CZĘŚĆ PIERWSZA ARTYKUŁU "ODŻELAZIANIE WODY"

Jak czytaliście z jednym w poprzednich artykułów, w temacie odżelazianie wody - żelazo zazwyczaj
występuje łącznie z innymi pierwiastkami. Najpipularniejszym z nich jest mangan Mn. Przypomnimy
pokrótce podstawy teoretyczne usuwania żelaza, i spojrzymy na problem globalnie.

ŻELAZO

Mimo, że zalicza się do pierwiastków niezbędnych w naszym organizmie, w wodzie stanowi składnik
niepożądany. Już niewielkie ilości żelaza >1 mgFe/dm3 będą powodować powstawanie brudnych, brązowych
zacieków na przyborach sanitarnych. Żelazo w wodzie w ilościach większych zmieni smak wody na
nieprzyjemny i metaliczny, a już na pewno zniszczy bieliznę w pralce. Niekiedy w wodzie z ujęcia
zawartość żelaza dochodzi do 30 i więcej mgFe/dm3.
Wartość dopuszczalna w Polsce wynosi 0,2 mgFe/dm3, czyli 200 ugFe/dm3.

W wodach głębinowych żelazo występuje głównie w postaci dwuwartościowej Fe2+ - głównie jako
wodorowęglan żelazawy Fe(HCO3)2, lub siarczan żelazawy FeSO4. Oba związki są nietrwałe i dość łatwo
ulegają procesowi hydrolizy, a przy zetknięciu się z atmosferą - wskutek rozpuszczania się w wodzie
tlenu - utleniają się do żelaza trójwartościowego, tworząc w wodzie wodorotlenek żelazowy Fe(OH)3,
w myśl reakcji:


Fe(HCO3)2 + H2O -> Fe(OH)2+H2CO3 -> Fe(OH)2 + H2O + CO2­
2Fe(OH)2 + O + H2O -> 2Fe(OH)3 (str)

Wodorotlenek żelazowy Fe(OH)3 jest związkiem trudno rozpuszczalnym w wodzie, wydziela się w postaci
ciemnoczerwonych kłaczków i dość łatwo daje się odfiltrować na złożach piaskowych, poprzez klasyczne
odżelazianie. Proces kłaczkowania (tworzenia dających się odfiltrować koglomeratów) nadaje wodzie
specyficzną barwę. Jeśli woda ze studni odstoi, i po kilku dniach zmieni barwę na żółtą, to jest
właśnie efekt samoistnego wytrącania się związków żelaza. W wodach powierzchniowych (rzadko w
podziemnych), żelazo występuje także w postaci koloidalnych, zawieszonych cząstek FeS, Fe(OH)3 lub
jako związki organiczne (humusy). Wszystkie te postacie żelaza nie podlegają procesowi hydrolizy i są
trudne do usunięcia z wody, nadając jej naturalną barwę od jasnosłomkowej, do koloru herbaty.

MANGAN

Jest pierwiastkiem znacznie rzadziej występującym w wodzie. Stężenie manganu może się wahać od
0-10 mgMn/dm3 (wartość dopuszczalna – 0,05 mgMn/dm3 ), przy czym sporadycznie spotkamy go w wodach
powierzchniowych, częściej natomiast w wodach głębinowych, gdzie obecny jest w postaci rozpuszczalnej
dwuwartościowej i tworzy sole - podobnie jak inne związki (chlorki, siarczany). W postaci utlenionej
jako dwutlenek manganu MnO2 staje się nierozpuszczalny w wodzie tworząc czarne, twarde, grudkowate osady.
Mangan, podobnie jak żelazo jest pierwiastkiem niepożądanym w wodzie.
Mangan jest toksyczny, organizacje światowe wręcz zabraniają stosowania wody zawierającej mangan dla
sporządzania posiłków dla niemowląt.
Pomijając aspekt zdrowotny - na bieliźnie i przyborach sanitarnych pozostawia siwe lub czarne brunatne,
bardzo twarde i trudne do usunięcia plamy. Mangan stanowi też znakomitą pożywkę dla bakterii, głównie
beztlenowych.

