Odżelazianie wody: Reakcja chemiczna i skuteczne metody
- Szczegóły
Odżelazianie wody staje się obecnie coraz popularniejszym procesem. Korzysta z niego wielu właścicieli własnych ujęć, ponieważ kłopoty z przekroczeniami żelaza są dość często wykrywane i prowadzą do wielu strat w gospodarstwach domowych.
Problemy związane z przekroczeniem żelaza w wodzie
Przekroczenia żelaza w wodzie to jeden z największych kłopotów, jaki występuje w wielu gospodarstwach domowych, czerpiących wodę z własnego ujęcia. To jeden z najczęściej występujących problemów z zanieczyszczeniami. Żelazo zazwyczaj jest pochodzenia naturalnego.
W wodzie ze studni występuje w formie rozpuszczonej, jednak przy zetknięciu z tlenem zmienia postać na nierozpuszczalną i z łatwością wytrąca się z wody w formie rdzawego osadu. Ma niebagatelny wpływ na właściwości organoleptyczne wody. Zmienia jej barwę, nadaje mętności. Nierzadko ma wpływ również na smak i zapach wody, sprawiając, że stają się metaliczne. To często doprowadza do tego, że mieszkańcy nie chcą spożywać wody z kranu, a nawet dawać jej do picia zwierzętom.
Sam osad po twardej wodzie również bywa sporym kłopotem. Gromadzący się osad z żelaza może powodować spadki wydajności, lokalne przegrzania i niedogrzania. Kłopotem jest także fakt, że to idealne środowisko do rozwoju biofilmu i bakterii żelazistych oraz mikroorganizmów, które mogą mieć znaczący wpływ na zdrowie człowieka.
Osad z żelaza jest dość trudny do usuwania. Wymaga zastosowania sporo siły oraz stosunkowo silnych detergentów w dużych ilościach. To także niekorzystnie oddziałuje na nasz portfel oraz środowisko. Ponadto podczas codziennego użytkowania zażelaziona woda może dość mocno barwić tkaniny podczas prania. Popularnym zjawiskiem jest szarzenie powodowane właśnie przez obecność tego pierwiastka w wodzie.
Przeczytaj także: Rodzaje złóż do odżelaziania wody
Metody odżelaziania wody
Sposobem na usuwanie żelaza z wody jest tak zwany proces odżelaziania. Stężenie tej substancji może być redukowane na wiele sposobów. Nie ma jednej idealnej recepty. Wiele zależy od warunków panujących w danym miejscu oraz wielu zmiennych związanych z parametrami wody. Z tego właśnie względu bardzo istotne jest zlecenie analizy wody. Przebadanie jej pod kątem fizykochemicznym pozwoli dobrać odpowiednią metodę uzdatniania.
Analiza wody - klucz doboru odpowiedniej metody
Po otrzymaniu wyników analizy wody, oprócz samego stężenia żelaza, warto zwrócić uwagę na informacje takie jak: stężenie manganu w wodzie, odczyn pH wody, utlenialność, zasadowość, barwa, mętność, występowanie jonu amonowego.
Jak już wspomnieliśmy, odżelazianie wody może odbywać się na kilka sposobów. W pierwszej kolejności warto wspomnieć o niekonwencjonalnych metodach odżelaziania wody, czyli tych, znacznie rzadziej wykorzystywanych. Wśród takich sposobów są kolumny filtracyjne. Jeśli woda charakteryzuje się wystarczająco wysoką utlenialnością, a żelazo z łatwością wytrąca się z wody, to dość dobry sposób na zatrzymywanie cząstek stałych. Przy minimalnych przekroczeniach żelaza w wodzie sposobem może być zastosowanie zmiękczacza wody. Niektóre żywice jonowymienne radzą sobie z usuwaniem tej substancji z wody. Należy jednak pamiętać, że nie jest to główne przeznaczenie zmiękczaczy wody.
Odżelazianie i odmanganianie wody z zastosowaniem jej wstępnego napowietrzania jest uznawane za jedną z najlepszych, najbardziej wydajnych, a przy tym ekonomicznych metod uzdatniania wody. Eksperci polecają tą metodę najczęściej, ponieważ jej zastosowanie niesie ze sobą kilka znaczących zalet. Przede wszystkim do regeneracji stosowana jest tylko i wyłącznie woda, przez co znacznie maleje koszt eksploatacji oraz negatywny wpływ na środowisko.
Reakcja chemiczna podczas odżelaziania
Żelazo występuje w wodach głębinowych zazwyczaj w formie rozpuszczalnej, czyli na drugim stopniu utleniania. Po zetknięciu z powietrzem do wody przedostaje się duża ilość tlenu, pod wpływem którego dochodzi do utleniania związków dwuwartościowych (w formie rozpuszczonej) do trójwartościowych (w formie nierozpuszczalnej).
