Железо плюс вода: Химические свойства железа

Содержание

Хлорид железа(III), химические свойства, получение

ВодородВодород

1,008

1s¹

2,2

Бесцветный газ

t°_пл=-259°C

t°_кип=-253°C

ГелийГелий

4,0026

1s²

Бесцветный газ

t°_кип=-269°C

ЛитийЛитий

6,941

2s¹

0,99

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=180°C

t°_кип=1317°C

БериллийБериллий

9,0122

2s²

1,57

Светло-серый металл

t°_пл=1278°C

t°_кип=2970°C

БорБор

10,811

2s² 2p¹

2,04

Темно-коричневое аморфное вещество

t°_пл=2300°C

t°_кип=2550°C

УглеродУглерод

12,011

2s² 2p²

2,55

Прозрачный (алмаз) / черный (графит) минерал

t°_пл=3550°C

t°_кип=4830°C

АзотАзот

14,007

2s² 2p³

3,04

Бесцветный газ

t°_пл=-210°C

t°_кип=-196°C

КислородКислород

15,999

2s² 2p⁴

3,44

Бесцветный газ

t°_пл=-218°C

t°_кип=-183°C

ФторФтор

18,998

2s² 2p⁵

4,0

Бледно-желтый газ

t°_пл=-220°C

t°_кип=-188°C

НеонНеон

20,180

2s² 2p⁶

Бесцветный газ

t°_пл=-249°C

t°_кип=-246°C

НатрийНатрий

22,990

3s¹

0,93

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=98°C

t°_кип=892°C

МагнийМагний

24,305

3s²

1,31

Серебристо-белый металл

t°_пл=649°C

t°_кип=1107°C

АлюминийАлюминий

26,982

3s² 3p¹

1,61

Серебристо-белый металл

t°_пл=660°C

t°_кип=2467°C

КремнийКремний

28,086

3s² 3p²

1,9

Коричневый порошок / минерал

t°_пл=1410°C

t°_кип=2355°C

ФосфорФосфор

30,974

3s² 3p³

2,2

Белый минерал / красный порошок

t°_пл=44°C

t°_кип=280°C

СераСера

32,065

3s² 3p⁴

2,58

Светло-желтый порошок

t°_пл=113°C

t°_кип=445°C

ХлорХлор

35,453

3s² 3p⁵

3,16

Желтовато-зеленый газ

t°_пл=-101°C

t°_кип=-35°C

АргонАргон

39,948

3s² 3p⁶

Бесцветный газ

t°_пл=-189°C

t°_кип=-186°C

КалийКалий

39,098

4s¹

0,82

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=64°C

t°_кип=774°C

КальцийКальций

40,078

4s²

1,0

Серебристо-белый металл

t°_пл=839°C

t°_кип=1487°C

СкандийСкандий

44,956

3d¹ 4s²

1,36

Серебристый металл с желтым отливом

t°_пл=1539°C

t°_кип=2832°C

ТитанТитан

47,867

3d² 4s²

1,54

Серебристо-белый металл

t°_пл=1660°C

t°_кип=3260°C

ВанадийВанадий

50,942

3d³ 4s²

1,63

Серебристо-белый металл

t°_пл=1890°C

t°_кип=3380°C

ХромХром

51,996

3d⁵ 4s¹

1,66

Голубовато-белый металл

t°_пл=1857°C

t°_кип=2482°C

МарганецМарганец

54,938

3d⁵ 4s²

1,55

Хрупкий серебристо-белый металл

t°_пл=1244°C

t°_кип=2097°C

ЖелезоЖелезо

55,845

3d⁶ 4s²

1,83

Серебристо-белый металл

t°_пл=1535°C

t°_кип=2750°C

КобальтКобальт

58,933

3d⁷ 4s²

1,88

Серебристо-белый металл

t°_пл=1495°C

t°_кип=2870°C

НикельНикель

58,693

3d⁸ 4s²

1,91

Серебристо-белый металл

t°_пл=1453°C

t°_кип=2732°C

МедьМедь

63,546

3d¹⁰ 4s¹

1,9

Золотисто-розовый металл

t°_пл=1084°C

t°_кип=2595°C

ЦинкЦинк

65,409

3d¹⁰ 4s²

1,65

Голубовато-белый металл

t°_пл=420°C

t°_кип=907°C

ГаллийГаллий

69,723

4s² 4p¹

1,81

Белый металл с голубоватым оттенком

t°_пл=30°C

t°_кип=2403°C

ГерманийГерманий

72,64

4s² 4p²

2,0

Светло-серый полуметалл

t°_пл=937°C

t°_кип=2830°C

МышьякМышьяк

74,922

4s² 4p³

2,18

Зеленоватый полуметалл

t°_субл=613°C

(сублимация)

