Повышенное содержание железа в воде. Причины. Последствия. Методы обработки воды
Железо попадает в воду при растворении горных пород подземными водами. Повышенное содержание железа наблюдается в болотных водах, в которых оно находится в виде комплексов с солями гуминовых кислот, так называемое, органическое железо. Насыщенными железом оказываются подземные воды в толщах юрских глин. В глинах много пирита FeS, и железо из него относительно легко переходит в воду. Бактериальное железо - продукт жизнедеятельности железобактерий (железо находится в их оболочке).
Значительные количества железа поступают в водоемы со сточными водами предприятий металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, лакокрасочной промышленности и с сельскохозяйственными стоками. Концентрация железа в воде зависит от рН и содержания кислорода в воде. Железо в воде колодцев и скважин может находится как в окисленной, так и в восстановленной форме, но при отстаивании воды всегда окисляется и может выпадать в осадок. Много железа растворено в кислых бескислородных подземных водах.
Повышенное содержание железа наблюдается в болотных водах (единицы миллиграмм), где концентрация гумусовых веществ достаточно велика, а в районах залегания сульфатных руд и зонах молодого вулканизма концентрации железа могут достигать даже сотен миллиграмм в 1 л воды. В поверхностных водах содержится от 0,1 до 1 мг/дм3 железа, в подземных водах содержание железа часто превышает 3-4 мг/дм3. В природе, в зависимости от валентности, железо существует в разных формах:
• нерастворимое в воде элементарное или металлическое железо - Fe0. При наличии влаги и кислорода происходит окисление до трехвалентного и образуется нерастворимый оксид железа Fe2O3. Этот процесс в быту называется "ржавление".
• двухвалентное железо - Fe+2, всегда находится в воде в растворенном виде, но в исключительных случаях, при высоком значение водородного показателя pH образуется гидроксид железа Fe(OH)2, который выпадает в осадок.
Fe+3 – трехвалентное железо образует гидроксид железа Fe(OH)3, который растворяется в воде только в случаях очень низкого водородного показателя pH. Однако при соединении с другими химическими элементами хлорид FeCl3 и сульфат Fe2(SO4)3 трехвалентного железа растворяется даже в слабощелочных водах с низким показателем pH.
Также железо может существовать в различных сложных соединениях, так называемое органическое железо. Органическое железо практически всегда растворимо или имеет коллоидное построение, которое очень трудно удалить. Оно присутствует в воде в составе разнообразных комплексах и в разных формах.
Разные типы железа по разному проявляют свои свойства и в большинстве случаев можно по внешнему виду определить какое железо преобладает в воде. Чистая вода по истечению времени образовывает красно-бурый осадок. Это присутствие двухвалентного железа. Если вода имеет желто-бурый окрас и при отстаивании образуется осадок, то это трехвалентное железо. Радужная пленка на поверхности воды и желеобразная масса внутри труб – бактериальное железо. А если же вода окрашена, но осадок не образуется, то это коллоидное железо.
Чаще всего в воде присутствует сочетание нескольких или всех типов железа. Анализ воды на железо необходим для самых разных типов воды - поверхностных природных вод, приповерхностных и глубинных подземных вод. Однако, из-за отсутствия утвержденных методов определения количества органического, коллоидного или бактериального железа в воде затрудняется выбор метода или комплекса методов водоочистки.
