Железо общее в анализе воды

Железо попадает в воду при растворении горных пород подземными водами. Повышенное содержание железа наблюдается в болотных водах, в которых оно находится в виде комплексов с солями гуминовых кислот, так называемое, органическое железо. Насыщенными железом оказываются подземные воды в толщах юрских глин. В глинах много пирита FeS, и железо из него относительно легко переходит в воду. Бактериальное железо — продукт жизнедеятельности железобактерий (железо находится в их оболочке).

Значительные количества железа поступают в водоемы со сточными водами предприятий металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, лакокрасочной промышленности и с сельскохозяйственными стоками. Концентрация железа в воде зависит от рН и содержания кислорода в воде. Железо в воде колодцев и скважин может находится как в окисленной, так и в восстановленной форме, но при отстаивании воды всегда окисляется и может выпадать в осадок. Много железа растворено в кислых бескислородных подземных водах.

Повышенное содержание железа наблюдается в болотных водах (единицы миллиграмм), где концентрация гумусовых веществ достаточно велика, а в районах залегания сульфатных руд и зонах молодого вулканизма концентрации железа могут достигать даже сотен миллиграмм в 1 л воды. В поверхностных водах содержится от 0,1 до 1 мг/дм3 железа, в подземных водах содержание железа часто превышает 3-4 мг/дм3. В природе, в зависимости от валентности, железо существует в разных формах:

• нерастворимое в воде элементарное или металлическое железо — Fe0. При наличии влаги и кислорода происходит окисление до трехвалентного и образуется нерастворимый оксид железа Fe2O3. Этот процесс в быту называется «ржавление».

• двухвалентное железо — Fe+2, всегда находится в воде в растворенном виде, но в исключительных случаях, при высоком значение водородного показателя pH образуется гидроксид железа Fe(OH)2, который выпадает в осадок.

Fe+3 – трехвалентное железо образует гидроксид железа Fe(OH)3, который растворяется в воде только в случаях очень низкого водородного показателя pH. Однако при соединении с другими химическими элементами хлорид FeCl3 и сульфат Fe2(SO4)3 трехвалентного железа растворяется даже в слабощелочных водах с низким показателем pH.

Также железо может существовать в различных сложных соединениях, так называемое органическое железо. Органическое железо практически всегда растворимо или имеет коллоидное построение, которое очень трудно удалить. Оно присутствует в воде в составе разнообразных комплексах и в разных формах.

Разные типы железа по разному проявляют свои свойства и в большинстве случаев можно по внешнему виду определить какое железо преобладает в воде. Чистая вода по истечению времени образовывает красно-бурый осадок. Это присутствие двухвалентного железа. Если вода имеет желто-бурый окрас и при отстаивании образуется осадок, то это трехвалентное железо. Радужная пленка на поверхности воды и желеобразная масса внутри труб – бактериальное железо. А если же вода окрашена, но осадок не образуется, то это коллоидное железо.

Чаще всего в воде присутствует сочетание нескольких или всех типов железа. Анализ воды на железо необходим для самых разных типов воды — поверхностных природных вод, приповерхностных и глубинных подземных вод. Однако, из-за отсутствия утвержденных методов определения количества органического, коллоидного или бактериального железа в воде затрудняется выбор метода или комплекса методов водоочистки.

Конечно, потребителю воды неважно, в какой форме железо находится в воде, ведь, он сталкивается с последствиями высокого содержания железа в любой его форме. Содержание железа в воде выше 1-2 мг/дм3 значительно ухудшает органолептические свойства, придавая ей неприятный вяжущий вкус. Железо увеличивает показатели цветности и мутности воды, придает ей неприятную красно-коричневую окраску и ухудшает ее вкус, вызывает развитие железобактерий, отложение осадка в трубах и их засорение. Высокое содержание железа в воде приводит к неблагоприятному воздействию на кожу, может сказаться на морфологическом составе крови, способствует возникновению аллергических реакций. 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/дм3 такая вода способна вызвать появление ржавых потеков на сантехнике и пятен на белье при стирке. При содержании железа выше 1 мг/дм3 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. Нельзя не отметить, что в небольших количествах железо необходимо организму человека – оно входит в состав гемоглобина и придает крови красный цвет. Но слишком высокие концентрации железа в воде для человека вредны. Предельная допустимая концентрация железа в воде 0,3 мг/дм3 согласно СанПиН 10-124 РБ 99 «Питьевая вода. «Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем водоснабжения. Контроль качества».

