Існує багато думок і багато точок зору щодо ефективності та практичності видалення заліза за допомогою іонообмінних систем для пом’якшення води. Хтось претендує на відмінні результати, інший надзвичайно скептичний, третій стверджує, що прийнятний результат забезпечується лише в тому випадку, якщо регенерація здійснюється очищеною водою ( як в системах TWIN). То що таке залізо у воді і як залізо взаємодіє з іонообмінною смолою для пом’якшення?

Залізо різне.

Для початку почнемо з того, що залізо у воді існує в декількох формах. Вода з глибоких свердловин практично не містить розчиненого кисню, а залізо представлене ​​переважно розчиненою (двовалентною) формою. Цей тип заліза називається залізом “у прозорої воді”. Розчинене залізо існує як з високим, так і з низьким рівнем pH <7. У поверхневих водах рН рідко менше 7, а залізо найчастіше наявне в окисленій (тривалентній) формі, представленій нерозчинними частинками або пов’язане з різними природними органічними речовинами. Деякі поверхневі води з рН <6 здатні утримувати залізо в розчиненій формі навіть у присутності кисню. Видалення розчиненого заліза з води з низьким рівнем рН за допомогою пом’якшувача води слід проводити без збільшення рН. 

Видалення нерозчинного заліза  пом’якшувачем води є проблематичним. Нерозчинні частинки заліза мають невеликий розмір, особливо частинки раніше розчиненого заліза, окисленого икснем. Смоли для пом’якшення можуть фільтрувати приблизно частинки діаметром 2 мкм, однак частинки окисленого заліза мають діаметр менше 1 мкм. Процес фільтрації проводиться, але цей процес не передбачуваний, залежить від розміру частинок заліза, швидкості потоку, розміру  зерен смоли та їх однорідності. Видалення може бути і 10%, і 90%. Швидше за все, можна очікувати на видалення окисленого заліза в інтервалі від 25 до 75%. Тонкодисперсні смолі, що будуть «працювати» краще порівняно з крупнодисперсними смолами, а смоли з нерівномірною поверхнею є більш ефективними для видалення окисленого заліза порівняно зі смолами з однорідним складом.

Оскільки типовий процес регенерації смоли для пом’якшення не спрямований на видалення великої кількості затриманого окисленого заліза, існує висока ймовірність відкладення заліза на поверхні кульок смоли, засмічення каналів, що збільшує опір потоку та зменшує ємність ( зменшення обмінної здатності смоли). Чим краще іонообмінна смола фільтрує окислене залізо, тим більша ймовірність незворотного отруємння смоли залізом. Як результат, пом’якшувачі води з смолою, забрудненою залізом, практично не працюють і потребують дорогого обслуговування з вивантаженням та заміною смоли. Це головна причина, чому продавці систем очищення води не рекомендують пом’якшувач води для видалення заліза і, навпаки, рекомендуйте попереднє встановлення системи фільтрації замість використання пом’якшувача для видалення заліза. Пом’якшувач – для пом’якшення води, фільтр – для видалення заліза. Як кажуть – від гріха подалі.

Деякі іонообмінні смоли мають здатність фільтрувати і їх можна використовувати для видалення окисленого заліза. У цій версії пом’якшувач вважається як фільтром, до якого застосовується як концепція «фільтраційної ємності», так і процедура фізичного очищення. Коагуляція також може бути необхідною для утворення агломератів з окислених частинок заліза, здатних до фільтрації. Оскільки процедура фізичного очищення відрізняється від хімічної регенерації для відновлення смоли, використовується багатостороння послідовність, включаючи фізичне очищення. У цьому випадку необхідний певний компроміс, коли для відновлення однієї системи використовуються два різних процеси (очищення та регенерація). Зрештою, якщо є окислене залізо, швидше за все, краще видалити його за допомогою окремої стадії фільтрації, що передує етапам помякшення.

