي. هذه المياه النقية مناسبة للشرب والطبخ.
فيما يتعلق بالأشكال العضوية للحديد ، فإن الطرق المذكورة أعلاه غير فعالة. هذه الكواشف المذكورة أعلاه لا تستقر الجسيمات الغروانية بالسرعة الكافية.
التبادل الأيوني والحفز - طرق إزالة الحديد المائي
هناك منشآت مستقلة تعمل على مبادئ الحفز ، التبادل الأيوني. الأجهزة تستخدم لتنقية المياه في المنشآت الصناعية الصغيرة والبيوت.
يتم إزالة الحديد بالطريقة التحفيزية باستخدام ردم خاص ينتج من المواد الخام الطبيعية والاصطناعية. مرشح تأجيل الماء عبارة عن وعاء معدني. يتم وضع الردم بالداخل وتمر المياه من خلاله. المادة عبارة عن محفز لأكسدة الحديدوز وتحويله إلى حالة غير قابلة للذوبان من أشكال مختلفة.
في إزالة الحديد بالتبادل الأيوني ، تُستخدم المبادلات الكاتيونية ، التي يتم الحصول عليها من راتنجات التبادل الأيوني ، مثل الزيوليت (المعدني). في السنوات الأخيرة ، تم إطلاق إنتاج المنتجات الاصطناعية لإزالة الحديد المائي عن طريق التبادل الأيوني.
لماذا نحتاج إلى بديل للكواشف؟
المواد الكيميائية تستخدم لفترة طويلة في حالة وجود هذه النجاسة الضارة - الحديد في الماء. تختلف أنواع الحديد ، لذلك عليك البحث عن أفضل الحلول ، وهي طريقة مناسبة لتنقية المياهمن مصدر محدد تم من أجله إنشاء أشكال وتركيزات الحديد.
الكلور شيء من الماضي ، هذه الطريقة تؤثر سلبا على جودة المياه والصحة العامة. إن تهوية أو إثراء الماء بالهواء طريقة خالية عمليا من العيوب. يمر الأكسجين عبر الماء ، ويتأكسد الحديد ، ويمكن إزالة الرقائق المترسبة غير القابلة للذوبان عن طريق الترشيح أو الترسيب.
تتم إزالة الحديد بدون كواشف كيميائية - باستخدام الطريقة الكهروكيميائية. يتم غمر قطبين كهربائيين في وعاء به ماء لتنظيفه. القطب السالب - الكاثود - يجذب ويحمل أيونات الحديد موجبة الشحنة ، مهما كان شكلها. طريقة أخرى غير كاشفية هي استخدام أغشية خاصة.
كل من الطرق المذكورة أعلاه ليس لها مزايا فقط ، ولكن أيضًا عيوبها. يعتمد اختيار الطريقة على الشكل الذي يوجد به الحديد في الماء.