USUWANIE ŻELAZA I MANGANU

Oba pierwiastki w wartościach ponadnormatywnych są szkodliwe dla zdrowia człowieka, a w kategorii
zanieczyszczeń wody traktowane są jako związki bardzo uciążliwe, powodujące:
- pogorszenie właściwości organoleptycznych wody (smak, zapach, barwa)
- zanieczyszczenie przyborów sanitarnych i urządzeń osadami tlenków,
- wzrost zagrożenia rozwoju bakterii anaerobowych (beztlenowych) żelazistych (np. Crenothrix, Leptothrix,
Gallionelia, itp.) odpowiedzialnych w dużej mierze za korozję instalacji.
- w procesach uzdatniania wody – blokadę zdolności jonowymiennej jonitów i zarastanie membran osmotycznych
w systemach odwróconej osmozy (np: w filtrach kuchennych).
Usuwanie żelaza i manganu wymaga precyzyjnego określenia stopnia zanieczyszczenia wody ww. pierwiastkami
i ich charakteru. W przypadku wód podziemnych o stosunkowo wysokiej klarowności i czystości bakteryjnej,
przy występowaniu węglanów i siarczanów żelazawych stosowane jest powszechnie napowietrzanie wody,
a następnie jej filtracja. Jest to proces uzdatniania wody całkowicie naturalny wykorzysujący mechanizmy
fizyko-chemiczne poznane już dawno, i jako odżelazianie jet w wielu przypadkach bardzo skuteczny.
Napowietrzanie prowadzone jest przez rozdeszczenie wody (filtry powolne w dużych instalacjach) lub za
pomocą wtłoczenia do wody sprężonego powietrza i przetrzymania w aeratorze (chodzi o zapewnienie czasu
kontaktu, by procesy przejścia związków żelaza i manganu na wyższe stopnie utleniania mogły zaistnieć,
a tym samym żelazo i mangan przeszły w formy nierozpuszczalne.
W instalacjach domowych powietrze do instalacji wprowadz się za pomocą inżektora (zwężki Ventouriego).
Warunkiem natomiast zajścia reakcji wytrącania jest czas przetrzymania wody w kontakcie z tlenem. Dlatego
w takich instalacjach niezbędne jest stosowanie hydrofora z poduszką powietrzną. Zaleca się także wprowadzenie
wody od góry hydrofora, rozdeszczowanie za pomocą specjalnej dyszy, a wyprowadzenie - z dołu zbiornika.
Takie zabiegi zapewnią najskuteczniejsze odżelazianie, możliwe do przeprowadzenia w warunkach domowych.
Sedymentacja (osadzanie się kłaczków) ma miejsce już w hydroforze, natomiast porywane z wodąsą odfiltrowywane
na wydajnym złożu odżelaziającym.
Wodorotlenek żelazowy jest dość łatwy do usunięcia, dlatego jako złoże filtracyjne może być stosowany nawet
zwykły piach filtracyjny.
Niektórzy wręcz zalecają, że przy wodzie głębinowej zawierającej żelazo i mangan wskazane jest wcześniejsze
podniesienie pH wody. Wtedy tzw. odżelazianie, a dokładniej - utlenianie manganu łatwiej jest prowadzić,
bowiem w odczynie wody alkalicznym (pH powinno wynosić powyżej 9,5), skraca się czas utleniania manganu do
nierozpuszczalnego, i łatwego do usunięcia poprzez filrację MnO2.
Niniejszym musimy wyjaśnić naszym czytelnikom, że nie jest to prawdą ostateczną. Bowiem napotykamy na jeden
zasadniczy z punktu widzenia multifiltracji problem: przy odczynie wody pH>8,6 żelazo z wytrąconego,
i łatwego do odfiltrowania na powrót przechodzi do formy rozpuszczalnej jonu Fe2+.

Jest to bardzo istotne przy projektowaniu procesu jakim jest uzdatnianie wody. Należy o tym pamiętać,
przestrzegać, i umieć stosować w praktyce.
Dlatego Techfilters dla wód posiadających żelazo i mangan proponuje stosowanie dwóch stopni filtracji,
z których każdy z nich ma wąskie, specjalizowane zadanie. Takie podejście do problemu odżelaziania sprawia,
że filtr do domu marki Techfilters jest praktycznie długowieczny. Niekoniecznie musi mieć to przełożenie
na ceną odżelaziacza - wiele promocji dostępnych na stronie Techfilters jest dostępnych na każdą kieszeń.

Rozpatrując dalej proces odmanganiania należy nadmienić, że dobre wyniki daje usuwanie manganu na złożu
katalitycznym KT (wpracowanym), w którym ziarna już pokryte są warstwą tlenków manganu. Złoże takie wykazuje
silne właściwości sorbcyjne (gromadzi na swojej powierzchni jony manganu, a także innych metali), może też
utleniać jony Mn2+ do postaci Mn3+, z kolei Mangan trójwartościowy jest podatny na dalsze utlenianie tlenem
rozpuszczonym w wodzie do postaci Mn4+ i tworzenia nierozpuszczalnej formy MnO2. Należy wspomnieć, że mangan
występuje na jedenastu (11) stopniach utlenienia, z których w zasadzie wyłącznie +IV jest trwały, i nadaje
uzdatnianiu wody sens praktyczny.
Złoża katalityczne mogą być pochodzenia naturalnego, stosuje się w tym wypadku np. braunsztyn (ruda manganowa)
lub wytworzone sztucznie. Przy zastosowaniu złóż katalitycznych niekiedy można zrezygnować z korekty pH wody.
Syntetyczne złoża katalityczne ulegają z czasem pracy „wyczerpaniu” i wymagają regeneracji. Stosuje się przy tym
najczęściej roztwór nadmanganianu potasu lub podchlorynu sodu. Złoże naturalne - brausztyn - wymaga natomiast
bardzo intensywnego płukania emulsją wodnop-powietrzną, i okresowego uzupełniania wytartego wskutek normalnej
eksploatacji złoża.

ŻELAZO-MANGAN-ODŻELAZIANIE-ODMANGANIANIE-TECHFILTERS   mangan-żelazo-odżelazianie-techfilters   odżelaziacz odżelazianie odmanganianie techfilters

PRZEJDŹ DO PODSUMOWANIA I WNIOSKÓW