Przeczytaj także: Jak wybrać skuteczne odżelazianie wody?
Odżelaziacze wody wykorzystujące proces wstępnego napowietrzania wody można podzielić na dwa rodzaje. Takie, które wykorzystują zewnętrzny aerator oraz produkty, które mają ją wbudowany system napowietrzania. Surowa woda najpierw przepływa przez te elementy. Jest wzbogacana w bardzo duże ilości tlenu i już na tym etapie rozpoczyna się wstępny proces wytrącania żelaza i manganu z wody. Następnie woda jest podawana na złoże filtracyjne już wewnątrz butli urządzenia. Tam odbywa się proces katalizy, a wytrącone żelazo i mangan są zatrzymywane wewnątrz.
Przy tego rodzaju odżelazianiu wody należy pamiętać o regularnej kontroli zwężki napowietrzającej. Przy dużej ilości żelaza możedojść do jej zapchania i kłopotów związanych z działaniem.
Innym rozwiązaniem są odżelaziacze i odmanganiacze wody z wbudowaną komorą sprężonego powietrza. W tym przypadku surowa woda jest od razu kierowana do wnętrza urządzenia. Tam najpierw wpływa do komory z poduszką sprężonego powietrza, a następnie już napowietrzona jest kierowana na złoże filtracyjne znajdujące się poniżej. Tam dochodzi do katalizy i utleniania formy dwuwartościowej żelaza w formę trójwartościową.
Do wyboru są także metody odżelaziania wody, wykorzystujące w swoim działaniu regeneraty. Tutaj przykładem może być choćby usuwanie żelaza za pomocą wymiany jonowej. Plusem takiego rozwiązania jest fakt, że dzięki takim produktom jesteśmy w stanie usunąć kilka przekroczeń występujących w wodzie jednocześnie, w tym: żelazo, mangan, jon amonowy, związki organiczne oraz twardość wody. Należy jednak brać pod uwagę, że to dobry sposób na żelazo, jeśli utlenialność wody jest duża, a ona sama nie jest mętna.
Innym znanym sposobem są urządzenia wykorzystujące w działaniu nadmanganian potasu. Działają podobnie, jak te ze wstępnym napowietrzaniem. Inne jest źródło pochodzenia tlenu. Na tej zasadzie działają urządzenia korzystające ze złoża Greensand. Można je wykorzystywać do różnych rodzajów wód, nawet tych o wyższym stężeniu żelaza. Minusem jest stała potrzeba kontroli poziomu regeneratu w zbiorniku. Istnieje możliwość nieprawidłowego przeprowadzenia procesu uzdatniania i regeneracji.
Przeczytaj także: Skuteczne odżelazianie wody: kompleksowy przegląd
Jak widać, nie ma jednoznacznej odpowiedzi na to, który odżelaziacz wody sprawdzi się najlepiej. Istnieje kilka metod, a kluczem do wybrania tej właściwej jest analiza wody.
Dlaczego odżelazianie wody jest tak istotne?
Uzdatnianie wody czystej i zdrowej to trudne zadanie, jednak szczególnie wody podziemne mogą zawierać zbyt wiele cząstek żelaza i manganu. Wpływają one zarówno na kolor, jak i mętność wody, a także pozostawiają rdzawe osady na urządzeniach sanitarnych. Picie takiej wody jest szkodliwe dla naszego organizmu.
Zbyt wielkie stężenia żelaza i manganu w wodzie mogą wynikać z jej pochodzenia, z gruntu, zanieczyszczeń w ściekach oraz w przewodach stosowanych do transportu wody. Nieprzyjemny zapach i smak tego życiodajnego płynu, obfitującego w żelazo, zniechęca do jego spożywania. Zakup wody w plastikowych butelkach także nie jest właściwym rozwiązaniem ? zarówno w znaczeniu ekonomicznym, jak i ekologicznym. Dlatego też odżelazianie wody jest procesem polegającym na wytrącaniu zbyt nadmiernej ilości żelaza w cząsteczkach wody. Możemy porównać go zatem do częściowej demineralizacji wody. Dzięki jej napowietrzaniu w odżelaziaczach formy żelaza i manganu ulegają zmianie w łatwo rozpuszczalne. Następnie woda zawierająca takie związki przechodzi przez specjalistyczne filtry, które zapobiegają przedostawaniu się szkodliwych cząsteczek do tej, którą pijemy.
Warto zauważyć, że woda zawierająca duże związki żelaza jest przyczyną wielu negatywnych doświadczeń: pozostawia żółte plamy na ubraniach, porcelanie, osadza się na urządzeniach przeznaczonych do czyszczenia i prania, wpływa na smak produktów oraz przygotowanych potraw. Jest także wyczuwalna we wszelkiego rodzaju napojach, nawet przyrządzanych z przegotowanej wody. Dlatego tak ważne jest jej odżelazianie.