Проблема повышенного содержания железа в воде очевидна. Каковы же пути ее решения?

Трехвалентное железо (ржавчину) удалить намного проще, нежели двухвалентное. Дело в том, что оксид железа-III практически не растворим в воде, а потому находится он там в виде взвеси и может быть удален при помощи отстаивания, механической фильтрации или принудительного осаждения флоккулянтами. В этой связи основной задачей установок обезжелезивания является окисление двухвалентного железа до трехвалентного.

В настоящий момент наибольшее распространение получили следующие технологии окисления: Аэрация. Аэрация представляет собой процесс насыщения воды атмосферным воздухом. Технологически аэрация может быть реализована в виде фонтанирования, барботирования, душирования либо применения инжекторов. Эффективность такого насыщения невысока, а потому аэрация может использоваться только в том случае, если концентрация железа в воде не превышает10 мг/мл. Применение окислителей. Мощные химические окислители легко справляются с двухвалентным железом и одновременно решают массу других проблем (обеззараживание, разрушение сероводорода и т.п.). Самым распространенным окислителем сегодня является хлор, который применяется на подавляющем большинстве станций очистке воды. К сожалению, хлор имеет массу недостатков, а потому коммунальные службы все чаше и чаще применяют озонирование воды. Как и хлорирование, озонирование не только решает проблему двухвалентного железа, но и успешно борется с микроорганизмами. Что касается бытовых систем очистки воды, то в них чаще всего используется перманганат калия.

Каталитическое окисление. Окисление с использованием катализаторов – наиболее распространенный в быту способ удаления двухвалентного железа. В настоящий момент подавляющее большинство бытовых установок обезжелезивания используют именно эту технологию. В качестве окислителей в таких установках используется катализатор Birm, а также составы созданные на основе доломита, глауконита и цеолита. Выбор конкретного реактива определяется концентрацией железа в воде.

Ионный обмен. Методика ионного обмена стоит особняком от других способов обезжелезивания воды, поскольку реакция обмена ионами не является чистой окислительно-восстановительной реакцией. Впрочем, возможности катионитных материалов в качестве обезжелезивателя весьма ограничены, поскольку трехвалентное железо легко «забивает» смолу, снижая ее эффективность, а так называемое органическое железо образует на поверхности смолы пленку, представляющую собой отличную среду для развития бактерий.

Мембранные фильтры. Мембранные фильтры способны удалить из воды практически все примеси, в том числе и железо. При этом, однако, следует принять во внимание, что эффективное удаление железа в любом виде возможно только при использовании фильтров обратного осмоса, коллоидного и бактериального железа — при помощи ультрафильтрационных и нанофильтрационных мембран и только трехвалентного железо- при помощи наиболее распространенных микрофильтрационных мембран.

Врач-лаборант лаборатории санитарно-химических и токсикологических методов исследования Анискевич А.В.

источник

Железо – очень распространенный в природе химический элемент. Оно в больших количествах содержится в различных породах и не удивительно, что грунтовые воды довольно часто загрязнены именно им.
При санитарных нормах 0,3 мг/литр, содержание железа в воде из артезианских скважин, пробуренных на дачных участках, часто колеблется в пределах 0,5- 20 мг/л

И что особенно прискорбно, очистить такую воду от железа совсем не просто. В этой статье мы поговорим о том, насколько опасно для здоровья человека пить воду с повышенным содержанием железа, какими способами эту воду можно очистить и стоит ли этим заниматься.

Конечно, лучше всего взять пробу воды из того источника, которым вы пользуетесь, и отнести его в соответствующую лабораторию. За исследование воды придется заплатить какие-то деньги, но зато вы будете обладать точной информацией, которая позволит выбрать правильную стратегию очистки.

Налет железа на дне электрочайника

Но можно также определить приблизительное содержание железа по ряду косвенных признаков.
Первое, что изменяется при повышении концентрации железа выше нормы 0,3 мг/л, это вкус воды. У нее появляется металлический привкус. А когда концентрация железа превышает 1 мг/л. вода приобретает выраженный достаточно неприятный металлический вкус, который ощущается даже в таких напитках как чай и кофе.

