Երկաթը ջրի մեջ առկա է երկվալենտ և եռարժեք իոնների տեսքով։ Ինչպե՞ս մաքրել խմելու և տեխնիկական հեղուկները այս աղտոտիչներից: Հրատապ խնդիր սովորական ընտանիքի և մեծ ձեռնարկության համար. Դիտարկենք այն պատճառները, որոնցից կախված է երկաթի լուծելիությունը ջրում, աղտոտող նյութերի ձևերը, ֆերոմացությունների հեռացման մեթոդները:
Ինչու է ծորակի ջուրը դեղին և շագանակագույն:
Երկաթի միացությունները ջրին տալիս են դեղնավուն երանգ, հաճախ հայտնվում է տհաճ հետհամ, կարելի է նկատել աղտոտվածություն շագանակագույն փաթիլների տեսքով։ Այս երեւույթները խմելու ջրի օրգանոլեպտիկ հատկությունների վատթարացումն են։ Գույնի փոփոխությունն այն է, ինչին առաջին հերթին ուշադրություն են դարձնում ջրի սպառողները։ Բացի այդ, կան հետևանքներ մարդու առողջության վրա: Ծորակի անորակ ջրի օգտագործումը, որը պարունակում է երկաթ, բացասաբար է անդրադառնում լյարդի, ատամների, ամբողջ աղեստամոքսային տրակտի, մաշկի և մազերի վիճակի վրա։
Ջրում լուծելիությունը բացատրվում է ոչ միայն ապարների բաղադրության ֆերոմացությունների փոխազդեցությամբ բնության այլ նյութերի հետ։ բարձրանում էFe2+ և Fe3+ իոնների կոնցենտրացիան՝ պայմանավորված կոռոզիայից, որը մշտապես տեղի է ունենում ջրամատակարարման սարքերում և երկաթի համաձուլվածքներից պատրաստված խողովակներում: Խողովակաշարերն աստիճանաբար դառնում են անօգտագործելի, փոխվում են այն ապրանքների հատկությունները, որոնց արտադրության մեջ օգտագործվել է երկաթի խառնուրդով ջուր։
Որքա՞ն է երկաթի լուծելիությունը ջրում:
Քիմիական տարրը, որը ստացել է լատիներեն Ferrum անվանումը, երկրակեղևում երկրորդն է ալյումինից հետո: Մոլորակի վրա մեծ քանակությամբ կան երկաթի պիրիտ կամ պիրիտ (նրա բանաձևն է՝ FeS2): Ֆերրոմիացությունները հանդիպում են հրաբխային և նստվածքային ծագման ապարներում՝ հեմատիտի, մագնեզիտի, շագանակագույն երկաթի հանքաքարի տեսքով։
Երկաթ պարզ նյութը արծաթամոխրագույն ճկուն մետաղ է, ջրի մեջ չլուծվող: Օքսիդներն ու հիդրօքսիդները, երկաթի շատ աղեր նույնպես չեն փոխազդում ջրի հետ։ Ջրում FeO-ի լուծելիությունը քննարկվում է երկաթի օքսիդ դառնալու նրա ունակության հետ կապված: FeO-ի ջրային լուծույթի մասին խոսելիս նկատի ունեն երկաթի իոնների պարունակությունը։ Որոշ ջրային աղբյուրներում այս ցուցանիշը հասնում է 50 կամ ավելի միլիգրամի 1 լիտրի համար: Սա բարձր կոնցենտրացիա է, նման խմելու ջուրը պետք է մաքրվի։
Ինչպե՞ս է երկաթը մտնում բնական ջրերում:
