آهن و منگنز موجود در آب

سالهاست که در مناطق شمالی و دیگر نقاط کشور معضل وجود یون های آهن و منگنز اثرات زیان بار و برگشت ناپذیری بر روی بدن موجودات زنده و سیستم هایی که از این تغذیه می کنند به جای می گذارد. رنگ و بوی نامطبوع آب از کار افتادن سیستم های تصفیه آب (سختی گیر، اسمز معکوس، دیونایزر) در مدت بسیار کوتاه از اثرات وجود اکسیدهای آهن و منگنز که به صورت محلول و معلق در آب وجود دارند می باشد.

نحوه تشخیص آهن و منگنز در آب

• آهن

یون آهن Fe (فرو) در آب محلول بوده و آب حاوی این یون علامت ظاهری خاصی ندارد اما در مجاورت هوا این یون به سرعت با هوا ترکیب شده و تبدیل به آهن معلق (فریک) می شود. در این مرحله رنگ آب به رنگ زرد تغییر می کند.

قابل ذکر است که رنگ زرد آب الزاما به معنی وجود آهن نمی باشد. به عنوان مثال وجود آمونیاک نیز باعث زرد شدن رنگ آب می شود با این تفاوت که اگر رنگ آب به خاطر وجود آهن باشد پس از مدتی سکون آهن در کف ظرف به صورت مواد معلق ته نشین کرده رنگ آب زلال می شود ولی در مورد آمونیاک سکون مطلقا در ته نشین شدن و تغییر رنگ آب تاثیری ندارد.

• منگنز

یون منگنز همانند آهن به صورت محلول در آب وجود دارد که در صورت ترکیب با اکسیژن به صورت معلق در آمده و رنگ سیاه به خود می گیرد. یون منگنز نسبت به یون آهن تمایل کمتری برای ترکیب با هوا و اکسید شدن از خود نشان می دهد و در اصطلاح یون سر سختری است. 

درصورت وجود آهن و منگنز چه مشکلاتی را به وجود می آورد؟

ازجمله مشکلاتی که وجود آهن و منگنز در آب میتواند به وجود آ ورد:

در صورت افزایش میزان آنها باعث ایجاد کدورت، طعم و رنگ در آب می‌شود.

باعث ایجاد رسوبات در کانال های آب رسانی می‌شود.

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.

حذف آهن و منگنز از آب

• در حالت محلول

در این حالت تنها راه جدا کردن این یون ها از آب استفاده از دستگاه RO و تکنولوژی اسمز معکوس می باشد با توجه به اینکه آهن و منگنز قابلیت رسوب گذاری بالایی بر غشاء ممبران دارند در مدت زمان کوتاهی می توانند باعث گرفتگی ممبران و کاهش چشمگیر میزان تولید شوند. فعال بودن سیستم CIP و استفاده از آنتی اسکالنت مرغوب در چنین مواردی بسیار حیاتی است.

• در حالت معلق

در این حالت که ماحصل ترکیب شدن این یون ها با اکسیژن هوا می باشد یون به صورت اکسید در آمده در آب معلق شده و باعث تغییر رنگ آب می شود. جداسازی این ذرات معلق به راحتی به کمک فیلترهای شنی یا میکرونی انجام می گیرد در حقیقت می توان گفت راز حذف آهن و منگنز از آب در هنر اکسید کردن این یون هاست.

چند روش کاربردی در رابطه با اکسید کردن یون های آهن و منگنز و کاربرد آن

• هوادهی

در این روش به کمک کمپرسورهای هوا ( Blow Air ) هوای محیط به صورت حبابهای ریز به داخل آب دمیده می شود. مجاورت یون های آهن و منگنز با اکسیژن موجود در هوا آنها را اکسید کرده و از حالت محلول به حالت معلق در می آورد. این روش به دلیل ارزان بودن و عدم افزودن مواد شیمیایی یکی از بهترین و مطمئن ترین روشها می باشد. عیب عمده این روش در مدت زمان طولانی جهت اکسید کردن یونها اخصا یون های منگنز می باشد لذا نمی توان از آن در حجم بالا استفاده کرد. در مرغداری ها استفاده از این راه کار بسیار مطمئن بوده و به دلیل کشت باکتریهای مفید در آب و بالا رفتن اکسیژن محلول نتایج شگرفی در بدن مرغ از خود به جا می گذارد.

• ازن

ازن که فرم سه اتمی اکسیژن می باشد بسیار ناپایدار بوده و تمایل شدیدی به پایدارشدن و آزاد کردن یون تک اتمی اکسیژن دارد به همین خاطر یکی از قویترین اکسید کننده های موجود در بازار می باشد در عین حال خاصیت ضد عفونی و میکروب کشی بالائی دارد. قدرت بالای اکسید کنندگی این گاز می تواند به طور قابل ملاحظه ای در زمان و حجم مخزن هوادهی صرفه جویی کند.

