حذف آهن و منگنز از آب یکی از گام های مهمی در تصفیه است که نباید در آن زیاده روی کرد. چون آهن برای بدن ضروری است اما نباید مقدار آن از حد استاندارد بیشتر شود. اهمیت فلز آهن در آب به اندازه ایست که به عنوان یکی از مهم ترین پارامترهای شیمیایی آب شناخته میشود. در ادامه روش حذف آهن و منگنز، مقدار مجاز و استاندارد و نحوه اندازه گیری آن را معرفی خواهیم کرد.
مقدار مجاز آهن و منگنز در آب آشامیدنی
آهن یکی از مهم ترین فلزات موجود در طبیعت است که در خاک و سنگ وجود دارد. عبور آب از لایه های خاکی حاوی آهن به مرور باعث افزایش این فلز در آب میشود. در نهایت بعد از نوشیدن آب، آهن وارد بدن میشود و مزایای متعددی دارد. با افزایش بیش از اندازه مقدار آهن آب، بیماری های گوارشی و آسیب به کبد و پیری زودرس و چین و چروک پوست رخ می دهند. استفاده از این آب ها در صنعت نیز باعث تشکیل لایه های رسوب در لوله و اتصالات میشود که منجر به گرفتگی میشود.
به همین دلیل آبی که مصرف می کنیم نباید بیش از اندازه آهن داشته باشد. بر اساس استانداردهای ارائه شده، مقدار مجاز آهن در آب 0.3 میلی گرم بر لیتر است.
نحوه اندازه گیری آهن و منگنز در آب
بعد از ورود مقدار زیاد آهن به آب طعم، بو و رنگ آن تغییر می کند. علاوه براین، این آب ها باعث ایجاد لکه های قهوه ای و قرمز روی سطوح شده و لایه های رسوب به مرور ایجاد میشود. این نشانه ها تنها مشخص می کند که آیا آب حاوی آهن است یا خیر؟ برای اندازه گیری مقدار دقیق آن از روش های آزمایشگاهی باید استفاده شود. کیت های سنجش مقدار آهن یکی از ابزارهای کاربردی با دقت بالا در این زمینه است.
روش جداسازی آهن و منگنز از آب
در شرایطی که روی سطوح لکه های قهوه ای و قرمز مشاهده شد و طعم آب نیز تغییر کرد، بهترین کار جداسازی و کاهش این فلز است. برای این منظور روش و دستگاه های مختلفی وجود دارد که برخی از آنها عبارتند از:
1- حذف آهن از آب با اسمز معکوس
اسمز معکوس یکی از بهترین روش ها برای جداسازی فلزات، یون و املاح موجود در آب است. در دستگاه تصفیه آب نیمه صنعتی و صنعتی ممبران های مخصوص قرار میگیرد. املاح و فلزات موجود در آب امکان عبور از منافذ بسیار ریز ممبران را ندارند. در نتیجه فقط مولکول های آب از آن عبور می کنند. با این روش آهن و منگنز به مرور روی ممبران رسوب می کند. به همین دلیل با شستشوی معکوس و cip باید ممبران ها را تمیز و رسوب تشکیل شده روی آن را از بین برد.
2- حذف آهن و منگنز با سختی گیر رزینی
دانه های رزین برای حذف آب به خوبی عمل می کنند. در دستگاه سختی گیر رزینی این دانه ها برای تبادل یون و جداسازی آهن، کلسیم و غیره استفاده می شود. آهن با سدیم روی رزین جایگزین شده و حذف فلز انجام میشود. با گذشت زمان به دلیل از دست رفتن سدیم رزین و افزایش آهن روی آن، کارایی دستگاه کاهش پیدا می کند. با احیای رزین می توان کارایی آن را مجدد افزایش داد.