Если речь идет о воде, текущей из крана, то дополнительными признаками повышенного содержания железа станут ржавые потеки на раковине или унитазе. Бурый налет на внутренних поверхностях чайника и кастрюль. Обесцвечивание цветного белья при стирке.

Что касается прозрачности самой воды, то тут могут быть варианты, в зависимости от того, в каком виде содержится в ней железо.

Железо может содержаться в воде в нескольких формах. Но для нас будут важными следующие:

1. Двухвалентное железо – оно растворимо в воде. Поэтому, вода, имеющая повышенное содержание двухвалентного железа, прозрачна и бесцветна. Но если вы нальете ее в открытую емкость и дадите постоять некоторое время, на дно выпадет бурый осадок.

2. Трехвалентное железо – не растворимо в воде. При его повышенной концентрации вода имеет желтоватый цвет. А при отстое выпадает бурый осадок.

3. Органические соединения железа – соединения железа с органическими молекулами. Чаще всего, вода, содержащая такие соединения, имеет желтую окраску, но при отстаивании не образует осадка.

Стоит сказать еще об одной форме железа – так называемое «бактериальное железо». Вода, содержащая бактериальное железо, часто имеет специфическую радужную пленку на поверхности и образовывает желеобразные отложения в водопроводной системе.

Если вы наблюдаете в своей воде признаки присутствия одной из перечисленных форм железа, сразу возникает вопрос, на сколько постоянное потребление такой воды опасно для здоровья?

Железо – элемент жизненно необходимый для нормального функционирования организма. Особенно его много в крови. – 4-5 грамм. Но, попадая в организм, железо очень медленно выводится наружу, в основном через стенки кишечника 6-10 мг в сутки.

Исходя из этого, определена дневная норма железа для мужчин – 6-10 мг/сутки. Для женщин (учитывая дополнительные кровопотери) – 15-18 мг/сутки

Вроде бы, мы имеем возможность рассчитать оптимальную концентрацию железа в воде. Ведь известно, что человек в день выпивает в среднем 2 литра жидкости. Но проблема состоит в том, что железо в организм поступает не только из воды, но также из пищи. Причем, из пищи оно поступает в гораздо больших количествах. Особенно богаты железом мясо, печень, рыба, яблоки, фасоль и бобовые.

Попробуем тогда рассмотреть проблему с другой стороны.

Если вы зададитесь вопросом, откуда взялась санитарная норма содержания железа в воде – 0,3 мг/л, то с удивлением узнаете, что установлена она не по медицинским, а по вкусовым критериям.

ВОЗ (Всемирная Организация Здравоохранения) не устанавливает какой-то определенной величины концентрации железа в воде, так как считает, что на сегодняшний день нет достаточных данных о негативном воздействии железа на организм человека.

По данным ВОЗ известно также, что переносимый суточный уровень потребления (ПСП) железа, равен 0.8 мг/кг массы тела человека.
При массе тела в среднем 75 кг, получается около 60 мг железа в день. Поскольку известно, что в среднем человек получает из воды примерно 10% железа (остальное из пищи), а в день потребляет 2 литра воды, мы можем высчитать безопасную концентрацию.
Считается, что она равна 2-3 мг/л.

То есть ежедневное потребление воды с содержанием железа от 2 до 3 мг/литр, по мнению ВОЗ, не приводит к каким бы то ни было последствиям для здоровья.
Хочу обратить внимание, что это очень большая концентрация. Вода с таким количеством железа будет очень неприятна на вкус.

Если ваша вода содержит железа меньше 3 мг/л то очищать ее имеет смысл только для улучшения вкуса. Никакого вредного влияния на здоровье она оказывать не может.

Если содержание железа выше этого значения, то тогда можно подумать и о своем здоровье. Пусть достоверной информации о вреде повышенного содержания железа не имеется, но совершенно точно известно, что пользы от этого никакой.

Напомню, что общие принципы выбора фильтра для очистки водопроводной воды были нами рассмотрены в статье «Как выбрать фильтр для воды»

Методы очистки воды от железа во многом зависят от того, в какой форме железо содержится в вашей воде.

