آهن و منگنز از آن دسته املاحی هستند که مقدار آن ها در آب های زیرزمینی بسیار فراوان می باشد. این نوع املاح در آب به دلیل وجود بستر های سنگی در داخل زمین به وجود می آیند. آب با عبور و تماسی که با این نوع سنگ های زیرزمینی بر قرار می کند، موجب به وجود آمدن آهن و منگنز در خود می شود. میزان غلظت آهن و منگنز در آب ها به مدت زمانی که آب با این نوع سنگ ها در تماس می باشد بستگی دارد.
آب های چشمه و چاه دارای مقدار فراوانی آهن و منگنز می باشند که با چشم غیر مسلح نمی توان آن ها را دید. و وقتی به آب نگاه می کنیم عملا آبی صاف و بدون آلودگی را می بینیم. ولی هنگامی که با اکسیژن ترکیب شوند به سرعت لکه هایی را که اغلب نارنجی یا قهوه ای و یا سیاه می باشند را ایجاد می کنند. که لکه های سیاه ایجاد شده ناشی از وجود منگنز در آب می باشد. و لکه های قهوه ای و نارنجی ایجاد شده وجود آهن در آب را نشان می دهد. مقدار آهن و منگنز در آب به عنوان پارامترهای کیفیت آب شناخته میشوند و باید در سطح استاندارد قرار گیرند.
وجود آهن و منگنز در آب چه مشکلاتی را به وجود می آورد؟
از جمله مهم‌ترین مشکلاتی که آهن و منگنز در آب به وجود می آورند می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- در صورت افزایش میزان آنها باعث ایجاد کدورت، طعم و رنگ در آب می‌شود.
- باعث ایجاد رسوبات در کانال های آب رسانی می‌شود.
- باعث کاهش راندمان در صنایع مختلف از قبیل، نساجی، رنگرزی، کاغذسازی، چرم سازی و یخ سازی می‌شود و در تصفیه آب صنایع رنگرزی و غیره باید حذف شوند.
- بر روی سطوحی مانند ظروف آشپزخانه و البسه لکه های قهوه‌ای رنگ به جا می‌گذارد.
- در سیستم های مختلف مانند سیستم های خنک کن باعث ایجاد رسوب می‌شود.
این دو عنصر در آب‌هایی که Ph بالا دارند به راحتی حل می شوند و در صورتی که در آب گاز co2 نیز موجود باشد این انحلال با سرعت بیشتری رخ می‌دهد و به صورت Fe(HCO3)2 یه جا می ماند.
بیشتر بخوانید: پارامترهای کیفیت آب
آهن به چه صورت در آب ظاهر می شود؟
آهن به چندین شکل مختلف در آب موجود می باشد و شناخت این که چه شکلی از آهن در آب وجود دارد برای انتخاب روش صحیح تصفیه ضروری است.
- شکل اول حالتی است که آب خارج‌شده از شیر آب ظاهری شفاف دارد، اما زمانی که آب به حالت سکون قرار می گیرد، ذراتی به رنگ سیاه یا به رنگ زنگ‌زدگی پس از مدتی در ظرف ته نشین میشوند.
- آهن فریک، دومین شکل از آهن است که معمولاً در آب یافت می‌شود. ظاهر آب در این شکل، حالتی زنگ‌زده داشته و یا دارای ذرات رنگ قرمز یا زرد است. آهن فریک نامحلول در آب است و مواقعی که آب به حالت سکون قرار می‌گیرد به سرعت در ظرف ته نشین می‌شود.
- لایه نازک لزج قهوه‌ای یا قرمز روی منصوبات لوله‌کشی (همچون داخل فلاش تانک ها) یا ایجاد لجن‌های ژلاتینی در لوله‌ها ممکن است معرف حضور باکتری‌های آهن باشد. این باکتری ها در آب زندگی می‌کنند و برای بقای خود آهن را متابولیز می‌کنند.