Конечно, потребителю воды неважно, в какой форме железо находится в воде, ведь, он сталкивается с последствиями высокого содержания железа в любой его форме. Содержание железа в воде выше 1-2 мг/дм3 значительно ухудшает органолептические свойства, придавая ей неприятный вяжущий вкус. Железо увеличивает показатели цветности и мутности воды, придает ей неприятную красно-коричневую окраску и ухудшает ее вкус, вызывает развитие железобактерий, отложение осадка в трубах и их засорение. Высокое содержание железа в воде приводит к неблагоприятному воздействию на кожу, может сказаться на морфологическом составе крови, способствует возникновению аллергических реакций. Содержащая железо вода (особенно подземная) сперва прозрачна и чиста на вид. Однако, даже при непродолжительном контакте с кислородом воздуха железо окисляется, придавая воде желтовато-бурую окраску. Уже при концентрациях железа выше 0,3 мг/дм3 такая вода способна вызвать появление ржавых потеков на сантехнике и пятен на белье при стирке. При содержании железа выше 1 мг/дм3 вода становится мутной, окрашивается в желто-бурый цвет, у нее ощущается характерный металлический привкус. Все это делает такую воду практически неприемлемой как для технического, так и для питьевого применения. Нельзя не отметить, что в небольших количествах железо необходимо организму человека – оно входит в состав гемоглобина и придает крови красный цвет. Но слишком высокие концентрации железа в воде для человека вредны.
Предельная допустимая концентрация железа в воде 0,3 мг/дм3 согласно СанПиН 10-124 РБ 99 «Питьевая вода. «Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем водоснабжения. Контроль качества».
Проблема повышенного содержания железа в воде очевидна. Каковы же пути ее решения?
Трехвалентное железо (ржавчину) удалить намного проще, нежели двухвалентное. Дело в том, что оксид железа-III практически не растворим в воде, а потому находится он там в виде взвеси и может быть удален при помощи отстаивания, механической фильтрации или принудительного осаждения флоккулянтами. В этой связи основной задачей установок обезжелезивания является окисление двухвалентного железа до трехвалентного.
В настоящий момент наибольшее распространение получили следующие технологии окисления:
Аэрация. Аэрация представляет собой процесс насыщения воды атмосферным воздухом. Технологически аэрация может быть реализована в виде фонтанирования, барботирования, душирования либо применения инжекторов. Эффективность такого насыщения невысока, а потому аэрация может использоваться только в том случае, если концентрация железа в воде не превышает10 мг/мл.
Применение окислителей. Мощные химические окислители легко справляются с двухвалентным железом и одновременно решают массу других проблем (обеззараживание, разрушение сероводорода и т.п.). Самым распространенным окислителем сегодня является хлор, который применяется на подавляющем большинстве станций очистке воды. К сожалению, хлор имеет массу недостатков, а потому коммунальные службы все чаше и чаще применяют озонирование воды. Как и хлорирование, озонирование не только решает проблему двухвалентного железа, но и успешно борется с микроорганизмами.
Что касается бытовых систем очистки воды, то в них чаще всего используется перманганат калия.
Каталитическое окисление. Окисление с использованием катализаторов – наиболее распространенный в быту способ удаления двухвалентного железа. В настоящий момент подавляющее большинство бытовых установок обезжелезивания используют именно эту технологию. В качестве окислителей в таких установках используется катализатор Birm, а также составы созданные на основе доломита, глауконита и цеолита. Выбор конкретного реактива определяется концентрацией железа в воде.
Ионный обмен. Методика ионного обмена стоит особняком от других способов обезжелезивания воды, поскольку реакция обмена ионами не является чистой окислительно-восстановительной реакцией. Впрочем, возможности катионитных материалов в качестве обезжелезивателя весьма ограничены, поскольку трехвалентное железо легко «забивает» смолу, снижая ее эффективность, а так называемое органическое железо образует на поверхности смолы пленку, представляющую собой отличную среду для развития бактерий.
Мембранные фильтры. Мембранные фильтры способны удалить из воды практически все примеси, в том числе и железо. При этом, однако, следует принять во внимание, что эффективное удаление железа в любом виде возможно только при использовании фильтров обратного осмоса, коллоидного и бактериального железа - при помощи ультрафильтрационных и нанофильтрационных мембран и только трехвалентного железа - при помощи наиболее распространенных микрофильтрационных мембран.
Врач-лаборант лаборатории санитарно-химических и токсикологических методов исследования Анискевич А.В.
