Железистая вода

Бытовые фильтры для очистки воды

Описание.   

Железо (лат. Ferrum) — химический элемент VIII группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 26, атомная масса 55,847. Блестящий серебристо-белый пластичный металл, плотностью 7,874 г/см³, t_плав. = 1535 ^oС. 

 
Железо — один из семи металлов, известных человечеству с глубокой древности. О происхождении названия см. книгу проф. Химического факультета МГУ Н.А. Фигуровского «Открытие элементов и происхождение их названий». 

 
По распространенности в литосфере железо находится на 4-м месте среди всех элементов и на 2-м месте после алюминия среди металлов.

о кларк (процентное содержание по массе) в земной коре составляет 4,65 %. Железо входит в состав более 300-х минералов, но промышленное значение имеют только руды с содержанием не менее 16% железа: магнетит (магнитный железняк) — Fe₃O₄ (72,4% Fe), гематит (железный блеск или красный железняк) — Fe₂O₃ (70% Fe), бурые железняки (гётит, лимонит и т.п.) с содержанием железа до 66,1% Fe, но чаще 30-55%. 

 
Железо давно и повсеместно применяется в технике, причем не столько в силу своего широкого распространения в природе, сколько в силу своих свойств: оно пластично, легко поддается горячей и холодной ковке, штамповке и волочению. Однако чистое железо обладает низкой прочностью и химической стойкостью (на воздухе в присутствии влаги окисляется, покрываясь нерастворимой рыхлой ржавчиной бурого цвета). В силу этого в чистом виде железо практически не применяется. То, что мы в быту привыкли называть «железом» и «железными» изделиями на самом деле изготовлено из чугуна и стали — сплавов железа с углеродом, иногда с добавлением других так называемых легирующих элементов, придающих этим сплавам особые свойства.

Фильтры для  удаления из воды железа: 

Каталитическое окисление,    Ионный обмен,    Мембранные методы.

Источники.   

Главными источниками соединений железа в природных водах являются процессы химического выветривания и растворения горных пород. Железо реагирует с содержащимися в природных водах минеральными и органическими веществами, образуя сложный комплекс соединений, находящихся в воде в растворенном, коллоидном и взвешенном состоянии (см. «Типы железа»). Значительные количества железа поступают с подземным стоком и со сточными водами предприятий металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, лакокрасочной промышленности и с сельскохозяйственными стоками. В питьевой воде железо может присутствовать также вследствие применения на муниципальных станциях очистки воды железосодержащих коагулянтов, либо из-за коррозии «черных» (изготовленных из чугуна или стали) водопроводных труб. 

 
Содержание железа в поверхностных пресных водах составляет десятые доли миллиграмма. Основной его формой в поверхностных водах являются комплексные соединения трехвалентных ионов железа с растворенными неорганическими и органическими соединениями, главным образом с солями гуминовых кислот — гуматами. Поэтому повышенное содержание железа наблюдается в болотных водах (единицы миллиграммов), где концентрация гумусовых веществ достаточно велика. При рН = 8.0 основной формой железа в воде является гидрат оксида железа Fe(OH)₃, находящийся во взвешенной коллоидной форме. Наибольшие же концентрации железа (до нескольких десятков миллиграмм в 1 дм³) наблюдаются в подземных водах с низкими значениями рН и с низким содержанием растворенного кислорода, а в районах залегания сульфатных руд и зонах молодого вулканизма концентрации железа могут достигать даже сотен миллиграммов в 1 литре воды.

подземных водах железо присутствует в основном в растворенном двухвалентном виде. Трехвалентное железо при определенных условиях также может присутствовать в воде в растворенном виде как в форме неорганических солей (например, сульфатов), так и в составе растворимых органических комплексов.

Влияние на качество воды. 

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/л такая вода способна вызвать появление ржавых потеков на сантехнике и пятен на белье при стирке. При содержании железа выше 1 мг/л 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. По органолептическим признакам (См. раздел «Органолептические показатели качества воды») предел содержания железа в воде практически повсеместно установлен на уровне 0.3 мг/л (а по нормам ЕС даже 0.2 мг/л). Здесь необходимо подчеркнуть, что это ограничение именно по органолептическим соображениям. По показаниям вредности для здоровья такой параметр не установлен (см. ниже).

Пути поступления в организм. 