СеленСелен

78,96

4s² 4p⁴

2,55

Хрупкий черный минерал

t°_пл=217°C

t°_кип=685°C

БромБром

79,904

4s² 4p⁵

2,96

Красно-бурая едкая жидкость

t°_пл=-7°C

t°_кип=59°C

КриптонКриптон

83,798

4s² 4p⁶

3,0

Бесцветный газ

t°_пл=-157°C

t°_кип=-152°C

РубидийРубидий

85,468

5s¹

0,82

Серебристо-белый металл

t°_пл=39°C

t°_кип=688°C

СтронцийСтронций

87,62

5s²

0,95

Серебристо-белый металл

t°_пл=769°C

t°_кип=1384°C

ИттрийИттрий

88,906

4d¹ 5s²

1,22

Серебристо-белый металл

t°_пл=1523°C

t°_кип=3337°C

ЦирконийЦирконий

91,224

4d² 5s²

1,33

Серебристо-белый металл

t°_пл=1852°C

t°_кип=4377°C

НиобийНиобий

92,906

4d⁴ 5s¹

1,6

Блестящий серебристый металл

t°_пл=2468°C

t°_кип=4927°C

МолибденМолибден

95,94

4d⁵ 5s¹

2,16

Блестящий серебристый металл

t°_пл=2617°C

t°_кип=5560°C

ТехнецийТехнеций

98,906

4d⁶ 5s¹

1,9

Синтетический радиоактивный металл

t°_пл=2172°C

t°_кип=5030°C

РутенийРутений

101,07

4d⁷ 5s¹

2,2

Серебристо-белый металл

t°_пл=2310°C

t°_кип=3900°C

РодийРодий

102,91

4d⁸ 5s¹

2,28

Серебристо-белый металл

t°_пл=1966°C

t°_кип=3727°C

ПалладийПалладий

106,42

4d¹⁰

2,2

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=1552°C

t°_кип=3140°C

СереброСеребро

107,87

4d¹⁰ 5s¹

1,93

Серебристо-белый металл

t°_пл=962°C

t°_кип=2212°C

КадмийКадмий

112,41

4d¹⁰ 5s²

1,69

Серебристо-серый металл

t°_пл=321°C

t°_кип=765°C

ИндийИндий

114,82

5s² 5p¹

1,78

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=156°C

t°_кип=2080°C

ОловоОлово

118,71

5s² 5p²

1,96

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=232°C

t°_кип=2270°C

СурьмаСурьма

121,76

5s² 5p³

2,05

Серебристо-белый полуметалл

t°_пл=631°C

t°_кип=1750°C

ТеллурТеллур

127,60

5s² 5p⁴

2,1

Серебристый блестящий полуметалл

t°_пл=450°C

t°_кип=990°C

ИодИод

126,90

5s² 5p⁵

2,66

Черно-серые кристаллы

t°_пл=114°C

t°_кип=184°C

КсенонКсенон

131,29

5s² 5p⁶

2,6

Бесцветный газ

t°_пл=-112°C

t°_кип=-107°C

ЦезийЦезий

132,91

6s¹

0,79

Мягкий серебристо-желтый металл

t°_пл=28°C

t°_кип=690°C

БарийБарий

137,33

6s²

0,89

Серебристо-белый металл

t°_пл=725°C

t°_кип=1640°C

ЛантанЛантан

138,91

5d¹ 6s²

1,1

Серебристый металл

t°_пл=920°C

t°_кип=3454°C

ЦерийЦерий

140,12

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=798°C

t°_кип=3257°C

ПразеодимПразеодим

140,91

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=931°C

t°_кип=3212°C

НеодимНеодим

144,24

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1010°C

t°_кип=3127°C

ПрометийПрометий

146,92

f-элемент

Светло-серый радиоактивный металл

t°_пл=1080°C

t°_кип=2730°C

СамарийСамарий

150,36

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1072°C

t°_кип=1778°C

ЕвропийЕвропий

151,96

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=822°C

t°_кип=1597°C

ГадолинийГадолиний

157,25

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1311°C

t°_кип=3233°C

ТербийТербий

158,93

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1360°C

t°_кип=3041°C

ДиспрозийДиспрозий

162,50

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1409°C

t°_кип=2335°C

ГольмийГольмий

164,93

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1470°C

t°_кип=2720°C

ЭрбийЭрбий

167,26

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1522°C

t°_кип=2510°C

ТулийТулий

168,93

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1545°C

t°_кип=1727°C

ИттербийИттербий

173,04

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=824°C

t°_кип=1193°C

ЛютецийЛютеций

174,96

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1656°C

t°_кип=3315°C

ГафнийГафний

178,49

5d² 6s²

Серебристый металл

t°_пл=2150°C

t°_кип=5400°C

ТанталТантал

180,95

5d³ 6s²

Серый металл

t°_пл=2996°C

t°_кип=5425°C

ВольфрамВольфрам

183,84

5d⁴ 6s²

2,36

Серый металл

t°_пл=3407°C

t°_кип=5927°C

РенийРений

186,21

5d⁵ 6s²

Серебристо-белый металл

t°_пл=3180°C

t°_кип=5873°C

ОсмийОсмий

190,23

5d⁶ 6s²

Серебристый металл с голубоватым оттенком

t°_пл=3045°C

t°_кип=5027°C

ИридийИридий

192,22

5d⁷ 6s²

Серебристый металл

t°_пл=2410°C

t°_кип=4130°C

ПлатинаПлатина

195,08

5d⁹ 6s¹

2,28

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=1772°C

t°_кип=3827°C

ЗолотоЗолото

196,97

5d¹⁰ 6s¹

2,54

Мягкий блестящий желтый металл

t°_пл=1064°C

t°_кип=2940°C

РтутьРтуть

200,59

5d¹⁰ 6s²

2,0

Жидкий серебристо-белый металл

t°_пл=-39°C

t°_кип=357°C

ТаллийТаллий

204,38

6s² 6p¹

Серебристый металл

t°_пл=304°C

t°_кип=1457°C

СвинецСвинец

207,2

6s² 6p²

2,33

Серый металл с синеватым оттенком

t°_пл=328°C

t°_кип=1740°C

ВисмутВисмут

208,98

6s² 6p³

Блестящий серебристый металл

t°_пл=271°C

t°_кип=1560°C

ПолонийПолоний

208,98

6s² 6p⁴

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=254°C

t°_кип=962°C

АстатАстат

209,98

6s² 6p⁵

2,2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

