Погляньте

залізо (укр.)

iron (англ.)

железо (рос.)

ferrum (лат.)

Геологічні відомості

За сучасними уявленнями ядро нашої планети на 79-85% складається з заліза (Fe) (у вигляді сплаву з Si (6-7%), Ni (4,9-5,2%) та іншими елементами). За вмістом у земній корі (4,65% по масі) поступається лише кисню, кремнію та алюмінію. Входить до складу багатьох окисних руд – гематиту Fe2O3 (червоний залізняк), магнетиту Fe3O4, сидерит  FeCO3 та ін. Трапляється й самородне залізо (Гренландія) та чавун (Далекій Схід).

Запаси заліза на континентах оцінюються в 1,1∙1011 т, на океанічному ложе в 2,5∙1012 т.

Хімічні відомості

Залізо – перехідний метал, елемент побічної підгрупи періодичної системи хімічних елементів Д.І. Менделєєва. Атомний номер 26, відносна атомна маса 55,847. У чистому вигляді це блискучий сріблясто-білий метал.

За нормальних умов стабільна модифікація заліза характеризується сильним магнетизмом. При нагрівання до 769 ºС залізо втрачає феромагнітні властивості. Закипає при температурі 3200 ºС.

Електронна конфігурація зовнішнього електронного шару атома Fe – 3d64s2. У з’єднаннях залізо проявляє різні ступені окиснення, в основному +2 та +3.

Залізо – метал середньої активності. На вологому повітрі, або в воді за звичайних умов легко окиснюється до гідроксиду з перемінним вмістом води (Fe2O3∙nH2O). При цьому утворюється бура рихла маса, яку називають іржею (один з основних корозійних процесів). Руйнуюча дія корозії на залізо пояснюється пористістю іржі, що не убезпечує метал від подальшого доступу кисню та повітря.

На сухому повітрі при нагріванні вище 200 ºС залізо вкривається щільною плівкою оксиду. Цей процес називають воронуванням, який убезпечує метал від подальшого окиснення за звичайних температур.

Хімічно чисте залізо отримують електролізом розчинів його солей, або добувають відновленням (при нагріванні) природних оксидів воднем (з наступним переплавленням в електропечах).

Оксид заліза FeO – тверда кристалічна речовина чорного кольору. У воді не розчиняється.

Оксид заліза Fe2O3 – найстійкіша природна сполука заліза, порошок бурого кольору, нерозчинний у воді.

У воді розчиняються солі заліза, що утворюються при взаємодії з сильними кислотами.

Гідроекологічні відомості

Джерелами надходження заліза до природних вод є процеси вивітрювання гірських порід, підземний стік, стічні води підприємств та сільськогосподарські стоки.

У морській воді заліза мало – 0,002-0,02 мг/л, що пов’язано з біогенною акумуляцією та сорбцією. У прісній воді, залежно від джерела, концентрація заліза може коливатись у дуже широких межах.

У нейтральних водах концентрація Fe3+ становить 10-16–10-18 моль/дм3. У таких водах переважають не іони Fe3+, а розчинні молекули недисоційованого Fe(OH)3. У нейтральних водах на один іон Fe3+ припадає 3∙105 іонів [Fe(OH)]2+, 6∙106 іонів [Fe(OH)2]+ та 9∙106 [Fe(OH)3]. Вважається, що саме ці розчинні недисоційовані гідроокиси є основною формою міграції заліза у природних водах.

Підземні води, що містять залізо на перший погляд прозорі та чисті. Але,  при контакті з киснем повітря, залізо окиснюється і з’являється жовто-буре забарвлення. При вмісті заліза вище 1 мг/дм3 вода набуває жовто-бурого кольору, стає мутною, в ній відчувається характерний присмак заліза.

