آهن به صورت یون های دو ظرفیتی و سه ظرفیتی در آب وجود دارد. چگونه مایعات آشامیدنی و فنی را از این آلودگی ها پاک کنیم؟ یک مشکل فوری برای یک خانواده معمولی و یک شرکت بزرگ. دلایلی که حلالیت آهن در آب به آن بستگی دارد، اشکال آلاینده ها، روش های حذف فروترکیبات را در نظر بگیرید.
چرا آب لوله کشی زرد و قهوه ای است؟
ترکیبات آهن به آب رنگ زردی می بخشد، اغلب مزه ناخوشایندی دارد، می توانید آلودگی را به شکل پوسته های قهوه ای مشاهده کنید. این پدیده ها بدتر شدن خواص ارگانولپتیکی آب آشامیدنی است. تغییر رنگ همان چیزی است که مصرف کنندگان آب قبل از هر چیز به آن توجه می کنند. علاوه بر این، پیامدهایی برای سلامت انسان نیز وجود دارد. مصرف آب لوله کشی بی کیفیت که حاوی آهن است بر وضعیت کبد، دندان ها، کل دستگاه گوارش، پوست و مو تاثیر منفی می گذارد.
حلالیت در آب نه تنها با برهمکنش فروترکیبات حاصل از ترکیب سنگ ها با سایر مواد موجود در طبیعت توضیح داده می شود. بالا می رودغلظت یون‌های Fe
2+ و Fe3+ به دلیل فرآیند خوردگی که دائماً در دستگاه‌های تامین آب و لوله‌های ساخته شده از آلیاژ آهن رخ می‌دهد. خطوط لوله به تدریج غیر قابل استفاده می شوند، خواص محصولاتی که در تولید آنها از آب با مخلوط آهن استفاده شده است، تغییر می کند.
حلالیت آهن در آب چیست؟
عنصر شیمیایی که نام لاتین Ferrum را به آن داده اند، پس از آلومینیوم دومین عنصر فراوان در پوسته زمین است. در مقادیر زیادی در این سیاره رسوبات آهن پیریت یا پیریت وجود دارد (فرمول آن FeS2) است. ترکیبات فرو در سنگ هایی با منشاء آتشفشانی و رسوبی به شکل هماتیت، منیزیت، سنگ آهن قهوه ای یافت می شود.
ماده ساده آهن یک فلز نرم خاکستری نقره ای است که در آب نامحلول است. اکسیدها و هیدروکسیدها، بسیاری از نمک های آهن نیز با آب تعامل ندارند. حلالیت FeO در آب در ارتباط با توانایی آن برای اکسید شدن به اکسید آهن مورد بحث قرار می گیرد. وقتی صحبت از محلول آبی FeO می شود، منظور آنها محتوای یون های آهن است. در برخی منابع آبی این رقم به 50 میلی گرم یا بیشتر در هر لیتر می رسد. این غلظت بالایی است، چنین آب آشامیدنی باید تصفیه شود.
آهن چگونه وارد آبهای طبیعی می شود؟
فرسایش فیزیکی و شیمیایی منجر به خرد شدن، انحلال و تخریب سنگ های حاوی ترکیبات آهن می شود. در نتیجه واکنش هایی که درطبیعت، یون های Fe2+ و Fe3+ آزاد می شوند. آنها به طور فعال در فرآیندهای ردوکس درگیر هستند. یون دو ظرفیتی اکسید می شود، یک الکترون اهدا می کند و سه بار باردار می شود. حلالیت آهن در آب وجود کاتیون Fe2+ است. در نتیجه واکنش هایی که در محلول انجام می شود، نمک های مختلفی به دست می آید. از جمله آنها محلول، مانند سولفاتها، و نامحلول (سولفیدها، کربناتها). هنگامی که چنین آبی بدون آهن باشد، شکل محلول آن نامحلول می شود، پوسته هایی تشکیل می شود که رسوب می کنند. آهن آهن در حضور اکسیژن یا سایر عوامل اکسید کننده (ازن، کلر) به سه ظرفیتی اکسید می شود.
تغییر یون ها در نهایت منجر به ظاهر شدن زنگ قهوه ای مقاوم در برابر اکسیداسیون بیشتر می شود، ترکیب شرطی آن را می توان به صورت زیر نشان داد: Fe2O3 • nH2O. ذرات آهن3+ بخشی از مواد معدنی و آلی پیچیده موجود در آبهای سطحی هستند.
آیا محتوای فروترکیبات در آبهای طبیعی یکسان است؟
غلظت یک عنصر شیمیایی و انواع آهن در آب به ترکیب سنگی پوسته زمین و وضعیت منابع مختلف بستگی دارد. ترکیبات آهن دو ظرفیتی و سه ظرفیتی، اشکال آلی مانند باکتری های آهن و مواد کلوئیدی (محلول و نامحلول) ممکن است به طور همزمان وجود داشته باشند.
