CHEMIE A TECHNOLOGIE VODY Laboratorní cvičení

5. cvičeníODŽELEZOVÁNÍ VODY5.1. Železo ve vodáchV některých podzemních vodách se vyskytují zvýšené koncentrace železa (i několikmg/l), které je v tomto bezkyslíkatém prostředí obsaženo ve formě iontů Fe 2+ , tedyv železnatých solích. Působením oxidujících látek je Fe(II) oxidováno na Fe(III) a přidostatečně vysokém pH dochází k hydrolýze : Fe 3+ + 3 H 2 O = Fe(OH) 3 + 3 H + . Hydroxidželezitý je ve vodě nepatrně rozpustný a vylučuje se jako rezavě hnědá vločkovitá sraženina.Oxidace probíhá tím snadněji, čím je roztok alkaličtější, při dostatečně vysokém pH ivzdušným kyslíkem. Proto povrchové vody více nebo méně nasycené rozpuštěným kyslíkemobsahují zpravidla jen nízké koncentrace železa, neboť Fe(II), případně do tohoto prostředípřivedené, je oxidováno na hydroxid železitý, který přechází usazováním do dnovýchsedimentů. Oxidaci Fe 2+ kyslíkem lze popsat rovnicí:2 Fe 2+ + 1/2 O 2 + H 2 O = Fe 3+ + 2 OH - [5.1]Vysoké koncentrace železa se vyskytují také ve vodách rašelinných, v nichž je železovázáno na huminové látky do organických komplexních sloučenin. Uvolnění Fe do iontovéformy s jeho následným vysrážením jako hydroxid železitý vyžaduje rozložení organickésloučeniny působením silných oxidačních látek, jako je chlor, ozon aj.Koncentrace železa je limitována pro povrchové vody (nař.vl.ČR č.82/99Sb) hodnotami0,5 mg/l pro vodárenské toky a 2,0 mg.l -1 pro toky ostatní. V normě pro pitnou vodu sepřipouští koncentrace Fe do 0,3 mg.l -1 , a to spíše než z hygienických důvodů předevšímz důvodu možného následného vylučování hydroxidu železitého v rozvodném potrubí, kdek tomuto ději přispívá přítomnost železitých bakterií, které oxidaci Fe(II) na Fe(III) kyslíkemvýrazně usnadňují, takže tato probíhá při nižším pH než chemická oxidace kyslíkem.Výše popsané vlastnosti sloučenin železa jsou využívány pro jeho odstranění z vodnéhoprostředí. V praxi se používá jednak odželezování vzdušněním, jednak odželezováníalkalizací.Úkol 5.1. Vypočtěte spotřebu kyslíku pro oxidaci Fe 2+Dle rovnice [5.1] činí spotřeba na oxidaci 1 molu Fe 2+ → 0,5 mol O.M r (Fe) = 55,85 M r (O) = 16 Spotřeba O na 1 mg Fe = 8/55,85 = 0,143 mg.mg -15.2. Odželezování vzdušněnímPodzemní vody se zvýšenou koncentrací Fe(II) jsou zpravidla kyselé, neboť současněobsahují vysokou koncentraci oxidu uhličitého. Aerací této vody dochází jednak k přívodukyslíku pro oxidaci Fe 2+ , především však k postupnému vypuzování CO 2 a tím ke zvyšováníhodnoty pH, což je příznivé pro oxidaci Fe 2+ a současnou hydrolýzu vznikajících Fe 3+ .Hydrolýzou přechází Fe 3+ na nerozpustný Fe(OH) 3 , který se z vody separuje sedimentací afiltrací.23