Sposoby usuwania żelaza z wody
Nowoczesne technologie umożliwiają skuteczne usuwanie żelaza z wody. Jego ponadnormatywne stężenie jest charakterystyczne dla wód powierzchniowych i podziemnych, gdyż złoża żelaza występują naturalnie w glebie. Jeśli korzystają Państwo z własnego ujęcia wody, z pewnością zdają sobie sprawę z konieczności uzdatniania zażelazionej wody. Woda do picia nie powinna zawierać więcej niż około 0,3 mg/l żelaza, powyżej 0,5 mg/l jest dawką zabójczą dla roślin, a 1mg/l dla ryb. Zbyt duża zawartość tego pierwiastka powoduje również rozwój bakterii żelazistych w przewodach rurowych, a w następstwie ich zatykanie. Przyczynia się także do rozwoju roślin wodnych, które utrudniają przepływ oraz są szkodliwe dla systemów transportowania wody.
Odżelazianie wody można realizować na drodze:
- napowietrzania (aeracji) i filtrowania,
- napowietrzania, nawapniania i filtrowania,
- koagulacji.
Zdarza się, że proces usuwania żelaza z wody rozpoczyna się od napowietrzania. Dzieje się tak w przypadkach, gdy sam odżelaziacz byłby niewystarczający. Do napowietrzania wody służy zazwyczaj zwężka i hydrofor ocynkowany. Wytwarza ona podciśnienie, dzięki któremu dochodzi do zassania powietrza z zewnątrz do środka instalacji, a tym samym do zaopatrzenia wody w tlen. Żelazo wytrąca się wówczas z formy rozpuszczonej do nierozpuszczonej, czyli cząsteczek. Po zakończeniu aeracji następuje oczyszczanie wody za pomocą odpowiedniego filtra odżelaziającego. Natomiast koagulacja sprawia, że w wodzie powstają kłaczkowate osady, które na kolejnym etapie wychwytuje filtr.
Złoża stosowane w procesie usuwania żelaza i manganu z wody
W wodach pochodzących ze studni występuje zarówno żelazo, jak i mangan. Badania składu wody umożliwiają usyskanie szczegółowych danych na temat ich stężeń, a także zawartości mikroorganizmów. W zależności od ich wyników dopasowujemy dla naszych Klientów odpowiednie złoża oraz urządzenia do usuwania żelaza, manganu, a także innych szkodliwych substancji, obecnych w wodzie. Może się okazać, że proces oczyszczania wody będzie złożony z kilku etapów.
Rodzaje złóż filtracyjnych
- BIRM zapewnia efektywną i ekonomiczną eliminację związków żelaza. Dzięki swoim właściwościom katalizuje reakcje utleniania żelaza. Następnie, dzięki wysokiemu współczynnikowi filtracji, zatrzymuje powstające związki trudnorozpuszczalne. Przy wyższym odczynie pH może być stosowany także do usuwania manganu. Regeneracja złoża BIRM odbywa się jedynie poprzez płukanie wodą, nie wymaga zatem stosowanie dodatkowych substancji chemicznych. Przy jego stosowaniu konieczna jest obecność w wodzie tlenu rozpuszczonego.
- GREENSAND to złoże utleniające i filtrujące, otrzymywane z naturalnego produktu glaukonitu. Złoże to stosuje się do usuwania z wody żelaza, manganu, siarkowodoru. Wcześniej jest wymagana regeneracja za pomocą nadmanganianu potasu KMnO4. W zależności od zawartości manganu i żelaza może być przeprowadzona okresowo lub w sposób ciągły. Opóźnienie lub brak regeneracji może spowodować trwałe uszkodzenie złoża. Usuwa ono do 15 mg/l żelaza (kolor czerwony) i 5 mg manganu (kolor czarny) albo 5 mg siarkowodoru (zgniłe jaja). Nie jest konieczne napowietrzanie złoża.
- MTM jest to złoże służące do usuwania z wody żelaza, manganu i H2S. MTM to medium filtracyjne, które wykorzystuje dwutlenek manganu w celu redukcji żelaza, manganu i H2S. Aktywna powierzchnia zewnętrzna złoża utlenia żelazo i mangan, które osadzają się następnie na złożu. H2S jest utleniane do siarki. Osad ze złoża jest odfiltrowywany poprzez płukanie wsteczne. MTM składa się z lekkiego granulatu o szkielecie z dwutlenku manganu. Struktura powłoki granulatu zwiększa możliwości złoża jako utleniacza. Dzięki temu MTM posiada znacznie większe możliwości niż inne złoża usuwające żelazo. Na tym złożu może być oczyszczana woda nawet o pH równym 6,2.
tags: #odżelazianie #wody #reakcja #chemiczna