Ֆիզիկական և քիմիական էրոզիան հանգեցնում է երկաթի միացություններ պարունակող ապարների մանրացման, տարրալուծման և ոչնչացման: Մ–ում տեղի ունեցող ռեակցիաների արդյունքումբնությունը, ազատվում են Fe2+ և Fe3+ իոնները: Նրանք ակտիվորեն ներգրավված են ռեդոքս գործընթացներում: Երկվալենտ իոնը օքսիդանում է, տալիս է էլեկտրոն և դառնում եռակի լիցքավորված։ Ջրում երկաթի լուծելիությունը Fe2+ կատիոնի առկայությունն է։ Լուծույթում տեղի ունեցող ռեակցիաների արդյունքում ստացվում են տարբեր աղեր։ Դրանցից են լուծելի, օրինակ՝ սուլֆատները, և չլուծվողները (սուլֆիդներ, կարբոնատներ)։ Երբ այդպիսի ջուրը երկաթից զուրկ է, լուծվող ձևը դառնում է անլուծելի, առաջանում են փաթիլներ, որոնք նստվածք են ստանում։ Թթվածնի կամ այլ օքսիդացնող նյութերի (օզոն, քլոր) առկայության դեպքում երկաթը օքսիդացվում է եռավալենտի։
Իոնների վերափոխումները, ի վերջո, հանգեցնում են հետագա օքսիդացմանը դիմացկուն շագանակագույն ժանգի տեսքին, որի պայմանական կազմը կարող է ներկայացվել հետևյալ կերպ. Fe2O3 • nH2O. Fe3+ մասնիկները մակերևութային ջրերում հայտնաբերված բարդ անօրգանական և օրգանական նյութերի մի մասն են:
Բնական ջրերում ֆերոմացությունների պարունակությունը նույնն է:
Ջրում քիմիական տարրի և երկաթի տեսակների կոնցենտրացիան կախված է երկրակեղևի ապարների կազմից և տարբեր աղբյուրների վիճակից: Երկաթի երկվալենտ և եռարժեք միացություններ, օրգանական ձևեր, ինչպիսիք են երկաթի բակտերիաները և կոլոիդային նյութերը (լուծվող և չլուծվող) կարող են միաժամանակ առկա լինել:
Եթե կան սուլֆատային հանքաքարերի հանքավայրեր, ապա ավելի հավանական է, որ գունավոր երկաթը առկա լինի բարձր կոնցենտրացիաներում: Լուծելիություն ջրի մեջֆերոմացությունները մեծանում են հրաբխային տարածքների մոտ ջերմաստիճանի հետ: Գետերում և լճերում երկաթի պարունակությունն ավելի մեծ է, եթե մետալուրգիական և քիմիական գործարաններից կեղտաջրերի արտահոսք կա։
Ինչպե՞ս մաքրել ջուրը երկաթից:
Ռեագենտային և ոչ ռեագենտային մեթոդները օգտագործվում են ֆերոմացությունների հեռացման համար: Գործընթացների մեծ մասի հիմքը երկվալենտ իոնի օքսիդացումն է եռարժեք կատիոնի: Նրանք նույնն են անում ջրի այլ կեղտերի դեպքում՝ դրանք վերածվում են չլուծվող միացությունների և հեռացվում ֆիլտրով։ Արդյունաբերական կայանքների մեծ մասի շահագործումը հիմնված է այս սկզբունքի վրա։
Որքա՞ն է երկաթի լուծելիությունը ջրի մեջ՝ որոշված գործիքների միջոցով: Այնուհետև երկաթի հեռացումն իրականացվում է քիմիական ռեակտիվներով՝ թթվածին, քլոր, օզոն, կալիումի պերմանգանատ, ջրածնի պերօքսիդ։ Կատարվում են քիմիական օքսիդացման ռեակցիաներ և ստացվում է չլուծվող նստվածք։ Այն կարող է ոչ միայն զտվել, այլ նաև տեղավորվելուց հետո հեռացվել ջրահեռացման միջոցով (մաքուր ջուրը թափել նստվածքից): Օզոնացման և քլորացման ժամանակ ախտահանումը (ախտահանումը) տեղի է ունենում միաժամանակ։ Համարվում է, որ օզոնի օգտագործումն ավելի խոստումնալից մեթոդ է, քանի որ քլորը վտանգավոր է մարդու առողջության համար։
