|
Дистилляция как способ очистки воды известна давно. Фактически принцип дистилляции в точности повторяет всем известный принцип круговорота воды в природе. Вода испаряясь, переходит из жидкости в пар, при этом освобождаясь от всех примесей, содержащихся в ней. Для ускорения этого процесса в современных дистилляторах воду подогревают до температуры 100 С, чаще всего, используя для этого электрический нагреватель. В процессе кипения идет интенсивное преобразование воды в пар, при этом вся органика, растворенные и нерастворенные в воде вещества, механические примеси, металлы и др. оказываются слишком тяжелыми, чтобы подняться вместе с паром, и образуют осадок.
|
|
|
Мембранный метод очистки воды достаточно широко используется в промышленной водоподготовке. Основная задача мембранных систем – “тонкая” доочистка воды от вирусов, бактерий, простейших микроорганизмов или производство питьевой воды высокого качества. Что не мешает таким системам отлично справляться с проблемой обезжелезивания воды. Микрофильтрационные мембраны могут фильтровать трехвалентное железо, ультра- инанофильтрационные – легко справятся с органическим, коллоидным и бактериальным, железом, а мембраны, работающие по принципу обратного осмоса, очищают воду практически от всех форм растворенного органического и неорганического железа.
|
|
Метод ионного обмена используется для кондиционирования воды в современных умягчителях. Основным материалом для этого метода являются специальные синтетические ионообменные смолы (катиониты). Однако свойство этих смол удалять из воды не только кальций и магний , но и ионы других двухвалентных металлов обусловило применение их в современных установках обезжелезивания. Причем удалять они могут не только двухвалентное железо, но и сопутствующий ему марганец, с которым не могут справиться системы обезжелезивания , основанные на каталитическом методе или методе окисления.
|
|
Метод обезжелезивания каталитическим окислением на сегодня является наиболее распространенным методом, применяемым в современных компактных установках обезжелезивания воды высокой и средней производительности. Суть метода заключается в том, что окисление железа, содержащегося в воде (т.е. его переход из двухвалентной формы в трехвалентную), происходит непосредственно на поверхности гранулированного фильтрующего слоя, который при этом ускоряет реакцию окисления. В качестве фильтрующего слоя чаще всего применяется загрузка на основе MnO2 – диоксида марганца. Благодаря диоксиду марганца, окисление железа происходит очень быстро, а полученный нерастворимый осадок остается на поверхности фильтрующих гранул и при обратной промывке смывается в дренаж. Таким образом, фильтрующая гранулированная загрузка одновременно является и окислителем, и фильтром. Иногда в воду могут добавляться также дополнительные окислители, чаще всего KMnO4 – перманганат калия, более известный как марганцовка. Перманганат калия в установках обезжелезивания используется не только в качестве ускорителя (катализатора) химической реакции, но и выполняет функцию регенерации фильтрующего слоя, препятствуя вымыванию из него марганца. Применяют периодическую или непрерывную регенерацию.
Общими недостатками метода обезжелезивания каталитическим окислением являются:
- системы обезжелезивания, основанные на таком методе, малоэффективны против органического железа. Кроме того, органическое железо со временем накапливается на поверхности гранулированного фильтрующего слоя, образуя органическую пленку, которая в свою очередь изолирует катализатор MnO2 от воды. Таким образом, способность фильтрующей загрузки удалять железо значительно снижается, ведь при отсутствии ускорителя химическая реакция окисления протекает очень медленно;
- малоэффективен при концентрации железа более 15мг/л, особенно, если наряду с железом, в воде присутствует и марганец
|
|
Окисление Fe2+ в Fe3+ производят при помощи кислорода, содержащегося в воздухе или аэрацией, а также при помощи других окислителей - хлора, перманганата калия, озона и т.п. Полученный осадок укрупняют (если нужно) с помощью коагуляции и фильтруют. Окисление является самым старым способом обезжелезивания воды. Для реакции окисления требуется довольно длительное время контакта воды с кислородом, поэтому необходимы специальные резервуары и сооружения – градирни и т.п.
Чтобы ускорить реакцию окисления в воду добавляют специальные окислители, чаще всего хлор, так как одновременно решается еще и проблема обеззараживания. Однако и окисленное железо осаждается очень долго, из-за малого размера образованных частичек Fe(OH)3 1-3мкм. Для укрупнения частиц и ускорения выпадения их в осадок применяют коагулянты – специальные связывающие частицы. Необходимость применения коагулянтов существует еще и потому, что фильтрация осадка таких малых размеров (1-3мкм) практически невозможна на антрацитовых, песчаных или даже алюмосиликатных фильтрах.
Минусы метода обезжелезивания окислением:
- необходимость процесса коагуляции для ускорения осаждения частиц и их укрупнения для последующей фильтрации;
- практически все применяемые окислители не способны удалить из воды органическое железо;
- если в воде наряду с железом содержится марганец (что бывает очень часто, особенно в подземных водах), то удалить его практически невозможно, т.к. окисляется он гораздо хуже, и требует для этого высокий уровень рН.
Эти недостатки делают неэффективным применение метода окисления в быту и для небольших коммерческих или промышленных систем, требующих больших скоростей фильтрации.
|
|
|
|
|
|