در صورت وجود رسوبات سنگ معدن سولفات، احتمال وجود آهن آهن در غلظت های بالا بیشتر است. حلالیت در آبفروترکیبات با دما در نزدیکی مناطق آتشفشانی افزایش می یابد. اگر فاضلاب کارخانه های متالورژی و شیمیایی تخلیه شود، محتوای آهن در رودخانه ها و دریاچه ها بیشتر است.
چگونه آب را از آهن تصفیه کنیم؟
روش های معرف و غیر معرف برای حذف فروترکیبات استفاده می شود. اساس اکثر فرآیندها اکسیداسیون یک یون دو ظرفیتی به یک کاتیون سه ظرفیتی است. آنها همین کار را با سایر ناخالصی های موجود در آب انجام می دهند - آنها به ترکیبات نامحلول تبدیل می شوند و با یک فیلتر حذف می شوند. عملکرد اکثر تاسیسات صنعتی بر این اصل استوار است.
حلالیت آهن در آب با استفاده از ابزار تعیین می شود. سپس حذف آهن با معرف های شیمیایی انجام می شود: اکسیژن، کلر، ازن، پرمنگنات پتاسیم، پراکسید هیدروژن. واکنش های اکسیداسیون شیمیایی صورت می گیرد و یک رسوب نامحلول به دست می آید. نه تنها می توان آن را فیلتر کرد، بلکه پس از ته نشین شدن با تخلیه (تخلیه آب تمیز از رسوبات) نیز حذف می شود. در هنگام ازن زنی و کلرزنی، ضد عفونی (گندزدایی) به طور همزمان انجام می شود. اعتقاد بر این است که استفاده از ازن روش امیدوارکننده‌تری است، زیرا کلر برای سلامتی انسان خطرناک است.
راههای حذف آهن از حجم کم آب چیست؟
در خانه می توان از پراکسید هیدروژن و پرمنگنات پتاسیم از معرف های فوق استفاده کرد. اگر می خواهید در مدت زمان کوتاهی مقدار کمی از آهن دریافت کنید، چگونه آب را از آهن تصفیه کنید؟ هنگامی که پراکسید به آب اضافه می شود،ورقه های رسوبی باید صبر کرد تا ته ظرف ته نشین شود و آب آن تخلیه شود یا از فیلتر کوزه معمولی رد شود. این آب تصفیه شده برای نوشیدن و پخت و پز مناسب است.
در رابطه با اشکال آلی آهن، روشهای فوق بی اثر هستند. آن معرف های ذکر شده در بالا ذرات کلوئیدی را به اندازه کافی سریع ته نشین نمی کنند.
تبادل یون و کاتالیز - روشهای حذف آهن در آب
تاسیسات مستقلی وجود دارند که بر اساس اصول کاتالیز، تبادل یونی کار می کنند. این دستگاه ها برای تصفیه آب در شرکت های صنعتی کوچک و کلبه ها استفاده می شود.
آهن در روش کاتالیزوری با استفاده از پس‌پر مخصوص تولید شده از مواد اولیه طبیعی و مصنوعی حذف می‌شود. فیلتر تصفیه آب یک ظرف فلزی است. پس انداز داخل آن قرار می گیرد و آب از آن عبور می کند. این ماده یک کاتالیزور برای اکسیداسیون آهن آهن است و آن را از اشکال مختلف به حالت نامحلول تبدیل می کند.
در حذف تبادل یونی آهن از مبدل های کاتیونی استفاده می شود که از رزین های تبادل یونی مانند زئولیت (معدنی) به دست می آید. در سال های اخیر، تولید محصولات مصنوعی برای حذف آهن آب با تبادل یونی راه اندازی شده است.
چرا به جایگزینی برای معرف ها نیاز داریم؟
در صورت وجود این ناخالصی مضر - آهن در آب - برای مدت طولانی از مواد شیمیایی استفاده می شود. انواع آهن متفاوت است، بنابراین باید به دنبال بهترین راه حل، روشی مناسب برای تصفیه آب باشیداز یک منبع خاص که اشکال و غلظت آهن برای آن مشخص شده است.
کلرزنی چیزی از گذشته است، این روش بر کیفیت آب و سلامت عمومی تأثیر منفی می گذارد. هوادهی یا غنی سازی آب با هوا روشی است که عملاً فاقد معایب است. اکسیژن از آب عبور می‌کند، آهن اکسید می‌شود و تکه‌های رسوب نامحلول را می‌توان با فیلتر کردن یا ته‌نشینی حذف کرد.
حذف آهن بدون معرف های شیمیایی - با استفاده از روش الکتروشیمیایی انجام می شود. دو الکترود در یک ظرف آب غوطه ور می شوند تا تمیز شوند. الکترود منفی - کاتد - یون های آهن با بار مثبت را به هر شکلی که هستند جذب و نگه می دارد. یکی دیگر از روش های غیر معرف استفاده از غشاهای مخصوص است.
هر یک از روش های فوق نه تنها مزایا، بلکه معایبی نیز دارد. انتخاب روش بستگی به شکلی دارد که آهن در آب وجود دارد.