روش های حذف آهن و منگنز از آب
برای حذف آهن و منگنز از آب می توان از روش های زیر استفاده نمود:
- سختی گیر رزینی
- اکسیداسیون و فیلتراسیون
- هوادهی
- ازن زنی
- افزودن ماده پلی فسفات
- فیلترهایی با خاصیت اکسید کننده
- کربن های کاتالیزوری (فیلتر کربنی)
فیلترهایی با خاصیت اکسید کننده
این فیلترها می توانند به صورت همزمان یون های آهن و منگنز را از آب اکسید کرده و از آن جداسازی نمایند. فیلترهای اکسید کننده معمولا از جنس ماسه تر (green sand) می باشند و توانایی حذف و فیلتراسیون آهن و منگنز در حالت محلول و در ترکیبات اکسیدی از آب را دارند. مقدار مجاز آهن و منگنز در آب برای استفاده از این روش در محدوده 3 تا 10 ppm است.
اکسیداسیون و فیلتراسیون
اگر مقدار آهن و منگنز موجود در آب بیشتر از 10 ppm در آب باشد، بهتر است از روش اکسیداسیون و فیلتراسیون استفاده شود. به این صورت که ابتدا با تزریق ماده شیمیایی مانند کلر، پروکسید هیدروژن، پرمنگنات پتاسیم آهن و منگنز را اکسید کرده و سپس آن ها را با فیلتراسیون از آب حذف نمود.
حذف آهن و منگنز با استفاده از ازن زنی
برای اکسید کردن آهن و منگنز از ازن نیز می توان استفاده نمود. ولی این ماده ناپایدار است و با استفاده از ازن ژنراتور در محل باید استفاده شود. بعد از اکسید شدن مواد موجود در آب، آن ها را می توان با فیلتراسیون حذف کرد. دستگاه های ازن زن قیمت بالاتری نسبت به دیگر روش های معرفی شده دارند، ولی می توانند فلزات، باکتری ها و دیگر مواد محلول در آب را نیز حذف نمایند.
حذف آهن و منگنز با استفاده از سختی گیر رزینی
استفاده از سیستم سختیگیر رزینی جهت تصفیه آب و حذف آهن و منگنز از آب بسیار کارآمد می باشد. در این فرآیند جهت کاهش سختی و املاح آب از رزین های تبادل یونی استفاده می شود. نوع متداول این رزین ها معمولاً جهت حذف کلسیم و منیزیم از آب و جایگزینی آن با یون سدیم مورد استفاده قرار می گیرد، اما از فرایند مشابه با آن نیز می توان برای حذف آهن و منگنز از آب استفاده کرد. در این روش رزین های ویژه ای برای حذف این فلزات از آب به کار می روند. فلزات آهن و منگنزی که به این روش توسط رزین جذب می شوند، در بستر رزین باقی مانده و لازم است که توسط فرایند شستشوی معکوس و احیا از سطح آن شسته شوند.
حذف آهن و منگنز با استفاده از هوادهی
برای اکسید کردن آهن و منگنز می توان هوا را به داخل آب تزریق کرد و بعد از اکسید شدن، می توان آن ها را با استفاده از فیلتراسیون از آب جدا نمود. استفاده از این روش در ابتدا به دلیل خرید دستگاه هزینه های بیشتری دارد، اما هزینه نگهداری کمتری به نسبت دیگر روش ها دارد.
افزودن ماده پلی فسفات
اگر مقدار آهن در آب کمتر از 2 میلی گرم بر لیتر باشد، می توان جهت پیشگیری از بروز مشکلات ناشی از وجود آهن، ماده پلی فسفات به آب افزود. این روش موجب احاطه شدن آهن توسط یون های فسفات شده و از ایجاد رسوب توسط عنصر آهن جلوگیری می کند.
کربن های کاتالیزوری
از این روش زمانی می توان استفاده کرد که میزان آهن موجود در آب کمتر از 1 PPM باشد. در روش کربن کاتالیزوری اکسید کردن و فیلتر همزمان انجام می شود. در این روش از مواد شیمیایی استفاده نمی شود. بنابراین نیازی به بکواش نیست و به همین دلیل هزینه های نگهداری کاهش پیدا می کند.
منبع: آبسازه absaze.com
