DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.47460

A study of the effect of iron (III) compoundson oxidation of iron (II) ions by atmospheric oxygen

Віктор Теофілович Яворський, Ярослав Андрійович Калимон, Ольга Іванівна Рубай

Abstract


Deferrisation of groundwater has been performed by many methods whose choice depends on the form in which iron (Fe) compounds exist in water and on its chemical composition. A number of published studies have proved that the iron (III) compounds’sediment used in the filtering substrate has a catalytic effect on the oxidation process. The same property of iron (III) compounds’sedimentis observed in the sediment layerresulting from contact purification of water. However, in the case of filtering, due to the large-size granules of the filter substrate, the specific surface area of the autocatalytic layer is small, which significantly reduces the system performance. In the schemes of contact filtering with held-up sediment, the area of the phases’ contact increases, but there is a need for strict observance of the speed of the water flow and an extended contact time (45 min.). Therefore, our tasks were to increase the active contact area of the catalyst pellicle of the iron (III) sediment and to reduce the time ofthe contact between water and the held-upsediment.

Deferrisation was carried out in a horizontal absorber bucket of dispersants,in which intensive dispersion significantly increases the area of the phases’ contact in the system. Thus, if the pH of water was 6.4 to 7.8 and the temperature was 291 K,the achieved deferrisation was highly efficient, with low concentration of iron (III) compounds in the volume of the researched water in the process of dispersion—0.02 and 0.05 mol Fe3+/m3. The time of the contact between the purified water and the compounds of the sediment was 15 to 80 sec, depending on the pH of the water and the dose of the applied iron (III) compounds.

The obtained results can serve as a basis for the development of a resource and energy saving technology of groundwater deferrising with recirculation of the newly formed sediment.


Keywords


autocatalytic process; deferrisation; iron (III) compounds’sediment; oxidation by atmospheric oxygen

References


Rubaу, O. (2014). Zastosuvannia horyzontalnoho absorbera z kovshopodibnymy dysperhatoramy dlia ochyshchennia pidzemnykh vod. V Mizhnarodna konferentsiia studentiv, aspirantiv ta molodykh vchenykh z khimii ta khimichnoi tekhnolohii. K., 194.

Yavorskiy, V., Kalymon, Yа., Rubaу, O. (2015). Doslidzhennia protsesu okysnennia ioniv Ferumu (II) kysnem povitria u vodi. Materialy VII Mizhnarodnoi naukovo-tekhnichnoi konferentsiia studentiv, aspirantiv ta molodykh vchenykh "Khimiia ta suchasni tekhnolohii". D., 39.

Rubaу, O. (2015). Katalitychni vlastyvosti spoluk Ferumu(III) v protsesi dysperhuvannia. Materialy VI Vseukrainskoi naukovo-praktychnoi konferentsii molodykh uchenykh, aspirantiv i studentiv "Voda v kharchovii promyslovosti". O., 49.

Zolotova, E. F., Ass, G. Yu. (1975). Ochistka vody ot zheleza, ftora, margantsa i serovodoroda. M.: Stroiizdat, 176.

Orlov, V. O., Martynov, S. Yu., Kunytskyi, S. O., Meddur, M. M.; UDUVHP. (2012). Resursoekonomni materialy, konstruktsii, budivli ta sporudy. R., 646.

Bolotova, O. V. (2005). Issledovaniia po snizheniiu soderzhaniia uglekisloty iz podzemnoi vody Tiumenskogo regiona [Linguistic description and evaluation of information languages]. Moscow, 159.

Morgan, B., Lahav, O. (2007, August). The effect of pH on the kinetics of spontaneous Fe(II) oxidation by O2 in aqueous solution – basic principles and a simple heuristic description. Chemosphere, Vol. 68, № 11, 2080–2084. doi:10.1016/j.chemosphere.2007.02.015

Gunnars, A., Blomqvist, S., Johansson, P., Andersson, C. (2002, March). Formation of Fe(III) oxyhydroxide colloids in freshwater and brackish seawater, with incorporation of phosphate and calcium. Geochimica et Cosmochimica Acta, Vol. 66, № 5, 745–758. doi:10.1016/s0016-7037(01)00818-3

Lazarev, R. T., Nikoladze, N. G. (30.08.1983). Sposob ochistki podzemnyh vod ot zheleza. Certificate of authorship № 1058898 SSSR, S 02 F 1/64. Filed 23.11.1981. Bul. № 12, 3. Available: http:/patentdb.su/3-1058898-sposob-ochistki-podzemnykh-vod-ot-zheleza.html

In: Gerasimov, N. G. et al. (2007). Tehnicheskii spravochnik po obrabotke vody. Vol. 1. Translated from French: OOO “Novyi zhurnal”. SPb.: Novyi zhurnal, 1696.

Nikoladze, G. I. (1978). Obezzhelezivanie prirodnyh i oborotnyh vod. M.: Stroiizdat, 160.

