Виды железа в воде и способы его удаления

Железо попадает в природные воды (поверхностные или подземные) вследствие процессов выветривания и растворения горных пород и минералов, содержащих данный элемент. Помимо этого, значительная часть соединений железа поступает в поверхностные воды вместе с бытовыми и промышленными стоками. В результате сброса неочищенных (или недостаточно очищенных сточных вод в водоемы), в воде обнаруживаются различные соединения железа, присутствующие в растворенной или коллоидной (взвешенной) форме. Кроме того, концентрация железа в воде может в значительной степени зависеть от сезонных изменений качества воды в каждом конкретном регионе.

Содержащееся в воде железо классифицируется по следующим признакам.

По валентности. Железо в основном присутствует в воде в двух- и трехвалентном состоянии. Двухвалентное железо (Fe2+) находится в растворенной форме и для его удаления используются такие методы очистки воды, как ионный обмен и обратный осмос. Трехвалентное железо (Fe3+) чаще всего образуется в результате взаимодействия двухвалентного железа с растворенным в воде кислородом, и присутствует в воде в коллоидной форме – в виде нерастворимых взвешенных частиц размером менее 1 мкм. Для удаления трехвалентного железа применяется метод ультрафильтрации. Так как природная вода, как правило, содержит смесь растворенного (двухвалентного) и коллоидного (трехвалентного) железа, то для более эффективной очистки может дополнительно применяться способ каталитического окисления, т. е. принудительного окисления остатков двухвалентного железа в трехвалентное. В этом случае все содержащееся в воде железо переходит в коллоидную форму и может быть удалено из воды механическим способом – мембранной фильтрацией.

По происхождению. Железо, обнаруживаемое в воде, может иметь неорганическое происхождение, т. е. присутствовать в форме оксидов, гидроксидов и различных солей, быть связано с остатками органических соединений (органическое железо) и являться продуктом метаболизма железобактерий, потребляющих энергию при окислении двухвалентного железа в трехвалентное (бактериальное железо). Органические соединения железа чаще всего присутствуют в смеси в растворенном или коллоидном состоянии и, как правило, не образуют конгломераты (более крупные частицы). В силу своего незначительного размера и высокого поверхностного заряда они находятся в растворе во взвешенном состоянии, чем обуславливают его мутность. Железо бактериального происхождения присутствует в исходном растворе в виде мягкого желеобразного осадка или радужной пленки на поверхности воды и образуется в результате жизнедеятельности бактерий, преобразующих двухвалентные соединения железа в трехвалентные. Для очистки воды от органического железа могут применяться методы сорбции, коагуляции и ультрафильтрации.