Основной путь поступления железа в организм человека — с пищей. По оценкам ВОЗ доля воды в общем объеме естественного поступления железа в организм среднестатистического человека не превышает 10%. У людей определенных профессий (шахтеров, занятых на разработках железных руд и в меньшей степени у сварщиков) возможно попадание соединений железа с пылью при дыхании, что может вызывать профессиональные заболевания. 

 
Из продуктов питания наиболее богаты железом печень, мясо и почки животных, яичный желток, рыба, а также сушеные белые грибы, бобовые (горох, фасоль, соя), гречка, зелень шпината и петрушки, айва, чернослив, абрикосы, другие овощи и фрукты. 

 
При этом надо отметить, что железо — трудно усваиваемый элемент и с точки зрения его поступления в организм усвояемость железа становится даже более важным показателем, чем его абсолютное содержание в том или ином продукте. Так, из продуктов животного происхождения, где железо содержится в так называемой гемовой (дословно — «относящийся к крови») форме, усваивается от 10% (рыба) до 20-30% (телятина) железа. Из продуктов же растительного происхождения (где железо в содержится в негемовой двухвалентной форме) этот показатель ниже — от 1% (рис, шпинат) до 6% (соевые бобы). Железо же в трехвалентной форме практически не усваивается. Таким образом, средняя усвояемость железа из продуктов питания составляет около 10% (порядка 6% у мужчин и 14% — у женщин). 

 
Всасыванию железа способствует витамин С — аскорбиновая кислота (восстанавливающая нерастворимое трехвалентное железо до растворимого двухвалентного), витамины группы В, микроэлементы медь и кобальт. 

 
Препятствуют усвоению железа высокое содержание в пище (и, можно предполагать, воде) кальция и фосфатов, с которыми железо образует нерастворимые соединения; фосфатин и фитин, содержащиеся в зерновых продуктах (например, в хлебе и дрожжевом тесте); чай (железо образует трудно растворимые комплексы с дубильными веществами); избыток жиров; молоко и т.п.

Потенциальная опасность для здоровья. 

Как уже упоминалось выше, при систематическом вдыхании воздуха, содержащего железосодержащую пыль (например, оксид железа), возможно возникновение профессиональных заболеваний. Так, в легких шахтеров, занятых на разработках красного железняка, может накапливаться до 45 грамм железа. Это приводит к возникновению такого профессионального заболевания из разряда пневмокониозов (от греческих pneumon — легкие и konia — пыль — хронических профессиональных заболеваний легких, обусловленных длительным вдыханием производственной пыли) как сидероз (от греческого sideros — железо), чреватого развитием пневмосклероза. 

 
Что же касается вредного воздействия железа при его поступлении в организм с пищей и водой, то Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) не предлагает какой-либо рекомендуемой величины по показания здоровья, так как нет достаточных данных о негативном воздействии железа на организм человека. При уровне установленного ВОЗ переносимого суточного потребления (ПСП) железа, равном 0.8 мг/кг массы тела человека, безопасное для здоровья суммарное содержание железа в воде составляет 2 мг/л. Это означает, что употребляя ежедневно на протяжении всей жизни такую воду, можно не опасаться за последствия для здоровья (другое дело, что вода с 2 мг/л железа будет иметь весьма «неаппетитный» вид). 

 
В российской прессе регулярно проскакивают упоминания о вредном воздействии железа на организм, причем в концентрациях уже выше 0.3 мг/л. В качестве последствий упоминаются неприятности со здоровьем, начиная от аллергических реакций (см., например, статью «Ржавая вода. Проблемы и решения»), что, кстати, вполне не исключено — аллергия может быть на что угодно, до «увеличения риска инфарктов и негативного влияния на репродуктивную функцию организма… сухости и зуда» (см. там же в «Дайджесте» статью «Вода столичная…»). Безусловно, в больших количествах железо, как и любое другое химическое вещество, способно вызвать в организме человека нарушения и даже патологии. Учитывая однако, что железо очень трудно усваиваемый элемент, особенно в неорганической форме (в которой оно в основном и содержится в воде), представляется, что «перебрать» его достаточно трудно. Так что, гораздо более близкой к истине нам кажется точка зрения ВОЗ.

Физиологическое значение. 

Железо относится к числу эссенциальных (жизненно важных) для человека микроэлементов, участвуя в процессах кроветворения, внутриклеточного обмена и регулирования окислительно-восстановительных процессов. 

