В начало

Общее железо в воде

 

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.

Фазовые равновесия зависят от химического состава вод, рН, Еh (окислительно-восстановительного потенциала)  и в некоторой степени от температуры. В рутинном анализе во взвешенную форму выделяются частицы размером более 0,45 мкм. Она представлена преимущественно железосодержащими минералами, гидратом оксида железа и соединениями железа, сорбированными на взвесях. Истинно растворенную и коллоидную формы обычно рассматривают совместно. Растворенное железо представлено соединениями, находящимися в ионной форме в виде  гидроксокомплексов и комплексов  с растворенными неорганическими и органическими веществами природных вод. В ионной форме мигрируют главным образом  Fe (II),  а Fe (III) в отсутствие комплексообразующих веществ не может в значительных количествах находиться в растворенном состоянии.

Железо обнаруживается в основном в водах с низкими значениями Eh.

В результате химического и биохимического (при участии железобактерий) окисления Fe (II) переходит в Fe (III), которое,  гидролизуясь,  выпадает в осадок в виде  Fe (ОН)3  Как для Fe (II), так и для Fe (III) характерна склонность к образованию гидрооксокомплексов типа [Fe (ОН)2 ]+ , [Fe2 (ОН)2 ]4+, [Fe2 (ОН)3 ]3+, [Fe (ОН)3]- и других, сосуществующих в растворе в разных концентрациях в зависимости от рН и в целом определяющих состояние системы железо-гидроксил. Основной формой нахождения Fe (III) в поверхностных водах являются его комплексные соединения с растворенными неорганическими и органическими соединениями, главным образом гумусовыми веществами. При рН 8,0 основной формой является  Fe (ОН)3. Коллоидная форма железа наименее изучена, она представляет гидрат оксида Fe (ОН)3  и комплексы с органическими веществами.

Содержание железа в поверхностных водах суши составляет десятые доли милиграмма в 1 дм3, вблизи болот – единицы миллиграммов в 1 дм3. Повышенное содержание железа наблюдается в болотных водах, в которых оно находится в виде комплексов с солями гуминовых кислот – гуматами. Наибольшие концентрации железа (до нескольких десятков и сотен миллиграммов в 1 дм3) наблюдаются в подземных водах с низкими значениями рН.

Являясь биологически активным элементом, железо в определенной степени влияет на интенсивность развития фитопланктона и качественный состав микрофлоры в водоеме.

Концентрация железа подвержена заметным сезонным колебаниям. Обычно в водоемах с высокой биологической продуктивностью в период летней и зимней стагнации заметно увеличение концентрации железа в придонных слоях воды. Осенне-весеннее перемешивание водных масс (гомотермия) сопровождается окислением Fe(II) в  Fe(III) и выпадением последнего в виде Fe(OH)3.

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 в технических целях.

ПДК железа составляет 0,3 мг Fe /дм3 (лимитирующий показатель вредности – органолептический), ПДК – 0,1 мг /дм3 (лимитирующий показатель вредности – токсикологический).

Железо образует 2 рода растворимых солей, образующих катионы Fе2+ и Fе3+, однако в растворе железо может находиться и во многих других формах, в частности:

1)       в виде истинных растворов (аквакомплексов) [Fе(H2O)6]2+, содержащих железо (II). На воздухе железо (II) быстро окисляется до железа (III), растворы которого имеют бурую окраску из-за быстрого образования гидроксосоединений (сами растворы Fе2+ и Fе3+ практически бесцветны);

2)    в виде коллоидных растворов из-за пептизации (распада агрегированных частиц) гидроксида железа под воздействием  органических соединений;

3)    в виде комплексных соединений с органическими и неор­ганическими лигандами. К ним относятся карбонилы, ареновые комплексы (с нефтепродуктами и др. углеводородами), гексацианоферраты [Fе(СH)6]4- и др.

В нерастворимой форме железо может быть представлено в виде различных взвешенных в воде твердых минеральных частиц различного состава.

При рН>3,5 железо (III) существует в водном растворе только в виде комплекса, постепенно переходящего в гидроксид. При рН>8 железо (II) тоже существует в виде аквакомплекса, претерпевая окисление через стадию образования железа (III):

Fе(II) Þ Fе(Ш) Þ FеО(ОН)•Н2О

В качестве примера сложных превращений железа в раз­ных его формах, присутствующих иногда в природных водах, приведем уравнения реакций, протекающих в болотных водах и объясняющих часто встречающийся красный цвет воды (феномен «красных рек»). В условиях пониженного значения рН, характер­ного для болотных вод, протекают окислительные реакции с уча­стием растворенного кислорода. В частности, встречающийся в природе практически нерастворимый в воде дисульфид же­леза (минерал пирит) окисляется до сульфата железа (II):

2FеS2+7О2+2Н2О=2Fе2++4SО42-+4Н+

Далее, также под воздействием кислорода, протекает окис­ление сульфата железа (II):

4Fе2+2+4Н+=4Fе3++2Н2О

Заключительной стадией процесса является реакция гид­ролиза, приводящая к образованию красно-бурого осадка гидро­ксида железа (III):

Fе3++3Н2О=Fе(ОН)3   +3Н+

 


Разблокировка телефонов МТС 970
Разблокировка телефонов МТС 970


Разблокировка Supra M727G
Разблокировка Supra M727G


Разблокировка МТС 1078
Разблокировка МТС 1078