Dzelzs

Dzelzs veido aptuveni 5% no kopējās minerālu masas zemes garozā. Neskatoties uz to, ka cietos minerālos tas ir saistītā stāvoklī, tā diezgan augstās ķīmiskās aktivitātes dēļ tas ir pakļauts mijiedarbībai ar ūdens skābajām sastāvdaļām. Tāpēc šī elementa savienojumi bieži sastopami akas ūdenī un retāk virszemes ūdeņos.

Klīniskie simptomi

• Metāla garša;
• Sarkana plāksne uz santehnikas, armatūras;
• Brīvā dabā sākotnēji dzidrā ūdenī parādās želatīnsarkanas nogulsnes;
• Tas pats notiek gatavošanas procesā (kad tiek uzkarsēts ūdens);
• Nogulsnes nenosēžas uz grunts, bet karājas ūdens stabā (veido koloīdu);
• Tumši brūns spītīgs aplikums;
• Krāsainie priekšmeti pēc mazgāšanas izbalē;
• Dzērieni (piemēram, kompots) kļūst tumšāki.

Cik daudz dzelzs ir ūdenī?

Ūdenim ir normalizēts rādītājs “Kopējais dzelzs”, kas ietver visās formās saistīto dzelzi. Dzelzs saturu ūdenī mēra miligramos litrā (mg/l).

Maksimāli pieļaujamais dzelzs saturs dzeramajā ūdenī ir 0,2 mg/l, dzērienu pagatavošanai tas ir 0,1 – 0,2 mg/l. Koncentrācija virs 0,2 mg/l vai vairāk rada metālisku garšu un dzeltenīgu nokrāsu.

Ūdens var saturēt vairāku veidu dzelzi (vairākas formas). Kopējais dzelzs ir visu veidu dzelzs koncentrāciju summa, kas atrodama ūdenī.

Dzelzs ietekme uz cilvēka ķermeni

Dzelzs ir svarīgs mikroelements, kas ir iesaistīts hematopoēzes procesā. Kaulu smadzenēs, piedaloties dzelzs, tiek sintezēts īpašs asins proteīns hemoglobīns, kas ir svarīgs smadzeņu un citu orgānu piesātināšanai ar skābekli. Dzelzs arī spēlē nozīmīgu lomu vairogdziedzera darbībā un piedalās daudzu olbaltumvielu struktūru, jo īpaši enzīmu, veidošanā. Tāpēc dzelzs trūkums organismā ir kaitīgs, bet ūdens nevar būt tā avots, jo no tā uzsūcas ļoti neliels daudzums.

Palielinātam dzelzs saturam organismā ir blakusparādības. Pastāvīgi lietojot ūdeni ar neparastu dzelzs daudzumu, izpaužas tā toksiskā iedarbība. Pirmās šādas ūdens regulāras lietošanas sekas ir traucējumi kuņģa-zarnu trakta darbā: meteorisms, vēdera uzpūšanās, slikta dūša.

Var attīstīties arī alerģiskas reakcijas, retāk hemohromatoze, kā rezultātā tiek sistēmiski bojātas aknas, sirds un asinsvadu un endokrīnās sistēmas.

Dzelzs ķīmiskās pārvērtības ūdenī

Ūdenī dzelzs visbiežāk sastopams Fe2+ un Fe3+ jonu veidā, kas veido organiskus un neorganiskus savienojumus. Tātad virszemes ūdeņos dzelzs ir dabīgos organiskos kompleksos (humātos), kas veido koloidālas suspensijas.

Gruntsūdeņos, ja nav izšķīdušā skābekļa, tas parasti ir sastopams šķīstošu savienojumu veidā ar Fe2+ joniem. Šādas īpašības ir saistītas ar to, ka Fe2+ ir nestabils un, saskaroties ar skābekli no gaisa, ātri pārvēršas par Fe3+.

Šo ķīmisko procesu var novērot akas ūdenī ar augstu dzelzs saturu: uzreiz pēc atsūknēšanas tas ir kristāldzidrs (izšķīdis Fe2+) pēc stāvēšanas atvērtā traukā gaisā vai karsēšanas, atkarībā no satura ūdens var kļūt duļķains un iegūt brūna nokrāsa (Fe4+).