t°_пл=302°C

t°_кип=337°C

РадонРадон

222,02

6s² 6p⁶

2,2

Радиоактивный газ

t°_пл=-71°C

t°_кип=-62°C

ФранцийФранций

223,02

7s¹

0,7

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

t°_пл=27°C

t°_кип=677°C

РадийРадий

226,03

7s²

0,9

Серебристо-белый радиоактивный металл

t°_пл=700°C

t°_кип=1140°C

АктинийАктиний

227,03

6d¹ 7s²

1,1

Серебристо-белый радиоактивный металл

t°_пл=1047°C

t°_кип=3197°C

ТорийТорий

232,04

f-элемент

Серый мягкий металл

ПротактинийПротактиний

231,04

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

УранУран

238,03

f-элемент

1,38

Серебристо-белый металл

t°_пл=1132°C

t°_кип=3818°C

НептунийНептуний

237,05

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

ПлутонийПлутоний

244,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

АмерицийАмериций

243,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

КюрийКюрий

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

БерклийБерклий

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

КалифорнийКалифорний

251,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

ЭйнштейнийЭйнштейний

252,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

100

ФермийФермий

257,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

101

МенделевийМенделевий

258,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

102

НобелийНобелий

259,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

103

ЛоуренсийЛоуренсий

266

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

104

РезерфордийРезерфордий

267

6d² 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

105

ДубнийДубний

268

6d³ 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

106

СиборгийСиборгий

269

6d⁴ 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

107

БорийБорий

270

6d⁵ 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

108

ХассийХассий

277

6d⁶ 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

109

МейтнерийМейтнерий

278

6d⁷ 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

110

ДармштадтийДармштадтий

281

6d⁹ 7s¹

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

Металлы

Неметаллы

Щелочные

Щелоч-зем

Благородные

Галогены

Халькогены

Полуметаллы

s-элементы

p-элементы

d-элементы

f-элементы

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.

Очистка воды от железа. Обзор методов.

Появляются ржавые подтеки на раковине?
На воздухе прозрачная вода из крана стала мутной, и выпал рыжий осадок?
Как бороться с избыточным железом и на что обратить внимание при выборе систем очистки воды от железа?
Ответы на все эти вопросы в нашей статье.

Определение типа железа в воде

Прежде чем приступить к выбору оборудования для очистки воды от железа, следует понять, какой тип железа присутствует в воде.

Двухвалентное железо (Fe+2) содержится в воде в растворенном состоянии и невидимо невооруженным глазом. Как правило, растворенное железо присутствует в воде из подземных источников (скважин). В присутствии двухвалентного железа вода выглядит прозрачной, но когда некоторое время находится в контакте с воздухом, приобретает рыжий цвет, и выпадает осадок. Это явление происходит вследствие окисления железа кислородом воздуха до трехвалентного состояния.

Трехвалентное железо (Fe+3), окисленное — присутствует в воде в коллоидной форме (образует очень мелкие частицы рыжего цвета). Осаждение коллоидного железа может сопровождаться образованием и ростом железобактерий. Присутствие окисленного железа характерно для воды из поверхностных источников (колодцы, водоемы) и для воды из централизованного водопровода.

Бактериальное железо (железобактерии) часто сопутствует минеральным отложениям Fe3+ и состоит из живых и мертвых бактерий, их оболочек и продуктов жизнедеятельности. Бактериальное железо достаточно легко отличить от минерального железа — это мягкие вязкие слизистые отложения. В некоторых случаях они безвредны, в других — наносят огромный ущерб. В трубопроводе и водоочистном оборудовании железобактерии часто становятся причиной язвенной коррозии железа и стали и сильно ускоряют образование железистых отложений.

Заполните форму для получения консультации специалиста по водоподготовке

Ваше имя:

E-mail

Сообщение

Я подтверждаю согласие на обработку своих персональных данных.

Поставьте галку

Оборудование для очистки воды от железа

Каталитическое удаление железа (фильтры-обезжелезиватели)

На рынке есть большое многообразие систем обезжелезивания, работающих по принципу каталитического окисления железа, в процессе которого двухвалентное железо (растворенное) переходит в форму трехвалентного железа (нерастворенного), оседающего на фильтрующей загрузке. Такие системы получили название «фильтры-обезжелезиватели».
Принципиально данные фильтры отличаются по принципу окисления железа, которое может производиться безреагентным способом (кислородом воздуха) или же использованием сильных окислителей.