 
Организм взрослого человека содержит 4-5 г железа, которое входит в состав важнейшего дыхательного пигмента гемоглобина (55-70% от общего содержания), вырабатываемого костным мозгом и ответственного за перенос кислорода от легких к тканям, белка миоглобина (10-25%), необходимого для накопления кислорода в мышечной ткани, а также в состав различных дыхательных ферментов (около 1% общего содержания), например, цитохромов, катализирующих процесс дыхания в клетках и тканях. Кроме того, 20-25% железа храниться в организме как резерв, сосредоточенный в печени и селезенки в виде ферритина — железо-белкового комплекса, служащего «сырьем» для получения всех вышеперечисленным многообразных соединений железа. В плазме крови содержится не более 0.1% от общего содержания железа. 

 
Выделяется железо из организма в основном через стенки толстого кишечника и незначительно через почки. За сутки выводится примерно 6-10 мг железа. Отсюда и суточная потребность человека в железе (речь, конечно идет об усредненных цифрах. У женщин, например, потребность в железе выше, чем у мужчин — 15-18 мг). Однако, учитывая низкую усвояемость железа (см. выше), с пищевым рационом человек должен получать в норме 60-100 мг железа в сутки. 

 
В целом, обмен железа в организме зависит от функционирования печени. При нарушениях в ее работе, а также при бедном железом рационе (например, при искусственном вскармливании детей, особенно чрезвычайно бедными железом коровьим и козьим молоком) возможно развитие железодефицитной анемии или, по-простому говоря, «малокровия». Это заболевание характеризуется бледностью кожи и слизистых, одутловатостью лица и сопровождается общей слабостью, быстрой физической и психической утомляемостью, отдышкой, головокружениями, шумом в ушах.
При нарушении клеточного метаболизма может развиваться и обратное явление — избыточное накопление железа в организме. При этом содержание железа в печени может достигать 20-30 г, а также наблюдаться повышенная его концентрация в поджелудочной железе, почках. миокарде, иногда в щитовидной железе, мышцах и эпителии языка.

Источник: www.water.ru

Применение железистых вод

Железистые воды применяют главным образом для питьевого лечения, а также для ванн и орошений.

Для питьевого лечения используют бутылочные железистые минеральные воды — «Дарасун», «Кука», «Полюстровская», «Туршсу» и другие (при розливе железистых минеральных вод с целью сохранения целебных свойств и вкусовых качеств применяют различные методы удержания железа в растворённом состоянии и предупреждения выпадения его в осадок: путём насыщения воды углекислотой, добавления в неё лимоннокислого натрия, аскорбиновой кислоты и другие).

При питье железистых минеральных вод повышается общая резистентность организма к неблагоприятным воздействиям, улучшаются функции органов пищеварения, увеличивается содержание гемоглобина в крови.

Бальнеологическая ценность железистых минеральных вод зависит от концентрации в воде не только ионов железа, но и других металлов (которые усиливают каталитическую активность железа), двуокиси углерода, а также от минерализации воды, её температуры.

При наружном применении целебное действие железистых минеральных вод обусловлено всем комплексом содержащихся в них химических элементов.

Ванны из железистых вод оказывают стимулирующее влияние на кроветворение, а также они применяются при сердечно-сосудистых заболеваниях.

Орошения из железистых вод применяются при гинекологических болезнях.

В России и странах СНГ железистые воды используют для лечения на курортах Марциальные Воды, Гай, Дарасун, Кука, Шиванда и др.

За рубежом известные курорты с источниками железистых минеральных вод — Бад-Лаузик, Бад-Шандау (Германия), Ватра-Дорней (Румыния), Марианске-Лазне (Чехия), Спа (Бельгия), Левико, Ронченьо (Италия), Колорадо-Спрингс (США) и др.

Железистые минеральные воды назначают главным образом при малокровии (анемии), заболеваниях желудочно-кишечного тракта, нарушениях обмена веществ, гинекологических заболеваниях, а также при заболеваниях органов сердечно-сосудистой системы.

Разновидности железистых минеральных вод

Железистые минеральные воды образуются в результате обогащения железом (из горных пород и минералов) вод различного ионного, газового состава и минерализации — главным образом углекислых и сернокислых.

Выделяют две основные разновидности железистых минеральных вод:

Гидрокарбонатные минеральные воды — содержат только ионы закисного железа (Fe2+) с концентрацией их, как правило, не выше 90 мг/л;

Сульфатные минеральные воды («купоросные») — отличаются нередко очень высокой концентрацией (до нескольких г/л) ионов закисного и окисного (Fe3+) железа. В них могут содержаться (иногда в значительных количествах) ионы драгметаллов — магния, алюминия, цинка, никеля, меди, свинца и др.