Sedluha, S. P., Ivanov, S. A., Rudak, A. V. (2013). Ochistka podzemnoi vody ot zheleza na napornyh fіl'trah. PGU, Novopolotsk. Available: http://www.polymercon.ru/articles/839/

Goncharuk, V. V., Klimenko, N. A., Savchina, L. A. et al. (2006). Sovremennye problemy tehnologii podgotovki pit'evoi vody. Himiia i tehnologiia vody, Vol. 28, № 1, 3–95.

Zapol'skii, A. K. (2011). Ochistka vody koagulirovaniem. Kamenets-Podol'skii: ChP «Medobory-2006», 296.


GOST Style Citations


Рубай, О. І. Застосування горизонтального абсорбера з ковшоподібними диспергаторами для очищення підземних вод [Текст]: тези доповідей / О. І. Рубай // V Міжнародна конференція студентів, аспірантів та молодих вчених з хімії та хімічної технології. – К., 2014. – C. 194.

Яворський, В. Т. Дослідження процесу окиснення іонів Феруму (II) киснем повітря у воді [Текст] / В. Т. Яворський, Я. А. Калимон, О. І. Рубай // Матеріали VII Міжнародної науково-технічної конференція студентів, аспірантів та молодих вчених "Хімія та сучасні технології". – Д., 2015. – С. 39.

Рубай, О. І. Каталітичні властивості сполук Феруму(III) в процесі диспергування [Текст] / О. І. Рубай // Матеріали VI Всеукраїнської науково-практичної конференції молодих учених, аспірантів і студентів "Вода в харчовій промисловості". – О., 2015. – С. 49.

Золотова, Е. Ф. Очистка воды от железа, фтора, марганца и сероводорода [Текст] / Е. Ф. Золотова, Г. Ю. Асс. – М.: Стройиздат, 1975. – 176 с.

Орлов, В. О. Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди [Текст]: зб. наук. пр. / В. О. Орлов, С. Ю. Мартинов, С. О. Куницький, М. М. Меддур; УДУВГП. – Р., 2012. – 646 с.

Болотова, О. В. Исследования по снижению содержания углекислоты из подземной воды Тюменского региона [Текст]: дис. …канд. тех. наук: 05.23.04 / О. В. Болотова. – Т., 2006. – 159 с.

Morgan, B. The effect of pH on the kinetics of spontaneous Fe(II) oxidation by O2 in aqueous solution – basic principles and a simple heuristic description [Text] / B. Morgan, O. Lahav // Chemosphere. – 2007. – Vol. 68, № 11. – P. 2080–2084. doi:10.1016/j.chemosphere.2007.02.015

Gunnars, A. Formation of Fe(III) oxyhydroxide colloids in freshwater and brackish seawater, with incorporation of phosphate and calcium [Text] / A. Gunnars, S. Blomqvist, P. Johansson, C. Andersson // Geochimica et Cosmochimica Acta. – 2002. – Vol. 66, № 5. – P. 745–758. doi:10.1016/s0016-7037(01)00818-3

А. с. 1058898 СССР, С 02 F1/64. Способ очистки подземных вод от железа [Электронный ресурс] / Лазарев Р. Т., Николадзе Н. Г. – заявлено 23.11.81; опубл. 30.08.83, Бюл. № 12. – 3 с. – Режим доступа: \www/URL: http:/patentdb.su/3-1058898-sposob-ochistki-podzemnykh-vod-ot-zheleza.html

Герасимов, Н. Г. Технический справочник по обработке воды [Текст]: в 2 т. / ред. Н. Г. Герасимов и др.; пер с фр. ООО “Новый журнал”. – СПб.: Новый журнал, 2007. – Т. 1. – 1696 с.

Николадзе, Г. И. Обезжелезивание природных и оборотных вод [Текст] / Г. И. Николадзе. – М.: Стройиздат, 1978. – 160 c.

Седлуха, С. П. Очистка подземной воды от железа на напорных фільтрах [Текст] / С. П. Седлуха, С. А. Иванов, А. В. Рудак. – ПГУ, Новополоцк, 2013. – Режим доступа: \www/URL: http://www.polymercon.ru/articles/839/

Гончарук, В. В. Современные проблемы технологии подготовки питьевой воды [Текст] / В. В. Гончарук, Н. А. Клименко, Л. А. Савчина и др. // Химия и технология воды. – 2006. – Т. 28, № 1. – С. 3–95.

Запольский, А. К. Очистка воды коагулированием [Текст]: монография / А. К. Запольский. – Каменец-Подольский: ЧП «Медоборы-2006», 2011. – 296 с.







Copyright (c) 2015 Ольга Іванівна Рубай, Віктор Теофілович Яворський, Ярослав Андрійович Калимон

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

ISSN (print) 1729-3774, ISSN (on-line) 1729-4061