Dziedzeru savienojumu veidi

• Dzelzs (Fe2+) pilnībā šķīst ūdenī. To var atrast aku ūdeņos, kā mēs rakstījām iepriekš. Oksidējoties (atklātā gaisā), ūdens iegūst dzeltenīgu nokrāsu.
• Trīsvērtīgā dzelzs – veido smalkas nogulsnes, dažreiz pārslas (“rūsas”), kuras noņem, izmantojot mehāniskos filtrus. Bet biežāk ūdens satur Fe2+ un Fe3+ maisījumu, tāpēc tiek izmantoti klasiskie katalītiskie materiāli.
• Koloidālais dzelzs – tas ir dzelzs, kura daļiņas ir suspensijā. Tas ir saistīts ar faktu, ka tie ir ļoti mazi (no 1 līdz 100 mikroniem) un nespēj nosēsties gravitācijas spēka ietekmē. Tas tiek noņemts koagulācijas procesā, kurā ūdenī tiek ievadītas vielas, kas izraisa daļiņu salipšanu un nosēšanos. Pēc tam tos mehāniski filtrē.
• Organiskais dzelzs – organiskie dzelzs savienojumi ir dzelzs savienojumi ar organisko savienojumu anjoniem, piemēram, tanīniem vai humīnskābi. Šie piemaisījumi var būt bezkrāsaini, dzeltenīgi vai sarkani. Šādu dzelzi sauc par organisko jeb komplekso, tā ir visproblemātiskākā organiskās dabas dēļ, to atdala sorbcijas, oksidācijas un mikrofiltrācijas ceļā.
• Baktēriju dzelzs – ir īpaša veida baktērijas, kas izmanto dzelzi vielmaiņā, citiem vārdiem sakot, uzturā. Bieži tas veido plēvi uz cauruļvadu iekšējās virsmas. Tas ir sastopams dabiskajos ūdeņos, kā arī dažos cauruļvados.

Dzelzs noņemšana no ūdens

Dzelzs un mangāna atdalīšanas klasiskā tehnoloģija balstās uz aerāciju galvenokārt ar gaisa skābekli un sekojošu filtrēšanu uz mehāniskiem filtriem. Šī metode tiek uzskatīta par novecojušu, jo tā ir daudz zemāka par mūsdienu katalītiskajām tehnoloģijām gan efektivitātes un enerģijas patēriņa, gan instrumentu un aizņemtās vietas ziņā.

Vienkāršākā sadzīves metode ir mehāniskā filtrēšana uz galvenajiem filtriem ar polipropilēna kasetnēm, tie ļauj saglabāt jau oksidētu dzelzi (sarkanīgu duļķainību) un nedaudz veicina tā oksidēšanos. Šī posma mērķis nav izņemt dzelzi no ūdens, bet tikai mehāniski notīrīt to pirms nākamajiem filtriem. Bieži vien ir noderīgas arī aizpildīšanas kolonnas ar inertiem ķīmiskiem materiāliem.

Vismodernākā metode visu veidu dzelzs atdalīšanai no ūdens ir filtri ar katalītiskajiem materiāliem. Tie ir dabiski un mākslīgi materiāli, kas satur oksidācijas katalizatoru uz granulu virsmas vai porainajā struktūrā.

Īpaša uzmanība jāpievērš galvenajiem atdzelžošanas filtriem. Divas BB20 kolbas sērijveidā var būt ērts risinājums atdzelžošanai mājās. Ecosoft Aquapoint līnijas filtri ir risinājums, kas izstrādāts tā, lai tie būtu pēc iespējas ērtāki lietošanai mājās.

Ecomix

Ecomix ir unikāls materiāls, ko izstrādājuši Ecosoft speciālisti. Tas satur piecu komponentu maisījumu.

1. FerroSorb ir katalītisks sorbents, kas atdala dzelzs un mangāna savienojumus.
2. HumiSorb ir sorbents, kas atdala organiskos un organo-dzelzs savienojumus.
3. Katjons – jonu apmaiņas sveķi, kas aiztur kalcija un magnija jonus, apmainot tos pret drošu nātriju, tādējādi mīkstinot ūdeni.
4. Inerts viegls materiāls, lai noņemtu oksidēto dzelzi un atvieglotu atslābšanu pirms mazgāšanas.
5. Kvarca smiltis, lai vienmērīgi sadalītu ūdens plūsmu iekraušanas slānī.