Чаще всего мирные граждане имеют дело с двухвалентным железом. Вода бесцветна и прозрачна, но имеет металлический привкус.

В этом случае вам помогут два метода.

Многие фильтры имеют ионообменный картридж. в котором используются ионообменные смолы. Но в данном случае нас интересует конкретно смола, которая замещает железо на натрий.

Такие «картриджи обезжелезивания» выпускают все фирмы-изготовители бытовых фильтров. В зависимости от конструкции и применяемых смол «картриджи обезжелезивания» могут эффективно работать до концентрации железа в воде 5 мг/л

Например, «картридж Fe 10″SL» или Fe 20″BB у фирмы Гейзер.

Существуют картриджи, работающие и на других принципах, например, «картридж БА» для фильтров фирмы Гейзер. Это специализированный картридж для эффективного удаления избыточного растворенного железа (до 5 мг/л) методом щелочного высаждения. В качестве фильтрующей среды используется природный материал кальцит.

Фильтры обратного осмоса эффективны для удаления любых примесей, включая двухвалентное железо. Они намного лучше очищают воду, чем ионообменные смолы. Поскольку ионы двухвалентного железа значительно больше пор обратноосмотических мембран, мембраны хорошо их задерживают.

Мембрана при этом не забивается, поскольку все примеси, которые фильтр задержал, сливаются в канализацию. Системы обратного осмоса хорошо очищают воду с содержанием железа до 10-20 мг/л.

Проблемы у ионообменных картриджей и фильтров обратного осмоса начинают возникать тогда, когда в воде кроме двухвалентного присутствует еще и трехвалентное железо. Если его не много, это пол беды. Фильтры справляются с этой задачей.

Но когда концентрация трехвалентного железа велика, поры ионообменного фильтра и мембраны обратного осмоса начинают забиваться. Фильтры теряют эффективность.

С другой стороны, очищать воду от нерастворимого трехвалентного железа ( в простонародии — ржавчина) даже проще. Значительная его часть задерживается механическими фильтрами очистки.

Таким образом, самую большую проблему представляет очистка воды, содержащей высокие концентрации как двухвалентного, так и трехвалентного железа.

Поскольку растворенное в воде двухвалентное железо, контактируя с кислородом воздуха, превращается в трехвалентное с выпадением осадка, многие умельцы создали самодельные конструкции очистителей.

Обычно они включают в себя большие открытые резервуары с водой, в которых вода хранится в течение некоторого времени. Иногда для интенсификации процесса окисления через воду продувается воздух. Например, с помощью аквариумного компрессора.

Двухвалентное железо соединяется с кислородом воздуха и выпадает в осадок. Теперь воду можно забирать для питьевых нужд. Когда толщина осадка становится слишком большой, бак вычищают.

Тот же самый процесс можно повторить в обычном ведре. Наберите в ведро воды и оставьте его на сутки. Потом аккуратно слейте воду, не взбаламучивая осадка.
После такой процедуры количество железа в воде в несколько раз уменьшится.

Подведем итог всему сказанному.
Если у вас содержание железа в воде не превышает 3 мг/л. вы можете спокойно продолжать пить эту воду, не опасаясь за свое здоровье. При желании, для улучшения вкусовых характеристик воды вы можете использовать фильтр любой фирмы с картриджем обезжелезивания.

Если содержание железа в воде находится в промежутке 3-10 мг/л, есть смысл поставить фильтр с картриджем обезжелезивания. Он вернет содержание железа в безопасный интервал.

Если содержание железа в воде находится в промежутке 10-20 мг/л и это железо в основном двухвалентное, то вам поможет фильтр обратного осмоса или специальный засыпной фильтр безреагентной очистки воды от железа и марганца, например, «Сапфир-Br».

При содержании железа выше 20 мг/л простых решений не бывает. Тут либо нужно заказывать дорогую специальную систему очистки, либо мудрить с предварительным отстаиванием воды.

Роль железа в организме человека трудно недооценить: железо способствует кроветворению и необходимо для нормальной работы ферментной системы организма, это незаменимое вещество в гемаглобине и миоглобине, оно входит в состав клеток и ферментов.

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).

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.