В некоторых районах (например, на Курильских островах) в связи с явлениями вулканизма железистые минеральные воды являются термальными.

Железо, содержащееся в минеральных водах в повышенном количестве, всасывается лучше, чем при приеме в виде препаратов.

Железистые минеральные воды участвуют в процессе кроветворения.

К железистым водам относятся: марциальные воды (Карелия), полюстровекая (Ленинградская область), келечинская (Закарпатская область), шепетовская (Хмель­ницкая область), славяногорская (Донецкая область).

Источник: vseowode.ru

Введение

Железо является характерным элементом природных вод зоны избыточного увлажнения. На территории этой природной зоны расположены города Центральной части России, Сибири и Дальнего Востока. В подземных водах Москвы и Московской области содержание железа превышает значение ПДК практически повсеместно.

Железо – один из самых распространенных элементов в при­роде. Его содержание в земной коре составляет около 4,7 % по массе, поэтому железо, с точки зрения его распространенности в природе, принято называть макроэлементом. Известно свыше 300 минералов, содержащих соединения железа. Среди них – магнит­ный железняк альфа FеО(ОН), бурый железняк Fе₃О₄*Н₂О, гематит (красный железняк) и другие. Главными источниками соединений железа в поверхностных водах являются процессы химического выветривания горных пород, сопровождающиеся их механическим разрушением и растворением. В процессе взаимодействия с содержащимися в природных водах минеральными и органическими веществами образуется сложный комплекс соединений железа, находящихся в воде в растворенном, коллоидном и взвешенном состояниях. Значительные количества железа поступают с подземным стоком и со сточными водами предприятий металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, лакокрасочной промышленности и сельскохозяйственными стоками.

Воздействие на организм

Железо является жизненно важным микро­элементом для животных и растений, то есть элементом, необходимым для жизнедеятельности живых организмов в малых количествах. В организме человека железо входит в состав важнейших в биологическом отношении органических соединений – гемоглобина крови и ряда ферментов. Около 70% железа, содержащегося в организме человека, входит в состав гемоглобина. Основным физиологическим назначением железа является участие в процессе кроветворения.

Железо в воде

В природных водах вода может содержать железо в разных формах. Чаще всего встречается двух- и трех- валентное железо. Чистая, прозрачная вода, изливающаяся из скважины, постояв некоторое время на воздухе, буквально на глазах начинает мутнеть, приобретая характерную рыжевато-бурую окраску. Это происходит потому, что соединения двухвалентного железа, вступив в контакт с кислородом воздуха, окисляются и переходят в нерастворимую форму трехвалентного железа — осадок, называемый ржавчиной. Содержание железа в воде выше 1-2 мг Fe /дм³ значительно ухудшает органолептические свойства, придавая ей неприятный вяжущий вкус, и делает воду малопригодной для использования даже в технических целях. ПДК железа составляет 0,3 мг Fe /дм³ (лимитирующий показатель вредности – органолептический).

Ржавчина очень часто встречается в водопроводной воде. Одна из основных причин — устаревшие системы водоснабжения. Пройдя очистку на муниципальных водопроводных очистных сооружениях, вода обычно содержит небольшое количество железа, укладывающиеся в медицинские нормы, но проходя до конечного потребителя через многие километры труб распределительной водопроводной сети, она подвергается вторичному загрязнению, растворяя продукты коррозии стальных труб.

В результате на выходе мы вновь имеем «железистую» воду с желтоватым оттенком. Насыщенная соединениями железа вода имеет не только неприятный вид. Она портит запорную арматуру, оставляет ржавые подтеки на керамических поверхностях сантехники. Кроме того, медиками доказано, что вода с повышенным содержанием железа (свыше 0,3 мг/л) приводит к заболеваниям печени, увеличивает риск инфарктов, негативно влияет на репродуктивную функцию организма, а также служит причиной появления аллергических реакций.

Повышенное содержание железа в воде создает благоприятные условия для развития железобактерий, особенно в подогретой воде. Эти микроорганизмы образуют ветвящиеся колонии, которые осложняют работу гидротехнических сооружений. Продукты жизнедеятельности железобактерий являются канцерогенами. Железообрастания внутри труб – идеальная среда для развития кишечной палочки, гнилостных бактерий, различных других микроорганизмов. Все это ухудшает химические и бактериологические показатели воды.