Безреагентные способы являются безопасными для использования в быту, но менее эффективны и стабильны по качеству очистки. Такие фильтры плохо работают в условиях высокой концентрации железа в исходной воде и требовательны к сопутствующим показателям (необходим высокий рН, низкое содержание органических веществ).

Реагентные способы менее чувствительны к составу исходной воды, но сопряжены с работой с сильными окислителями (гипохлорит натрия, перекись водорода, перманганат калия), что небезопасно для использования в домашних условиях, так как в случае аварийной ситуации с оборудованием или изменения состава исходной воды, реагент может попасть в очищенную воду.
После введения окислителя вода попадает на каталитическую загрузку, обеспечивающую последующее окисление и фильтрацию железа.

Если Вы остановили свой выбор на системах каталитического обезжелезивания, то при выборе оборудования необходимо учитывать температуру воды, рН, щелочность, содержание растворенного кислорода и другие параметры, которые могут значительно повлиять на эффективность очистки. При эксплуатации необходимо строго следовать рекомендациям производителя, устанавливая скорость прямого потока воды, скорость потока при обратной промывке, учитывать максимальное содержание входного железа и другие ограничения, которые влияют на рабочие параметры процесса очистки для эффективной работы всего оборудования и фильтрующего материала в частности.

Самые распространенные причины плохой работы фильтра-обезжелезивателя — неполное окисление железа вследствие колебаний в составе исходной воды, низкой скорости потока при обратной промывке, недостаточно частого проведения регенерации фильтрующего материала или подачи на фильтрацию большого потока воды.

Все эти факторы могут стать причиной некачественной работы фильтров-обезжелезивателей. Для обеспечения стабильного результата при обезжелезивании целесообразно предпочесть системы обратного осмоса.

Обратный осмос

Системы обратного осмоса наиболее эффективны для удаления растворенного железа и по многим параметрам превосходят альтернативные методы обезжелезивания. Поскольку ионы железа намного крупнее пор обратноосмотических мембран, они эффективно задерживаются на мембранах. При этом железо не накапливается в мембране, а сливается в дренаж с концентратом, что предотвращает проблему закупоривания пор. Системы обратного осмоса могут очищать воду с содержанием растворенного железа до 10-20 мг/л. Рекомендуется избегать контакта с воздухом (промежуточных накопительных емкостей) перед подачей на установку обратного осмоса для предотвращения окисления железа.
Обратный осмос может использоваться и для удаления трехвалентного железа в невысоких концентрациях.
Системы обратного осмоса эффективны для очистки воды от распространенного спутника железа — марганца.

Ионный обмен

Для удаления двухвалентного железа в невысоких концентрациях (незначительно превышающих норму) может использоваться катионообменная смола. Этот метод может быть целесообразен при очистке воды с повышенной жесткостью и невысоких концентрациях растворенного железа. Ионообменная смола замещает ионы железа и солей жесткости на натрий, однако, эффективно работает лишь при низком содержании двухвалентного железа (до 1 мг/л).
Серьезным осложнением работы смолы является возможное окисление железа и переход в форму трехвалентного. При этом на поверхности ионообменного материала появляется непроницаемая окисная пленка, что резко уменьшает обменную емкость катионита за счет снижения реакционной поверхности материала. Этот эффект может быт снижен путем введения подкислителя, поскольку в кислых растворах процесс окисления железа сильно замедляется — необходимо, чтобы рН воды был ниже 7. Следует учитывать, что загрязнение смолы железом рано или поздно все равно происходит, и в этом случае требуется производить замену фильтрующей среды.
Ионообменные системы не очень удобны в эксплуатации, так как требуют постоянного контроля за присутствием соли, необходимой для регенерации смолы (хлорид натрия в таблетированной форме) и ее пополнением.

Ультрафильтрация

Ультрафильтрационные мембраны с размером пор около 0,02 микрон прекрасно задерживают коллоидное железо. Установки ультрафильтрации с режимами периодического сброса концентрата и обратной промывки мембран обеспечивают эффективное удаление трехвалентного железа. Для эффективности очистки с помощью ультрафильтрации все железо должно быть переведено в окисленное состояние. Рекомендуется предварительное введение коагулянта и обеспечения необходимого времени его контакта с водой.

Удаление бактериального железа

При наличии в исходной воде большого количества железа пользователь может столкнуться еще с одной проблемой — появлением бактериальных загрязнений — активным развитием железобактерий.
Если проблема железобактерий выявлена на ранней стадии, регулярное хлорирование или обработка хелатными агентами (органические вещества, образующие растворимые комплексы с железными отложениями), а также постоянное наблюдение за состоянием оборудования помогут минимизировать её последствия.

На ранней стадии появления железобактерий может помочь ударное хлорирование — необходимо создать избыточную концентрацию хлора 50 мг/л. Перед применением хлорирования нужно выяснить, насколько устойчиво к хлору установленное водоочистное оборудование.