Гигиенисты-эпидемиологи в Минске
Найдено 2 врачей (отображаются 1 - 2)
Продавцы фильтров для воды вводят в заблуждение доверчивых белорусов
На днях в гости к нашей читательнице Людмиле Селезнёвой заявилась девушка-консультант, продающая фильтры для воды, и достала специальный приборчик "для определения качества". После нескольких манипуляций с водой из-под крана в стакане выпал бурый осадок. Консультант поспешила заключить, мол, смотрите, какую ужасную пьете воду! Но не тут-то было: наша читательница оказалась химиком-технологом и сразу поняла "в чем подвох". А ведь понадобилось всего ничего: простейший прибор из школьной лаборатории и впечатлительность наших граждан. Но большинству обывателей такие "фокусы" с водой могут показаться правдоподобными. А зря.
Похожие истории уже не первый раз присылают в редакцию портала СМИ наши читатели. Иногда абсолютно все выглядит правдоподобным, даже невероятные опыты. Но когда чудо-продавцы называют цену своего товара, у некоторых закрадываются сомнения.
"Девушка хотела, чтобы мы здесь и сейчас подписали договор на 9 млн рублей - 6 за установку и 3 за сами фильтры. Ну, хотя бы в рассрочку. Эту девушку мы еле "выгнали" из квартиры…", - рассказывает наша читательница из Минска.
Нужно сказать, что подобные фирмы, занимающиеся продажей фильтров для воды, официально зарегистрированы в Беларуси. Но их методы продажи сложно назвать законными, так как для демонстрации "преимуществ" своего, более хорошего (по их заверениям) фильтра они используют обманные эксперименты. В интернете без труда можно найти ворох подобных историй – особенно богата в этом плане Россия – там эти рассказы уже стали "классикой".
Сегодня мы с научной точки зрения попробуем объяснить, что же на самом деле происходит, когда неизвестные люди обещают вам провести экспресс-тест воды прямо в вашей квартире. И что же это за странный, но, кажется, уже знакомый прибор для определения качества воды...
Прибор из школьной лаборатории и чуточку обаяния
Помочь раскусить хитрую схему помогла одна из наших читательниц, о которой мы уже говорили выше, а также один из сотрудников фирмы, занимающийся продажей фильтров для воды в Минске. Сделаем поправку: Александр (так пожелал представиться наш собеседник) уже много лет возглавляет компанию, которая занимается осмотическими и проточными фильтрами. На правах анонимности он согласился рассказать, какие методы используют его конкуренты. Схему их действий пришлось слышать от бывших покупателей, а также наблюдать воочию, когда консультанты ... сами пришли к нему домой. По его мнению, такие люди не только обманули тысячи покупателей, но и подрывают репутацию всего рынка очистного оборудования, а вместе с ним - рынок бутилированной воды.
- В Минске уже работают три бренда, которые занимаются презентацией фильтров "на дому". Чтобы вы понимали масштаб проблемы, людей, которые так ходят от этих контор (зачастую это студенты), набраны не десятки – а сотни. И людей обманывают. Суть обмана заключается в следующем. Любая вода из-под крана или бутылки – богата солями кальция, магния, натрия. Это нормально для воды. На глазах у людей в воду опускается не специальный прибор для определения качества воды, а обычный прибор из школьной лаборатории – электролизер (- прибор, который пропускает ток через воду, - СМИ ).
В каждом таком приборе – по два электрода с каждой стороны. Они могут быть алюминиевыми или медными. Когда этот "чудо-прибор" включают в розетку, по воде проходит ток, и соли, которые изначально содержатся в воде, выпадают в твердую форму. Вода при этом потемнеет и даже может почернеть, стать непроглядной. Но это не значит, что вода плохая! Это лишь значит, что в воде есть естественные соли – и они выпали в осадок. Плюс к тому же могут выпасть серые или зеленые хлопья. Это соответственно ионы алюминия или меди, из которых состоят сами электроды прибора. Если посмотреть на это устройство, то можно увидеть, что электроды постепенно истончаются. Произошел простой процесс электролиза.
"Я тогда засомневалась: как же в обычной минералке может быть столько гадости?!"