СанПин устанавливает требования к водоснабжению, где предельно допустимая концентрация железа в воде не доолжно превышать 0,3 мг на куб. Дм (литр).

Всемирная Организация Здравоохранения 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 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 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.

В случае недостатка железа наблюдаются такие симптомы:

• — сухость кожи
• — усталость
• — повышенная чувствительность к холоду
• — ломкость ногтей
• — ухудшение мозговой активности
• — анемия
• — пищеварительные расстройства
• — головокружения
• — депрессии
• — выпадение и поседение волос
• — воспалительный процесс в полости рта
• — нервные расстройства
• — ожирение
• — снижение функции щитовидной железы

Учитывая эти положительные свойства железа, организм человека запрограммирован на накопление данного микроэлемента в селезенке и печени. Если возникает его дефицит – эти органы просто направляют железо в нуждающуюся зону. К сожалению, именно свойства организма накапливать данный микроэлемент и может принести человеку значительный вред. Если в воде, которую он употребляет, содержится излишек железа, оно будет все равно накапливаться в печени, почках, селезенке и поджелудочной железе. Этот процесс невозможно остановить, так как у организма нет «точки насыщения». В итоге возникает переизбыток железа, создающий дополнительную нагрузку на все органы и вызывающий в них необратимые патологические процессы.

По различным причинам уже природные источники воды содержат значительное количество растворенного железа. Это железо в двухвалентной форме, не окисленное даже не сказывается на цвете воды, пока не постоит какое-то время на воздухе.

Для человека наиболее опасен Fe3 – трехвалентное железо (ржавчина) -это тяжелый металл, который может накапливаться в организме и обладает канцерогенным действием со всеми вытекающими раковыми последствиями.

Мало кто знает, что в присутствии кислорода железо проявляется канцерогенные свойства. Дело в том, что именно гидроокисные свободные радикалы являются причиной мутации ДНК и последующего развития раковых клеток. Как только механизм образования злокачественной опухоли запускается, поврежденные клетки начинают искать железо для подпитки. Люди с высоким ферритиновым уровнем (содержанием железа в крови) более подвержены таким онкологическим заболеваниям, как рак легких, толстой кишки, мочевого пузыря и пищевода.

С точки зрения здоровья, существуют противоречивые мнения относительно содержания железа в воде. Одни утверждают, что содержание железа в воде не несет опасности здоровью, хотя и признают, связанные с ним, ухудшения органолептических показателей, прежде всего неприятный побочный вкус чернил. Если содержание железа более 0,1 mg/l, в воде появляется планктон. Сухость и зуд во рту также вызваны железом. При содержании железа 1-1,5 mg/l возникает мутность воды, желтый цвет и коричневый осадок. Наличие в воде меди, кобальта и марганца, молибдена и других тяжелых металлов увеличивает впитывание железа.

Чрезмерное содержание железа может вызвать аллергическую реакцию, а также у некоторых людей может быть причиной болезни сердца и диабета. При продолжительном употреблении воды, которая содержит более 0,2 мг/л железа, может увеличится риск инфаркта, а также это может повредить репродуктивные функции. Некоторые авторы утверждают, что только употребление воды, которая содержит больше 3 мг/л железа, может быть причиной инфаркта, а также аллергических реакций и проблем с печенью. Уже наши предки знали, что разницей между лекарством и ядом является количество употребляемого вещества.

Растворенное в воде железо повышенной концентрации хорошо знакомо по чувству «стянутости» и сухости кожи после купания. Кроме того, один из основных элементов земной коры нередко становится причиной развития дерматитов, аллергических реакций, заболеваний печени и почек.

Суточная норма одного из самых распространенных элементов земной коры содержится в мясе, помидорах, гречневой крупе. Ежедневно организм тратит 1-2 мг. Железа на поддержание жизнедеятельности. Избыток элемента откладывается «в запас». Считается, что превышение пдк железа в воде способствует увеличению риска инфарктов и повреждения тканей при инсультах.

Порог токсичности железа для человека составляет в среднем 200 мг/сутки. Летальная доза для человека в зависимости от возраста, веса и пола составляет 3-35 г.