Проблему с бактериальным железом может решить среда redox, однако, в подводящих трубопроводах при этом железобактерии будут продолжать развиваться и образовывать слизистые отложения.

Выводы

Несмотря на большое количество методов удаления железа, наиболее оптимальным методом очистки от двухвалентного железа, обычно присутствующего в подземных источниках, и трехвалентного железа в невысоких концентрациях, является применение систем обратного осмоса.

При содержании в воде большого количества трехвалентного железа рекомендуется применять системы ультрафильтрации.

По всем вопросам очистки воды обращайтесь к нам — опытные специалисты по водоподготовке проконсультируют Вас по любой проблеме, связанной с водой для Вашего дома.
Для консультации с нашими специалистами позвоните нам или отправьте заявку:

Отправить заявку

Скачать опросный лист для частных лиц

С оборудованием для очистки воды для дома Вы можете ознакомиться в разделе Системы очистки воды

Мы предлагаем Вам записаться на демонстрацию работы мембранной системы водоочистки, и наши специалисты подъедут к Вам в любое удобное для Вас время. Вы сможете увидеть, какой будет вода в Вашем доме, если ее очистить с помощью нашего оборудования.
Выезд специалистов и демонстрация работы оборудования бесплатны.

Пейте чистую воду и будьте здоровы!

Рекомендуем прочитать:

Чистая ли вода в скважине? Способы очистки воды из скважины

Соленая вода в скважине – проблема и решения

Нитраты в воде. Опасность и методы очистки воды от нитратов

Очистка воды для коттеджей и квартир или О голубой воде и мембранной технологии

Пир во время цинги или Полезно ли пить обратноосмотическую воду

Глоссарий по очистке воды и водоподготовке

Основы мембранной технологии

Обратный осмос и нанофильтрация в водоочистке

КАТАЛОГ ОБОРУДОВАНИЯ

Как записать сбалансированную химическую реакцию для ржавления железа

Обновлено 26 апреля 2018 г.

Автор Chris Deziel

Ржавчина — это факт жизни на Земле, а также, по крайней мере, на одной другой планете Солнечной системы: Марсе. Красноватый оттенок этой планеты во многом обусловлен наличием оксида железа или ржавчины на ее поверхности. Ржавчина является результатом соединения железа с кислородом в процессе, называемом окислением, и наличие ржавчины на Марсе предполагает, что в прошлом на планете могло быть больше молекулярного кислорода, хотя углекислый газ, который является основным компонентом Марса «Настоящая атмосфера, также может поставлять кислород. Помимо газообразного кислорода для образования ржавчины нужна вода, потому что это двухстадийный процесс. Это указывает на то, что вода на Марсе могла быть в изобилии давным-давно.

TL;DR (слишком длинный; не читал)

Для образования ржавчины требуется железо, вода и кислород. Хотя это сложный процесс, химическое уравнение простое: 4Fe + 3O ₂ + 6H ₂ O → 4Fe(OH) ₃ .

Первый шаг: Окисление твердого железа

Общеизвестно, что ржавчина возникает, когда вы оставляете воду на металлическом инструменте или подвергаете его воздействию влажного воздуха. Это потому, что первый шаг в процессе ржавчины включает растворение твердого железа в растворе. Формула для этого:

Fe(s) → Fe ²⁺ (водн.) + 2e ^—

Электроны, образовавшиеся в результате этой реакции, соединяются с ионами водорода в воде, а также с растворенным кислородом, образуя воду:

4e ^— + 4H ⁺ (водн. ) + O ₂ (водн.) → 2H ₂ O(l)

В этих двух реакциях образуются вода и ионы железа(II), но не ржавчина. Чтобы это образовалось, должна произойти другая реакция.

Второй этап: образование гидратированного оксида железа (ржавчины)

Потребление ионов водорода, происходящее при растворении железа, оставляет в воде преобладание ионов гидроксида (ОН ^— ). Ионы железа(II) реагируют с ними с образованием грин раста:

Fe ²⁺ (водн.) + 2OH ^— (водн.) → Fe(OH) ₂ (тв)

То есть т конец истории. Ионы железа (II) также соединяются с водородом и кислородом в воде с образованием ионов железа (III):

4Fe ²⁺ (водн.) + 4H ⁺ (водн.) + O ₂ (водн.) → 4Fe ³⁺ (водн.) + 2H ₂ O(л)

Эти ионы железа ответственны за образование красноватого осадка, который постепенно проедает дырки в автомобильные кузова и металлические кровли по всему миру. Они объединяются с дополнительными ионами гидроксида с образованием гидроксида железа (III):

Fe ³⁺ (водн.) + 3OH ^— (водн.) → Fe(OH) ₃

Это соединение дегидратируется, превращаясь в Fe ₂ О ₃ .H ₂ O — химическая формула ржавчины.