• استفاده از مواد شیمیایی

متداول ترین مواد شیمیایی که از آن جهت کاهش زمان اکسیداسیون یون های آهن و منگنز موجود در آب استفاده می شود کلر و پرمنگنات پتاسیم می باشد. کلر به صورت پرکلرین(کلر جامد) و یا اخیرا حالت مایع «آب ژاول خوراکی» و در قدیم به صورت گاز در بازار موجود بوده و هست. پرمنگنات پتاسیم KMNO4  که به صورت جامد در صنعت مرغداری استفاده می شود در اکثر داروخانه های دامپزشکی موجود می باشد. اضافه کردن کلر یا پرمنگنات به آب همانند یک کاتالیزور عمل کرده و سرعت واکنش اکسیژن با یونهای آهن و منگنز را افزایش می دهد. لذا باید از قبل، اکسیژن محلول در آب را به حد کافی رساند. عموما در تصفیه خانه های روستایی از این روش استفاده می شود. قبل از اضافه کردن کلر به آب با عبور آب از برجهای هوادهی اکسیژن محلول در آب به حد مطلوب می رسد. از نظر سرعت عملکرد پرمنگنات به کلر ارجحیت دارد ولی باید دقت کرد که دوز بیش از اندازه آن در آب باعث تغییر رنگ آب به رنگ قرمز شده که مسمومیتهای شدیدی به همراه دارد.

اگر میزان آهن و منگنز موجود در آب بیشتر از 10 ppm باشد. بهترین روش برای اینکار ابتدا اکسیدکردن و سپس فیلتر کردن می‌باشد. در این روش با تزریق یک ماده شیمیایی در آب سبب اکسید شدن آهن و منگنز موجود در آب شده و سپس با فیلتراسیون فیزیکی آهن و منگنز اکسید شده از آب جدا میشوند.

از جمله موادی که می‌شود به آب تزریق کرد برای اکسید کردن آهن و منگنز: کلر، پرمنگنات پتاسیم و پروکسید هیدروژن 

سالهاست که در مناطق شمالی و دیگر نقاط کشور معضل وجود یون های آهن و منگنز اثرات زیان بار و برگشت ناپذیری بر روی بدن موجودات زنده و سیستم هایی که از این تغذیه می کنند به جای می گذارد. رنگ و بوی نامطبوع آب از کار افتادن سیستم های تصفیه آب (سختی گیر، اسمز معکوس، دیونایزر) در مدت بسیار کوتاه از اثرات وجود اکسیدهای آهن و منگنز که به صورت محلول و معلق در آب وجود دارند می باشد.

نحوه تشخیص آهن و منگنز در آب

• آهن

یون آهن Fe (فرو) در آب محلول بوده و آب حاوی این یون علامت ظاهری خاصی ندارد اما در مجاورت هوا این یون به سرعت با هوا ترکیب شده و تبدیل به آهن معلق (فریک) می شود. در این مرحله رنگ آب به رنگ زرد تغییر می کند.

قابل ذکر است که رنگ زرد آب الزاما به معنی وجود آهن نمی باشد. به عنوان مثال وجود آمونیاک نیز باعث زرد شدن رنگ آب می شود با این تفاوت که اگر رنگ آب به خاطر وجود آهن باشد پس از مدتی سکون آهن در کف ظرف به صورت مواد معلق ته نشین کرده رنگ آب زلال می شود ولی در مورد آمونیاک سکون مطلقا در ته نشین شدن و تغییر رنگ آب تاثیری ندارد.

• منگنز

یون منگنز همانند آهن به صورت محلول در آب وجود دارد که در صورت ترکیب با اکسیژن به صورت معلق در آمده و رنگ سیاه به خود می گیرد. یون منگنز نسبت به یون آهن تمایل کمتری برای ترکیب با هوا و اکسید شدن از خود نشان می دهد و در اصطلاح یون سر سختری است. 

درصورت وجود آهن و منگنز چه مشکلاتی را به وجود می آورد؟

ازجمله مشکلاتی که وجود آهن و منگنز در آب میتواند به وجود آ ورد:

در صورت افزایش میزان آنها باعث ایجاد کدورت، طعم و رنگ در آب می‌شود.

باعث ایجاد رسوبات در کانال های آب رسانی می‌شود.

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.