В нормативных таблицах СанПиН норма содержания железа в питьевой воде суммарно в предельных концентрациях не должна превышать 0,30 мг/л. По постановлению главсанврача на определённой территории и для конкретной системы водоснабжения этот норматив может быть поднят до единицы (Fe=1).

Международные требования ВОЗ, и нормативы американского Агентства USEPA устанавливают те же величины в 0,30 мг/л, а ЕС-директива – более строгий норматив в 0,20 мг/л. Часто это объясняется тем, что избыток железа может значительно навредить здоровью, сопровождаясь повышением риском инфарктов и заболеваний печени при длительном превышении установленных норм. Однако основной источник поступление этого металла в человеческий организм не вода.

Развитые страны применительно к своим типичным рационам ведут статистику, согласно которой поступление железа в организм оценивается в пределах 15-22 мг в сутки. Основные источники поступления по отношению к распространённости в исследованных рационах:

• крупы со средним значением Fe = 0,02950 мг/г,
• мясные продукты со средним значением 0,02620 мг/г.

Есть данные, что при кипячении уровень содержания данного металла в продуктах снижается. Однако он может достигать более высоких концентраций при приготовлении в железной посуде или при контролируемом обогащении им продуктов.

Сравнивая эти диетологические показатели с нормой, можно отметить, что они даже немного завышены, поскольку минимальная суточная потребность Fe в разных оценках указывается в пределах 7-14 мг с выходом за эти пределы, например, в периоды беременности, когда суточная потребность женщин часто превышает 15 мг/сутки. В целом среднесуточная норма оценивается в 10 мг.

Нормально работающая система организма участвует в регулировании усвояемости данного металла, всасывая из поступающей с рационом порции в среднем 10%. Из них:

• 60-70% идёт на выработку гемоглобина,
• 5% в процессе выработки миоглобина утилизируется,
• 25-35% сохраняется в печени, селезёнке, костном мозге.

Переизбыток железа характеризуется поражением тканей (состояние гематохроматоза), однако это редко происходит при стандартном традиционном рационе. Более значительную опасность в этом смысле представляет приготовление «кислой» пищи в железной посуде или передозировка в таблетках.

В поверхностных водах чаще отмечается присутствие Fe III – железа в трехвалентном состоянии, которое называют коллоидным. При хорошей аэрации концентрация редко достигает высоких значений. (Аэрация – один из методов удаления растворённого железа наряду окислительным обезжелезиванием, мембранным, электромагнитным и др. методами). В подземных водах и резервуарах при отсутствии карбонатов и сульфидов часто происходит накопление Fe II – двухвалентного до концентраций порядка 1 мг/л и более.

Даже при соблюдении содержания железа в воде в норме и установленных характеристик рН соли двухвалентного Fe становятся нестабильны, выпадая в осадок ржавого цвета в виде гидроксида Fe. (Особенно часто это происходит в распределительных системах).

• меняется окраска воды в сторону красно-коричневого оттенка; гидропоток подкрашивается сам и даёт характерный цвет белью и арматуре,
• ухудшается вкус,
• развиваются т.н. «железобактерии» – микроорганизмы, развивающиеся при окислении двухвалентного Fe в трехвалентное, при этом процесс сопровождается возникновением илистых отложений на стенках трубопроводов,
• в некоторых отраслях (например, в текстильной промышленности) происходит отбраковка продукции даже при небольшом превышении отраслевой нормы,
• возникает засорение трубопроводов с постепенным снижением тока воды.

Ток воды в квартирах в целях экономии хозяева иногда замедляют и сознательно. Однако чаще всего это делается с помощью специальных экономителей, которые при объективном уменьшении водорасхода не снижают степени комфорта при повседневном использовании воды, а даже расширяют возможности (см. http://water-save.com/ ).