Написание сбалансированного уравнения

Если вы хотите составить сбалансированное уравнение для всего процесса, вам нужно знать только исходные реагенты и продукты реакции. Реагентами являются железо (Fe), кислород (O ₂ ) и вода (H ₂ O), а продуктом является гидроксид железа (III) Fe(OH) ₃ , поэтому Fe + O ₂ + H ₂ O → Fe(OH) ₃ . В сбалансированном уравнении одинаковое количество атомов кислорода, водорода и железа должно фигурировать в обеих частях уравнения. Сбалансируйте количество атомов водорода, умножив количество молекул воды на 6 и количество молекул гидроксида на 4. Затем вам нужно умножить количество O ₂ молекул на 3 и количество ионов Fe на 4. Результат:

4Fe + 3O ₂ + 6H ₂ O → 4Fe(OH) ₃

900 Управление орошением железом Вода (Rutgers NJAES)

Введение

Железо является обычным микроэлементом в почвах и грунтовых водах. Железо является четвертым по распространенности минералом в земной коре. Массовое содержание железа в почвах обычно находится в диапазоне от 0,5% до 5% (по объему) и зависит от исходных пород, из которых образовалась почва, механизмов переноса и общей геохимической истории. Железо встречается в воде в растворимая форма как двухвалентное железо (двухвалентное железо: Fe ⁺² ) или нерастворимая форма как трехвалентное железо (трехвалентное железо: Fe ⁺³ 9).

В колониальные времена болотное железо добывали из болот, ручьев и водных путей в Сосновых степях Нью-Джерси (Пайнлендс). Сосновые степи включают в себя части семи округов: округ Оушен, Берлингтон, Глостер, Атлантик, Камберленд, Кейп-Мэй и округ Камден. Почвы в основном песчаные и кислые. Дренажная вода, насыщенная органическими кислотами (в основном гуминовыми и фульвокислотами) от разлагающейся растительности, просачивается в богатые железом глины, лежащие в основе большей части Сосновых пустошей, и в процессе выщелачивания растворимого железа. Железо в подземных водах быстро окисляется до красновато-коричневого продукта (гидратированный оксид железа) на воздухе. Железо является обычным загрязнителем воды, который не считается опасным для здоровья; однако его присутствие на повышенных уровнях может вызвать эстетические проблемы на декоративных растениях, зданиях и сооружениях, а его накопление на ирригационном оборудовании может привести к засорению эмиттеров (рис. 1 и 2).

Рис. 1. Отложения железной ржавчины на листьях растений.

Железо может присутствовать в воде во многих различных формах (растворимая, хелатная, органическая и осажденная) и может быть или не быть видимым для глаз. К таким формам относятся железистые (Fe ⁺² ) или растворенное железо, которое невидимо, в то время как трехвалентное (Fe ⁺³ ) или окисленное (заржавленное) железо становится заметным в виде осадков и обычно проявляется в виде коричневато-красных частиц, взвешенных в воде.

Оросительная вода с содержанием железа выше 0,1 ppm может вызвать засорение эмиттеров капельного орошения, а содержание железа выше 0,3 ppm может привести к образованию пятен железной ржавчины и обесцвечиванию лиственных растений при дождевальных установках. Эти уровни, как правило, ниже уровней, которые вызывают токсичность в тканях растений, за исключением случаев, когда уровень железа превышает 4 ppm или когда pH корневой среды ниже 5,5.

Рис. 2. Ржавление металлических конструкций.

Железофиксирующие бактерии , в основном из нитчатых родов, таких как Gallionella spp. , Leptothrix и Sphaerotilus и менее из палочек типа , таких как Psendomonas и Enterobacter , реагируют с растворимым железом, Fe ⁺², превращая железо в нерастворимое, посредством процесса окисления. форма, Fe ⁺³ . Когда трехвалентное железо окружено колониями бактерий, образуется липкий гель железной слизи с голубоватым бронзовым блеском. Бактерии препятствуют осаждению железа в воде, поэтому при орошении растений образуются голубоватые отложения железа. В теплицах часто можно увидеть слизистую желтоватую массу, которая забивает капельницы или форсунки для полива.

Методы контроля содержания железа в оросительной воде

Глубина водозабора для орошения. Питомники могут уменьшить проблему отложений железа, убедившись, что их ирригационные водозаборы расположены на 18-30 дюймов ниже поверхности воды. Водозаборники, расположенные слишком близко ко дну, вытягивают осевший осадок железа со дна пруда. Те, кто слишком близко к поверхности, притягивают больше окисленной формы и других организмов, которые процветают на железе, таких как железофиксирующие бактерии. Обработка железа зависит от формы (растворимой, хелатной, органической или осажденной), в которой оно находится в необработанной воде. Следовательно, перед рассмотрением или выбором подходящего оборудования для очистки для эффективного удаления железа необходимо провести тестирование воды.

Отбор проб и анализ оросительной воды. Перед применением любого метода контроля производители должны набрать пробы воды из колодца или насоса в чистые полиэтиленовые бутылки, полностью наполненные и плотно закрытые, чтобы избежать окисления воздухом, и отправить их в лабораторию анализа воды для полного анализа. Полный анализ пробы воды (включая общую жесткость, рН, содержание железа, мутность, цвет, вкус или запах) и первоначальное наблюдение при взятии пробы позволит определить присутствие железа. Если свеженабранная проба воды кажется прозрачной, это не означает, что вода не содержит железа. Это потому что железо, невидимое глазу, может присутствовать в виде бикарбоната двухвалентного железа (Fe(HCO ₃ ) ₂ ) . Однако во время отбора проб и к тому времени, когда проба воды попадает в лабораторию, может произойти окисление части или всего железа, и в результатах может появиться мутность. Бикарбонат железа при окислении превращается в гидроксид железа [Fe (OH) ₃ ], образуя углекислый газ и снижая pH.