Որո՞նք են երկաթը ջրի փոքր ծավալներից հեռացնելու ուղիները:
Տանը վերը նշված ռեակտիվներից կարելի է օգտագործել ջրածնի պերօքսիդ և կալիումի պերմանգանատ: Ինչպե՞ս մաքրել ջուրը երկաթից, եթե ցանկանում եք կարճ ժամանակում ստանալ փոքր քանակություն: Երբ պերօքսիդը ավելացվում է ջրի մեջ,նստվածքի փաթիլներ: Պետք է սպասել, որ այն նստի տարայի հատակին և ցամաքեցնի ջուրը կամ անցնի սովորական կուժի ֆիլտրով։ Այս մաքրված ջուրը հարմար է խմելու և պատրաստելու համար։
Երկաթի օրգանական ձևերի առնչությամբ վերը նշված մեթոդներն անարդյունավետ են: Վերոհիշյալ ռեակտիվները բավական արագ չեն նստեցնում կոլոիդային մասնիկները։
Իոնների փոխանակում և կատալիզ - ջրային երկաթի հեռացման մեթոդներ
Կան ինքնավար կայանքներ, որոնք գործում են կատալիզի, իոնափոխանակման սկզբունքներով։ Սարքերն օգտագործվում են փոքր արդյունաբերական ձեռնարկություններում և քոթեջներում ջուրը մաքրելու համար։
Երկաթը կատալիտիկ մեթոդով հեռացվում է բնական և սինթետիկ հումքից պատրաստված հատուկ լցանյութի միջոցով: Ջրի հետաձգման ֆիլտրը մետաղյա տարա է։ Ներսում տեղադրվում է լցակույտ, և ջուրն անցնում է միջով: Նյութը կատալիզատոր է սև երկաթի օքսիդացման համար՝ այն տարբեր ձևերից վերածելով չլուծվող վիճակի։
Իոնափոխանակիչ երկաթի հեռացման ժամանակ օգտագործվում են կատիոնափոխանակիչներ, որոնք ստացվում են իոնափոխանակման խեժերից, օրինակ՝ ցեոլիտից (հանքային): Վերջին տարիներին մեկնարկել է սինթետիկ արտադրանքի արտադրությունը ջրի երկաթի հեռացման համար իոնափոխանակման միջոցով։
Ինչու՞ է մեզ անհրաժեշտ ռեագենտներին այլընտրանք:
Քիմիական նյութերը երկար ժամանակ օգտագործվում են, եթե կա այս վնասակար աղտոտվածությունը՝ երկաթը ջրի մեջ։ Երկաթի տեսակները տարբեր են, ուստի պետք է փնտրել լավագույն լուծումը՝ ջրի մաքրման համար հարմար մեթոդկոնկրետ աղբյուրից, որի համար հաստատվել են երկաթի ձևեր և կոնցենտրացիաներ:
Քլորացումը անցյալում է, այս մեթոդը բացասաբար է անդրադառնում ջրի որակի և հանրային առողջության վրա: Ջրի օդափոխումը կամ օդով հարստացումը գործնականում թերություններից զուրկ մեթոդ է։ Թթվածինն անցնում է ջրի միջով, երկաթը օքսիդանում է, իսկ չլուծվող նստվածքի փաթիլները կարող են հեռացվել զտման կամ նստեցման միջոցով։
Երկաթի հեռացումն իրականացվում է առանց քիմիական ռեակտիվների՝ էլեկտրաքիմիական մեթոդով։ Երկու էլեկտրոդներ ընկղմված են մաքրվող ջրի տարայի մեջ։ Բացասական էլեկտրոդը` կաթոդը, գրավում և պահում է դրական լիցքավորված երկաթի իոնները, ինչ ձևով էլ որ լինեն դրանք: Մեկ այլ ոչ ռեագենտ մեթոդ է հատուկ թաղանթների օգտագործումը:
Վերոնշյալ մեթոդներից յուրաքանչյուրն ունի ոչ միայն առավելություններ, այլև թերություններ։ Մեթոդի ընտրությունը կախված է նրանից, թե ինչ ձևով է երկաթը առկա ջրում։