У процесі осадження заліза в природних водоймах суттєве значення має реакція середовища. Так, осадження заліза в формі Fe2+ відбувається при рН води 5,5. Внаслідок осадження концентрація заліза у воді знижується, при цьому, основна його кількість переходить у донні осади, де утримується в вигляді карбонатів, сульфідів та у зв’язаному з органічними рештками стані. При пониженні рН, нестачі кисню чи появі розчинених комплексоутворювачів відбувається зворотній перехід заліза з осадів у воду. Як правило, це спостерігається в період паводків та дощів.

Для водойм рибогосподарського призначення гранично допустимою концентрацією вмісту в воді заліза загального є 0,1 мг/дм3, для водойм господарсько-питного використання 0,5 мг/дм3, при лімітуючому показнику шкідливості (ЛПШ) – «токсикологічний», тобто здатний чинити пряму токсичну дію на водні організми.

Біологічні відомості

Залізо, як мікроелемент суттєво важливе для усіх форм життя. В організмі людини залізо міститься в основному в еритроцитах, входить до складу гемоглобіну, міоглобіну, різних ферментів, що містяться у печінці та селезінці. Вміст заліза в м’язовій тканині людини становить 1,8∙10-2 %, у кістковій тканині (0,03-3,8)∙10-2 %, у крові 447 мг/л. Загальний вміст заліза в організмі дорослої людини (вага тіла 70 кг) становить близько 4,2 г. Щоденно людина споживає з їжею 6-40 мг заліза, з яких засвоюється всього 10-15%.

Медичні відомості

Засвоєнню заліза організмом людини сприяють вітамін С, вітаміни групи В та такі мікроелементи як мідь та кобальт. Виведенню з організму заліза – жири, фосфати та кальцій.

Дефіцит заліза в організмі може розвиватись внаслідок недостатнього надходження з їжею, переважанні в раціоні рослинних продуктів, хронічних кровотечах, довготривалому донорстві, захворюваннях, що супроводжуються порушеннями засвоєння заліза (гастрит, ентерит, гельмінтні інвазії і т.д).  найбільш поширеною залізодефіцитною хворобою є анемія, симптомами якої є загальна слабкість, швидка втомлюваність, блідість шкіри та слизової, набряклість обличчя.

Надлишкове надходження заліза до організму людини сприяє виведенню з організму фосфору, появі дерматитів, алергічних реакцій, захворюванню печінки та нирок.  

Доведено, що надмірне надходження заліза до організму людини із питною водою призводить до захворювань серцево-судинної системи та збільшує ризик інфарктів. У окремих випадках, надлишок заліза в організмі, а точніше його вільних гідроокисних форм, може провокувати мутації ДНК та викликати онкологічні захворювання.

Згідно вітчизняних гігієнічних нормативів, у питній воді централізованого водопостачання вміст заліза не повинен перевищувати 0,3 мг/дм3; за нормативами ЄС цей показник становить 0,2 мг/дм3.

Токсичною дозою для людини є 200 мг, летальною 7-35 г заліза.

Господарські відомості

Наявність заліза в воді створює цілий ряд побутових проблем:

• бурий колір води та неприємний характерний присмак;
• жовтий наліт на поверхні сантехніки;
• внутрішнє засмічення водогонів унаслідок корозійних процесів;
• псування побутової техніки (пральних та посудомийних машин) через випадіння осаду на їх деталях;
• обростання на стикових та з’єднувальних елементах трубопроводів, причиною яких є залізобактерії, що згодом пошкоджують надійність конструкцій тощо.

Тож, з точки зору споживача, найбільш бажаним є оптимальний (збалансований) вміст заліза в воді, що потребує виваженого ставлення до процесу водопідготовки. Сучасні водоочисні системи  пропонують безліч технологій, які регулюють вміст заліза і, в першу чергу, спрямовані на зниження його концентрацій. Проте, позбавлення від заліза має бути раціональним та обґрунтованим у кожному конкретному випадку. Ідеальним рішенням вважається застосування еко-технології водоочистки, яка покращує споживчі якості води, уникаючи недоліки традиційних аналогів, а також має суттєві економічні переваги.

Автор: Ольга Белова

Запатентована технологія водоочищення «Silver Spring» ™