Оставьте комментарий и вступите в дискуссию

источник

• 
• 
• 

• 
• 
• 
• 
• 
• 

Тест-система «Железо общее», разработанная и производимая ЗАО «Крисмас+», широко и успешно применяется при:

• санитарно-химическом и экологическом экспресс-контроле воды, водных растворов, взвесей и суспензий на содержание катионов железа общего;
• оперативном технологическом экспресс-контроле операций, связанных с использованием солей железа общего, в травильных и красильных цехах, на химических производствах, при очистке сточных вод и др.;
• химическом экспресс-контроле воды и водных растворов в аварийных и чрезвычайных ситуациях, при залповых сбросах;
• экспресс-анализе различных сыпучих материалов неизвестного происхождения по их водным вытяжкам. Особенно актуальна в аварийных и чрезвычайных обстоятельствах, поскольку дает возможность получать результаты в считанные минуты и прямо на месте анализа;
• осуществлении общественного и персонального (личного) контроля;
• организации и проведении экологически направленных проектных и учебно-исследовательских работ в образовательных организациях всех уровней.

В случаях применения тест-системы в образовательных организациях дополнительно прилагаются специально разработанные специалистами компании карты-инструкции (дидактический материал).

1. Индикаторный элемент тест-системы «Железо общее» надежно защищен полимерным покрытием.
2. Предельно допустимые концентрации (ПДК) железа общего составляют для питьевой воды 0,3 мг/л.
3. При работе с тест-системой не требуется электроснабжение.
4. Тест-система «Железо общее» сертифицирована.

Для работы с тест-системой «Железо общее» не требуется специального химико-аналитического образования!

Порядок использования тест-системы «Железо общее» в соответствии с инструкцией:
Перед началом контроля содержания железа общего необходимо предварительно определить значение pH анализируемой пробы (например, с помощью стандартной индикаторной бумаги или тест системы ЗАО «Крисмас+» « pH-тест » — заказываются отдельно. Алгоритм определения рН согласно прилагаемым инструкция).

При значении pH анализируемой пробы от 2 до 4:

1. Извлечь индикаторный элемент (индикаторную полоску) из защитного пакета.
2. Отрезать от индикаторной полоски рабочий участок размером около 5х5 мм (допускается заготавливать участки индикаторной полоски заранее, но не более чем за 1 час до анализа). Оставшуюся часть индикаторной полоски поместить обратно в защитный пакет.
3. Не снимая полимерного покрытия, опустить его в анализируемую воду на 5-10 сек. и полностью смочить рабочую часть индикаторного элемента через его незащищенную полимерным покрытием боковую часть.
4. Через 3 мин сравнить окраску смоченного рабочего участка анализируемым раствором рабочего участка с образцами цветной контрольной шкалы.
5. Определить значение концентрации, соответствующее ближайшему по окраске образцу цветной контрольной шкалы – это и будет результат анализа (при промежуточной окраске – за результат следует принять соответствующий интервал концентраций). Результат анализа (суммарную концентрацию катионов железа (2 + ) и (3 + )) получают в мг/л.

При значении pH анализируемой пробы от 4 до 11:

1. Поместить анализируемую пробу объемом около 5 мл. в чистую пробирку, колбу или небольшую банку.
2. Вскрыть пакет из состава тест-системы «Железо общее» с навеской специального реактива.
3. Добавить в пробу на кончике шпателя, ножа (приблизительно 50 мг.) реактива из вскрытого пакета.
4. Перемешать пробу и выполнить все операции, как описано выше.

Израсходованные рабочие участки не содержат ядовитых и опасных веществ, и утилизируются в общем порядке как хозяйственный бытовой мусор.

При необходимости контроля более низких концентраций железа общего допускается упаривание растворов до внесения в них реактива с последующим перерасчетом значений концентраций обратно пропорционально степени упаривания.

При экспресс-контроле взвесей и суспензий выполнить те же операции. Мешающее влияние частиц, составляющих взвеси и суспензии, предотвращается наличием защитного полимерного покрытия рабочего участка индикаторной полоски, которое просто отсекает эти частицы.

Тест-систему «Железо общее» рекомендуется хранить в сухом, прохладном месте.

Допускается незначительное изменении цвета краев индикаторной полоски в процессе хранения тест-системы. Перед проведением анализа эти края необходимо обрезать.

Для комфортной работы с данной тест-системой, для её более эффективного использования и получения максимально верных результатов исследований, ЗАО «Крисмас+» производит и поставляет специальный комплект принадлежностей к тест-системам для химического контроля воды .

источник

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/см 3 , t_плав. = 1535 o С.

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. Его 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.

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 дм 3 ) 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. В 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.

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.

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

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.

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.

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 /дм 3 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 /дм 3 (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.

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