Железо в воде

[Сквозняк]

В теме http://forum.xumuk.ru/topic/212540-анализ-хлорного-железа/ подняли вопрос о полноте осадимости железа в водном растворе при pH10. Конкретно там вопрос был в приложении к растворам от хвостов какого-то неполезного производства, но из обсуждения можно было заключить, что и воды, скажем, питьевой это касается. Тема пригасла на том, что: " Потому мнение свое изменю - врядли 0,09мг/л по железу достижимо традиционными реагентными методами." И мне стало любопытно, как там железо падает при содержании в районе 1мг/л при традиционном защелачивании. В рекламно-популярной литературе я вычитал, что вода при содержании железа в 1мг/л это жёлто-вонючая жидкость.

Приготовил раствор сульфатного железа(III) содержанием 1мг/мл (с изрядным избытком серной кислоты получился). Жидкость чуть желтоватая, без запаха.

На его основе в стаканах замешаны три раствора:

1. 0,5 миллилитра раствора железа разбавлены водопроводной водой до 0,5л, среда защелочена каплями 30% гидроксида натрия до pH10-11.

2. 2,5миллилитра раствора разбавлены водопроводной водой до 50мл и защелочены как предыдущие (сразу же наблюдается пожелтение с побурением) и разбавлены до 250мл (цветность исчезла, отмечена пенка гидроокислов железа на поверхности).

3. Водопроводная вода защелочена как и в первом случае.

 

Через сутки на дне стаканов образовался буроватый осадок. В растворах 1 и 3 ровный тонкозернистый мат с небольшим количеством мелких волокнистых глобул. В растворе 2 почти весь осадок сосредоточился в виде крупных волокнистых шариков, расположенных вдоль стенок. По количеству осадка довольно легко можно судить об относительной концентрации, хотя форма осадка во втором стакане и несколько сбивает. Ориентировочно в третьем стакане осадка раз в пять меньше чем в первом.

 

Жидкость из стаканов декантирована до глубины около сантиметра от дна (осталось около 50мл). При этом наблюдалось всасывание по крайней мере одного шарика из второго стакана. В каждый раствор добавлено по 7-10 капель концентрированной серной кислоты (просто было лень), растворы перелиты в 100мл стаканы и там выпарены до 6-10мл, а затем перелиты в пробирки и разбавлены водой до одинакового объёма.

В двух пробирках приготовлены растворы железа объёмом 0,5мг и 0,25мг с 5 дополнительными каплями той же кислоты в каждом и доведены водой до уровня предыдущих пробирок. Это растворы 5 и 6 соответственно. На фото слева направо растворы 5-6-1-2-3. Первый ряд.

 

 

Раствор в каждой пробирке защелочен до 12-13pH 30%-ным гидроксидом натрия, результат примерно через сутки на фото, второй ряд. Обращает внимание концентрация "осадка" у поверхности растворов, выделенных из водопроводной воды, хорошо видна разница между 0,5мг железа в одном случае и 0,25мг в другом. Судить о концентрации в контрольных растворах довольно трудно - выглядят одинаково и даже, обратно.

 

Все растворы закислены каплями концентрированной серной кислоты до растворения осадка, растворы выровнены водой, с них отобрано по 3мл в другой ряд пробирок. В один ряд пробирок добавлено по 3 капли гексацианоферрата железа, в другой по 3 капли роданида калия - индикаторы сомнительной свежести. Результат на фото, в общем то соответствует тому, как он выглядит в жизни. Я не фотометр, но железо раствора 1 соответсвует процентам 70 раствора 5 (возможно, что часть железа была потеряна при декантации), а раствор 2, пожалуй, даже 90 процентам раствора 6 (не удивлюсь даже если больше). Железо в водопроводной воде на порядок меньше чем 1мг (по выпавшему осадку я прикидывал, что не менее чем в 5 раз).

 

Выводы:

- 1мг/л железа III сульфатного в воде визуально и по запаху не различим (иногда пишут, что да), но!

- в естественном бульоне сопутствующих веществ, цвет таки может быть относительным индикатором концентрации железа III это различимо на фото в "захимиченных" растворах (в растворе на основе дистиллированной воды его нет, а на основе водопроводной есть), но скорее всего распространяется и на "естественные", что конечно совсем не говорит об абсолютном содержании

- в "естественной" водопроводной воде с содержанием 1мг/л при защелачивании до 10-11pH гравитационным осаждением удаётся осадить от 70% железа, а скорее всего и гораздо больше

- осаждение железа III имеет особенности, даже много, по способу реализации. В естественной воде могут быть и флотаторы, работа которых зависит и от общей концентрации солей.

 

В общем открытие для меня это цвет. Один грамм на литр сульфатного железа ΙΙΙ это слабо желтоватый раствор если он истинный, но стоит ему чуть защелочиться и он буреет до едва прозрачного. А так, простое защелачивание свыше 10pH это панацея от железа, главное дать отстояться и аккуратно слить.

[Леша гальваник]

Интересный опыт, много работы, но выводы спорные почти все:

4 часа назад, Сквозняк сказал:

1мг/л железа III сульфатного в воде визуально и по запаху не различим (иногда пишут, что да), но!

при обычном рН воды 6,5-8 трехвалентное железо в такой концентрации дает хорошо различимую взвесь гидроокиси.

4 часа назад, Сквозняк сказал:

- в "естественной" водопроводной воде с содержанием 1мг/л при защелачивании до 10-11pH гравитационным осаждением удаётся осадить от 70% железа, а скорее всего и гораздо больше

Спорно и не доказано опытом - все на уровне догадок и визуальных наблюдений. Кстати, почему окислитель не добавляли? А ну как железо осталось в двухвалентной форме?

4 часа назад, Сквозняк сказал:

осаждение железа III имеет особенности, даже много, по способу реализации. В естественной воде могут быть и флотаторы, работа которых зависит и от общей концентрации солей.

Угу. Как видно, осадки довольно сильно отличаются по плотности, что говорит о невозможности любых сравнений объема осадка и необходимости введения флоккулянта  - и осадок будет крупными хлопьями, и отстоится быстрее.

 

Кстати, вот чего у Виноградова нашел:

 

 

[Сквозняк]

20 часов назад, Леша гальваник сказал:

Спорно и не доказано опытом - все на уровне догадок и визуальных наблюдений. Кстати, почему окислитель не добавляли? А ну как железо осталось в двухвалентной форме?

В первой пробе осело явно больше 50% (он же темнее раствора с половинным содержанием), а во второй ещё больше и это видно на фото. Растворы изначально готовились из железа III. 

20 часов назад, Леша гальваник сказал:

при обычном рН воды 6,5-8 трехвалентное железо в такой концентрации дает хорошо различимую взвесь гидроокиси.

да, я там написал именно про кислый раствор (только он и может быть истинным при таком содержании, даже Fe II)