حذف آهن و منگنز از آب

• در حالت محلول

در این حالت تنها راه جدا کردن این یون ها از آب استفاده از دستگاه RO و تکنولوژی اسمز معکوس می باشد با توجه به اینکه آهن و منگنز قابلیت رسوب گذاری بالایی بر غشاء ممبران دارند در مدت زمان کوتاهی می توانند باعث گرفتگی ممبران و کاهش چشمگیر میزان تولید شوند. فعال بودن سیستم CIP و استفاده از آنتی اسکالنت مرغوب در چنین مواردی بسیار حیاتی است.

• در حالت معلق

در این حالت که ماحصل ترکیب شدن این یون ها با اکسیژن هوا می باشد یون به صورت اکسید در آمده در آب معلق شده و باعث تغییر رنگ آب می شود. جداسازی این ذرات معلق به راحتی به کمک فیلترهای شنی یا میکرونی انجام می گیرد در حقیقت می توان گفت راز حذف آهن و منگنز از آب در هنر اکسید کردن این یون هاست.

چند روش کاربردی در رابطه با اکسید کردن یون های آهن و منگنز و کاربرد آن

• هوادهی

در این روش به کمک کمپرسورهای هوا ( Blow Air ) هوای محیط به صورت حبابهای ریز به داخل آب دمیده می شود. مجاورت یون های آهن و منگنز با اکسیژن موجود در هوا آنها را اکسید کرده و از حالت محلول به حالت معلق در می آورد. این روش به دلیل ارزان بودن و عدم افزودن مواد شیمیایی یکی از بهترین و مطمئن ترین روشها می باشد. عیب عمده این روش در مدت زمان طولانی جهت اکسید کردن یونها اخصا یون های منگنز می باشد لذا نمی توان از آن در حجم بالا استفاده کرد. در مرغداری ها استفاده از این راه کار بسیار مطمئن بوده و به دلیل کشت باکتریهای مفید در آب و بالا رفتن اکسیژن محلول نتایج شگرفی در بدن مرغ از خود به جا می گذارد.

• ازن

ازن که فرم سه اتمی اکسیژن می باشد بسیار ناپایدار بوده و تمایل شدیدی به پایدارشدن و آزاد کردن یون تک اتمی اکسیژن دارد به همین خاطر یکی از قویترین اکسید کننده های موجود در بازار می باشد در عین حال خاصیت ضد عفونی و میکروب کشی بالائی دارد. قدرت بالای اکسید کنندگی این گاز می تواند به طور قابل ملاحظه ای در زمان و حجم مخزن هوادهی صرفه جویی کند.

• استفاده از مواد شیمیایی

متداول ترین مواد شیمیایی که از آن جهت کاهش زمان اکسیداسیون یون های آهن و منگنز موجود در آب استفاده می شود کلر و پرمنگنات پتاسیم می باشد. کلر به صورت پرکلرین(کلر جامد) و یا اخیرا حالت مایع «آب ژاول خوراکی» و در قدیم به صورت گاز در بازار موجود بوده و هست. پرمنگنات پتاسیم KMNO4  که به صورت جامد در صنعت مرغداری استفاده می شود در اکثر داروخانه های دامپزشکی موجود می باشد. اضافه کردن کلر یا پرمنگنات به آب همانند یک کاتالیزور عمل کرده و سرعت واکنش اکسیژن با یونهای آهن و منگنز را افزایش می دهد. لذا باید از قبل، اکسیژن محلول در آب را به حد کافی رساند. عموما در تصفیه خانه های روستایی از این روش استفاده می شود. قبل از اضافه کردن کلر به آب با عبور آب از برجهای هوادهی اکسیژن محلول در آب به حد مطلوب می رسد. از نظر سرعت عملکرد پرمنگنات به کلر ارجحیت دارد ولی باید دقت کرد که دوز بیش از اندازه آن در آب باعث تغییر رنگ آب به رنگ قرمز شده که مسمومیتهای شدیدی به همراه دارد.

اگر میزان آهن و منگنز موجود در آب بیشتر از 10 ppm باشد. بهترین روش برای اینکار ابتدا اکسیدکردن و سپس فیلتر کردن می‌باشد. در این روش با تزریق یک ماده شیمیایی در آب سبب اکسید شدن آهن و منگنز موجود در آب شده و سپس با فیلتراسیون فیزیکی آهن و منگنز اکسید شده از آب جدا میشوند.

از جمله موادی که می‌شود به آب تزریق کرد برای اکسید کردن آهن و منگنز: کلر، پرمنگنات پتاسیم و پروکسید هیدروژن 

لوتوس تجهیز کاسپین به طراحی، تولید و عرضه  تجهیزات تصفیه آب و فاضلاب در ظرفیت مورد نظر میپردازند که برای برقراری ارتباط با این تیم و اطلاع از ویژگی های هر یک از محصولات و دریافت مشاوره رایگان قبل از خرید باما در ارتباط باشید.