Умягчители для удаления бикарбоната железа из воды. Самый простой способ удалить из воды двуокиси двухвалентного железа — пропустить ее через воздухонепроницаемый умягчитель воды , содержащий смолистый катионообменник: нерастворимая матрица, обычно имеющая форму мелких (диаметром 1–2 мм) шариков, изготовленных из органического полимерного субстрата с поверхностью, которая легко улавливает и высвобождает ионы в процессе, называемом ion обмен . Способность к удалению железа зависит от емкости смолы. При использовании базового умягчителя, регенерированного хлоридом натрия, можно удалить железо вместе с кальцием и магнием.

Окисление с последующей фильтрацией для удаления воды с высоким содержанием железа. Если колодезная вода имеет высокое содержание железа, вызывающее проблемы, рассмотрите возможность использования насоса для аэрации бассейна . Этот насос поддерживает движение объема воды (создавая рябь), что приводит к осаждению железа из-за окисления . Удаление осажденного железа может быть достигнуто путем фильтрации . В аэрированной воде окислительно-восстановительный потенциал воды таков, что он позволяет окислять двухвалентное железо в трехвалентное, которое осаждается в гидроксид железа, Fe(OH) ₃ , что обеспечивает естественное удаление растворенного железа.

Fe ⁺² окисление → Fe ⁺³ осаждение → Fe(OH) ₃

Время, необходимое двухвалентному железу для окисления до трехвалентного состояния, зависит от многих факторов, доминирующими из которых являются: pH; температура; уровень растворенного кислорода; и наличие других растворимых ионов. Чем ниже рН и температура, тем больше времени требуется для завершения реакции окисления. Увеличение растворенного кислорода уменьшает время, необходимое для окисления. Например:

При pH 7,0, 90% Fe ⁺² для окисления требуется 1 час при 21°C и 10 часов при 5°C.
При рН 8,0, 90% Fe ⁺² окисление происходит за 30 секунд.
При рН 6,0 требуется 100 часов.
Критическая концентрация растворенного кислорода составляет 2 промилле. Ниже этого окисление двухвалентного железа происходит очень медленно.

Обеспечение полной аэрации воды с последующим пропусканием аэрированной воды через нейтрализующий фильтр (кальцитовый фильтр) , позволяет отфильтровывать взвешенное железо и повышать pH перед прохождением воды через умягчитель воды. Для этого процесса типичные требования к фильтрации составляют от 20 до 50 микрон. Окисление и фильтрация обычно является наиболее экономичным методом удаления железа с точки зрения эксплуатационных расходов, поскольку воздух доступен бесплатно. Однако, поскольку могут потребоваться большие удерживающие резервуары, этот тип обработки может иметь более высокие капитальные затраты. Окисление с последующей фильтрацией является относительно простым процессом.

Окислители и окисляющие фильтры. Другие методы окисления включают использование окислителей , таких как хлор, диоксид хлора, озон и перманганат калия. Хлорирование широко используется для окисления растворимого двухвалентного железа. Скорость подачи хлора и требуемое время контакта можно определить с помощью простых тестов в сосуде.

Для полного осаждения железа рекомендуется добавлять основание для повышения pH. Железо осаждается легче, если рН поднимается выше нейтрального. Если аэрация ограничена напорной системой и pH воды выше 6,8, 9Окислительный фильтр 0023 может быть дополнительным (например, с использованием марганцевой зелени и ). Гринсэнд представляет собой обработанный материал, состоящий из шаровидных зерен цеолитового минерала глауконита. Материал покрыт оксидом марганца. Зеленый песок лучше удаляет железо, так как марганцевый цеолит дополняет естественную аэрацию воды, способствуя осаждению железа.