По прикидкам Александра, такие изобретательные консультанты уже обошли половину квартир в Минске:
- Сначала они звонят по телефонной базе. Перебором. На телефонах сидят сотни студентов , которые просто "долбят-долбят и долбят". Предлагают проверить вашу воду дома, приходят, включают этот прибор на просто водопроводную воду, а лучше воду, взятую после вашего фильтра, и потом говорят "вот, что вы пьете!". Если вам предложили сделать анализ воды на дому – не соглашайтесь! Это лохотрон. Анализ воды делается только в государственных лабораториях, где на анализ уходит порядка 7 дней и все это стоит около 400 тысяч рублей. Ни одна коммерческая организация не делает химанализ воды, потому что оборудование для этого стоит очень дорого.
Действительно, в последнее время все чаще можно услышать о том, что продавцы фильтров для воды звонят со своими предложениями уже на мобильные телефоны и обращаются к своим собеседникам по имени. Зачастую консультантами подрабатывают студенты, для которых любой заработок – только в радость. Так минчанка Юля, которая учится на третьем курсе одного из столичных университетов, узнала через знакомых о "хорошей подработке" по продаже фильтров для воды. После пары лекций, посвященных лидерским качествам, сотрудники фирмы провели презентацию, на которой для демонстрации загрязненности воды взяли обычную минеральную воду из бутылки, опустили туда прибор, после чего в стакане выпал темный осадок:
- Тогда я и засомневалась: как же в обычной минералке может быть столько гадости?! А они сказали только, мол, посмотрите, что вы пьете!
Стоит ли говорить, что в ход пошел все тот же прибор для электролиза? Впрочем, студентка Юлия потом все-таки решила отказаться от такой работы, когда нашла в интернете отзывы о подобных мошенниках в России.
Химик: "Соли в воде - нормальное явление!"
Информацию о том, что анализ воды – не сиюминутная процедура, - подтвердил доцент кафедры химии Белорусского государственного педагогического университета Евгений Окаев:
- У меня есть две гипотезы о том, что же происходит во время этих опытов. Гипотеза первая: металлический (например, стальной) анод в приборе для электролиза воды окисляется, и образуется ржавчина, которая выпадает в осадок. И в таком случае к экспертизе воды это не имеет никакого отношения и является обычным мошенничеством. Другой вариант: выпадает осадок соединений железа, содержащихся в самой воде. В Беларуси содержание железа во многих природных источниках воды находится на верхней границе нормы. Само по себе железо не вредное, но вкус воды портит. В Минске, в тех районах, где вода в водопроводе не артезианская, она действительно может иметь не самый лучший вкус, что обусловлено повышенным содержанием железа. Такая вода не опасна для здоровья, но если вкус не нравится, то её можно очистить, для чего подходит практически любой обычный фильтр-кувшин.
Если на ваших глазах пытаются продемонстрировать нечто подобное, насторожитесь. На самом деле в правом стакане может оказаться обычная дистиллированная вода (которую с собой принесли консультанты). Это очищенная от примесей вода, которая не пропускает электрический ток. Соответственно при опускании прибора в этом стакане ничего не изменится. В левом стакане с водопроводной водой (или даже обычной минералкой) произойдет окрашивание. Но это не значит, что вода потемнела из-за вредных примесей. Это результат обычного процесса электролиза. Такие опыты не являются показателем качества воды.
- Минеральные соли в воде – это абсолютно нормальное явление. При той концентрации, которая обычно наблюдается в природных источниках, они ни в коей мере не могут вредить организму. Проблемы начинаются, когда там есть другие примеси – тяжелые металлы, органические вещества, нитраты. Но в городской воде нитратов быть не должно, - рассказывает Евгений Окаев. - Для настоящей комплексной экспертизы воды, по всем потенциально опасным примесям, а не только по солям, нужно, как правило, от одного до нескольких дней. Если же нас интересуют только соли, то один из методов, с помощью которого можно определять сразу несколько солей - капиллярный электрофорез. Но портативного прибора для этого анализа нет. Да и требуется для него не минута-две, а около часа, и это в случае, если прибор заранее настроен и откалиброван.
Ксения Ельяшевич, СМИ