Очистка воды от железа

В природных водах может присутствовать двухвалентное (за­кисное) или трехвалентное (окисное) железо. Наиболее часто в воде подземных источников железо встречается в виде бикарбона­та закиси железа Fe(HCO₃)₂, то есть двууглекислого железа. Из подземных вод двухвалентное железо может быть устране­но при помощи аэрации воды. Надо отметить, что двууглекислое железо в воде частично гидролизуется, теряя углекислоту. Гидрат закиси железа Fe(OH)₂, соединяясь с кислородом, превращается в коллоидную гидроокись железа Fe(OH)₃, которая при коагулировании переходит в окись железа Fe₂O₃3H₂O, выпадающую в виде бурых хлопьев. Поэтому после аэрации нужно пропускать воду через контактные резервуары и фильтры.

Если в воде содержится сернокислое железо FeSO₄, то при аэра­ции такой воды ее обезжелезивание не достигается, так как при гидролизе растворенной соли железа образуется угольная кисло­та, понижающая рН воды до величины, меньшей 6,8, при которой гидролиз почти прекращается. Поэтому из воды СО₂ удаляется путем ее предварительного известкования, после которого необходимы отстаивание и фильтрова­ние воды.

Чтобы установить наиболее экономичный для данной воды спо­соб обезжелезивания, надо произвести пробное удаление железа. Обезжелезивание воды для хозяйственно-питьевых нужд произ­водят при содержании в исходной воде железа в количестве более 0,3 мг/л, при этом специальные установки предусматриваются только в тех случаях, когда железо не может быть удалено попут­но при обработке воды на других очистных сооружениях.

Для того, чтобы решить, какой именно способ обезжелезнивания воды необходим именно вам, нужно понять, в каких формах железо представлено в вашей воде. Для этого рекомендуется обратиться к специалистам-аналитикам, а также профессионалам водоподготовки. Все эти вопросы находятся в компетенции лаборатории MSU LAB.

Источник: www.msulab.ru

Причины образования железистой воды

Что же приводит к появлению в воде большого количества железа, делающего ее непригодной к употреблению? Дело состоит в том, что железо само по себе находится в земной коре, но его количество составляет всего 5 процентов. Но есть такие регионы, в которых этот процент значительно выше, что и приводит к образованию железистой воды и необходимости очистки. Примеси, способствующие образованию железистой воды, это сидерит, пирит, марказит, магнетит, лимонит, глауконит. В основном данные вещества содержатся в глинах, а она считается одним из основных загрязнителей воды из артезианских скважин. Поэтому очень часто совместно с фильтрами для очистки воды используют и фильтры умягчители.

Железистой вода становится в результате химических процессов выветривания и растворения горных пород. Железо легко вступает в реакцию с органическими и минеральными веществами, присутствующими в воде, образуя соединения, находящиеся во взвешенном или растворенном состоянии. Помимо этого железо в грунтовые воды попадает вместе со стоками сельскохозяйственных или промышленных предприятий, коррозии водопроводных труб, сделанных из чугуна и стали, а также если на очистных сооружениях используются железосодержащие реагенты.

Как советуют специалисты, очистку железистой воды лучше всего выполнять различными способами, потому что железо в ней может встречаться в нескольких формах, которые и обуславливают специфику водоочистки:

1. Двухвалентное – наиболее распространенная форма железа, легкорастворимого и выпадающего в осадок.
2. Трехвалентное – данная форма распространена значительно меньше. Это гидроксид, уже находящийся в осадке.
3. Органическое железо.

Все эти виды в той или иной степени делают воду железистой, поэтому очистку желательно осуществлять способами, предназначенными для конкретного случая. Чтобы определиться со степенью загрязнения лучше всего отправить образцы исходной воды в лабораторию для проведения исследования, а уже на основании полученных результатов выбирать способ очистки.

Определить, железистая вода или нет, можно и самостоятельно. Вот несколько основных признаков:

1. Ярко выраженный металлический привкус.
2. На сантехнических приборах и посуде остается ржавый налет.
3. При кипячении или во время приготовления пищи образуется рыжий студенистый осадок. После стирки разноцветные ткани обесцвечиваются.
4. Приготовленные напитки получаются боле темными.
5. Цвет, вкус и запах железистой воды сильно ухудшаются.

Источник: www.bwt.ru