Хлорирование в качестве окислителя для удаления богатой органическим железом воды. Органическое железо представляет собой соединение, образованное органической кислотой и железом. Эта форма часто встречается в воде с содержанием растворенного органического углерода (DOC) более 2 частей на миллион. Дубильные вещества – это натуральные органические вещества, вырабатываемые растительностью, которые окрашивают воду в цвет чая. Органическое железо трудно удалить, поэтому важно учитывать его присутствие в воде. Органическое железо и дубильные вещества могут встречаться в очень мелких колодцах или в колодцах, подверженных воздействию поверхностных вод. Полный анализ пробы воды и первоначальное наблюдение при взятии пробы укажут на их присутствие. Например, проба воды , содержащая органическое железо , может быть прозрачной при отборе насосом, и железо может не осаждаться, но появляется в коллоидной форме . Органическое железо и дубильные вещества могут замедлять или предотвращать окисление железа, поэтому умягчители воды, системы аэрации и фильтры железа могут не сработать. Возможно химическое окисление с последующей фильтрацией. Хлорирование можно рассматривать как метод очистки, особенно когда железо существует в органической форме. Хлорирование разрушает органические комплексы, после чего железо может окисляться и осаждаться путем аэрации и регулирования рН. Хлорирование воды для орошения приведет к гораздо более высокой скорости окисления, и ее можно вводить в газообразном или жидком виде. Коммерческие подрядчики по ирригации могут установить эти системы. Для получения дополнительной информации о поиске подрядчиков по ирригации обратитесь в местное представительство Rutgers Cooperative Extension Office. Газообразный хлор, вводимый из баллонов, более эффективен и экономичен в долгосрочной перспективе, чем жидкая форма, но он чрезвычайно опасен, когда необходимо менять баллоны, особенно если баллоны размещены в здании. Жидкий хлор (5–15% гипохлорита натрия), более безопасная альтернатива, впрыскивается с помощью инжектора с переменным соотношением. Жидкий хлор со временем теряет прочность, поэтому скорость впрыска необходимо увеличить. Рекомендуется непрерывно вводить жидкий гипохлорит натрия из расчета 1 ppm на каждый 1 ppm железа в поливной воде. Смешивание жидкого гипохлорита натрия с водой приводит к образованию хлорноватистой кислоты (HOCL) и гидроксильных ионов (OH), реакции, которая повышает pH воды. Количество HOCl, которое будет присутствовать в растворе и, следовательно, будет активным, будет больше при более низких уровнях pH (более кислые условия). При pH 8 только около 22 % закачиваемого хлора будет в активной форме HOCl, при pH 7 около 73 % будет в форме HOCl, а при pH 6 около 96% будет в форме HOCl. Хлорноватистая кислота реагирует с железом в растворе и окисляет двухвалентное железо в трехвалентную форму. Затем трехвалентное железо становится нерастворимым гидроксидом трехвалентного железа в виде осадка. Хлор следует вводить перед фильтрами, чтобы эти осадки могли задерживаться в фильтрах. Хлор может вступать в реакцию с некоторыми металлическими и пластиковыми компонентами ирригационных систем. Поэтому всегда консультируйтесь с производителем или поставщиком компонентов системы, чтобы определить любые потенциальные проблемы, прежде чем начинать программу впрыска хлора. Воду можно проверить на наличие свободного хлора с помощью недорогого анализатора D.P.D. (диэтилфенилендиамин). Можно использовать комплект для бассейна на конце ирригационной линии или стояка, но он должен измерять свободный хлор . Многие наборы для тестирования бассейнов измеряют только общий хлор. Хлорирование должно сопровождаться фильтрацией при наличии в воде органических комплексов железа. Следует проявлять осторожность при выборе хлорирования в качестве метода удаления железа из поливной воды, поскольку некоторые растения чувствительны к хлору, например: крепмирт, кизил, гибискус, гортензия, можжевельник, рододендрон, роза, сахарный клен, ель и калина. .

Другие продукты для связывания железа в воде. Примеры, известные авторам, включают: Di-Solv® (Flo-Tec Inc. , Ларго, Флорида), отрицательно заряженное соединение может быть добавлено в воду для орошения для устранения отложений минералов, являющихся источником питания для роста бактерий. Использование Di-Solv® снижает вероятность закупорки эмиттеров из-за биологических загрязнителей. Другим продуктом той же компании является Aqua-Solv® , химическое соединение, связывающее ионы железа, кальция и марганца. Аналогичные продукты могут быть доступны от других поставщиков. Эффективность применения зависит от наличия оборудования и концентрации железа или других проблемных минералов.

Наборы для тестирования железа. Оросительную воду можно проверить на содержание железа (0–10 частей на миллион) с помощью простого тестового набора. Примеры, известные этим авторам, включают недорогой, простой, легкий и безопасный набор для колориметрического анализа железа CHEMets®. Набор содержит 30 индивидуальных тестов, вакуумные ампулы, а также компараторы. Аналогичным образом, набор для тестирования с несколькими параметрами (жесткость, pH и содержание железа), такой как модель Hach®: HA-62A (100 тестов), можно использовать для определения содержания железа в воде в диапазоне 0–10 частей на миллион, в то время как модель Hach® Iron IR-18 измеряет железо в воде, когда концентрация железа ниже 5 частей на миллион. Другие наборы для быстрого тестирования (48 отдельных тестов), которые измеряют концентрацию двухвалентного железа (код набора для тестирования 8052-310) или формы двухвалентного железа и двухвалентного железа (код набора для тестирования 8052-311) в диапазоне 0–10 частей на миллион, можно найти в Analyticon Instruments Corporation. ® (Спрингфилд, Нью-Джерси). La Motte® Model P-61, код 4447, — это еще один тестовый набор, который можно использовать для определения содержания железа (0,5–10,0 частей на миллион) в сельскохозяйственных системах водоснабжения. Аналогичные комплекты могут быть доступны у других поставщиков.

Ссылки

Упоминание или отображение товарного знака, запатентованного продукта или фирмы в тексте или рисунках не является одобрением Rutgers Cooperative Extension и не подразумевает одобрение, исключающее другие подходящие продукты или фирмы.

Декабрь 2005 г.