3- حذف آهن با اکسیداسیون و فیلتراسیون
از بهترین کارهایی که برای جداسازی آهن از آب می توان انجام داد، اکسید کردن آن است. بعد از اکسیداسیون آهن، لایه های رسوب ته نشین مخزن آب میشود که سرشار از آهن هستند. در نهایت این لایه ها که جامد هستند را می توان براحتی با سیستم های فیلتراسیون از آب جدا کرد. ذرات و آهن های اکسید شده امکان عبور از منافذ ریز روی فیلترها را ندارند و به همین دلیل جداسازی صورت می گیرد.
4- جداسازی آهن از آب با کلر
کلر از جمله عناصر کاربردی برای تصفیه و گندزدایی آب است که باعث کاهش ph می شود. با ورود کلر، آب خاصیت اسیدی پیدا می کند و فلزاتی از قبیل آهن و منگنز اکسید میشوند. بعد از اکسید شدن می توان به کمک فیلتر جداسازی را انجام داد.
5- جداسازی منگنز از آب با ازن زنی
ازن مشابه با کلر در این زمینه عمل می کند و خاصیت اکسیدکنندگی دارد. بعد از ازن زنی آهن موجو د در آب اکسید شده و با عبور آب از فیلتر با کمترین هزینه و بدون تشکیل ترکیبات مضر جانبی جداسازی و حذف انجام میشود.
6- حذف منگنز از آب با هوادهی
در حالت کلی هر روشی که منجر به اکسیداسیون آهن در آب شود برای حذف آن موثر خواهد بود. به عنوان مثال، با هوا دهی آب و ورود مقدار زیاد اکسیژن به آن می توان شرایط را برای اکسید شدن آهن فراهم کرد. بعد از اکسید شدن ذرات آهن به مرور در کف مخزن آب ته نشین میشود. علاوه براین، می توان از فیلترهای مختلف برای جداسازی ذرات اکسید شده نیز استفاده کرد.
7- جداسازی آهن با کربن اکتیو
کربن اکتیو قدرت بالایی در جذب سطحی املاح و یون های موجود در آب دارد. فلزات موجود در آب از جمله آهن جذب این ماده شده و جداسازی انجام میشود. کربن اکتیو در فیلتر کربنی قرار گرفته و در نهایت داخل دستگاه های تصفیه آب صنعتی و نیمه صنعتی نصب میشوند. برای حفظ کارایی دستگاه، لازم است کربن های موجود در فیلتر به صورت دوره ای شستشو داده شوند.
8- تزریق پلی فسفات به آب
پلی فسفات از دیگر ترکیبات موثر برای حذف و جداسازی آهن و منگنز و سایر فلزات موجود در آب است. مقدار مشخصی از این ماده را با توجه به غلظت آب و مقدار آهن موجود در آن به منبع آبی تزریق میشود. این مواد از تشکیل لایه های رسوبی در آب جلوگیری می کنند و نوعی ضدرسوب به شمار می روند. لازم به ذکر است، این روش تنها در شرایطی کاربرد دارد که مقدار آهن آب کمتر از 2ppm باشد.
9- کاهش آهن با فیلتر اکسیدکننده
فیلتر اکسیدکننده نوع خاصی از تجهیزات برای تصفیه آب است که در اکسید شدن آهن نقش مهمی ایفا می کند. با قرار دادن این فیلترها در داخل آب می توان همزمان اکسیداسیون آهن و جداسازی آن را انجام داد.
جمع بندی
برای حذف منگنز و آهن از آب روش های مختلفی وجود دارد که بهترین آنها اسمز معکوس، تبادل یونی با رزین، جذب سطحی با کربن اکتیو، اکسیداسیون با کلر و ازن، هوادهی آب و عبور آن از سیستم های فیلتراسیون قوی است. در نهایت مقدار مجاز آهن موجود در آب باید کمتر از 0.3 میلی گرم بر لیتر باشد. در غیر این صورت منجر به بیماری های پوستی و چین و چروک، تشکیل لایه های رسوبی روی سطوح، ایجاد لکه های قهوه ای و قرمز روی ظروف و تغییر طعم و رنگ و مزه آب خواهد شد.