Органічне залізо неможливо видалити пом’якшувачем води, принаймні в будь -якій помітній пропорції. Деякі форми органічного заліза можуть бути затримані смолами – органопоглиначами  (аніонобмінні смоли), інші – ні. Видалення органічного заліза – це дуже специфічний процес, при якому експериментальні результати з конкретно взятою водою часто важливіші ніж будь -яка загальна теорія.

Розчинене залізо обмінюється пом’якшувачем відповідно до разом з іонами жорсткості – іонами кальцію та магнію. Спорідненість розчиненого заліза з пом’якшувальною смолою трохи нижча, ніж спорідненість кальцію, і трохи вище магнію. Смола «обмінює» залізо так само, як іони жорсткості. Різниця полягає лише в регенерації. Коли пом’якшувач наповнює бак-солерозчинник, вода взаємодіє з повітрям і поглинає кисень. Кисень у регенераційному розчині під час регенерації взаємодіє з розчиненим залізом, прикріпленим до смоли, окислюючи його із втратою розчинності. Оскільки окислення відбувається на поверхні зерна смоли і впливає на обмін іонами жорсткості, окислене залізо діє як перешкода, яка блокує процес іонного обміну.

Часто залізо вимивають у процесі зворотного циклу промивання, який зазвичай передує циклу повільного промивання регенераційним розчином. Цей цикл зазвичай не є довгим або недостатньо агресивним для видалення всього затримки заліза з поверхні смоли. Різні інноваційні пристрої (наприклад, вихрові турбулятори або ерани) здатні покращити процес промивання, однак переважна більшість систем пом’якшення оснащені верхньою екранованою фільєрою (для запобігання виносу смоли під час промивання), що зменшує здатність до промивання і здатність вимивати зважені частинки.

Обмеження ємності фільтрації заліза мінімізує ризики. Спеціальні очищувачі смоли також зменшують утворення відкладень окисленого заліза та обростання смоли. Сульфіди (сірководень) також запобігають конверсії розчиненого заліза в окислену форму. Фосфати виділяють розчинене залізо, запобігаючи його окисленню. Такі очищувачі зазвичай використовуються в невеликих дозах і зазвичай усувають лише частину проблеми.

Висновки та загальні рекомендації.

Окислене залізо.

<0,1 мг/л і будь -який рівень розчиненого кисню у воді = зневажливо малий ризик обростання.

0,1 – 1 мг/л та будь -який рівень розчиненого кисню у воді = ризик обростання присутній, однак, зберігаються можливості його контролю та мінімізації.

> 1 мг/л та будь -який рівень розчиненого кисню у воді = високий ризик обростання, можливості контролю не забезпечують значної мінімізації ( включаючи часті зворотні промивання). Стадія попереднього видалення заліза настійно рекомендується.

Розчинене залізо.

Будь -який рівень заліза та повна відсутність розчиненого кисню у воді =  невеликий ризик обростання (кисень повинен бути відсутній як у обробленій воді, так і в регенераційному розчині).

Якщо розчинений кисень не може бути повністю виключений:

– вводять поправку на корекцію для зменшення фільтроциклу, щоб запобігти накопиченню заліза. Стандартна практика-компенсація протягом 1 м-екв/л жорсткості для кожного 1 мг розчиненого заліза. – Використовуйте очищувачі смоли з кожною регенерацією (бажано на основі сульфатів або фосфатів). У той же час, очищувачі не можуть компенсувати більше 1..2 мг/л заліза.

Системи помякшення є більш стійкими до обростання залізом, якщо:

– підтримується висока частоту регенерації;

– використовується тонкодисперсна смола;

– використовуються очищувачі смоли або ізоляційні залізні добавки;

– якщо смола спеціально розроблена для видалення (фільтрація) високих рівнів заліза та повних циклів очищення, підтримуються для вилуговування окисленого заліза.

Окремі моменти:

Окислене нерозчинне залізо просто не зможе стати розчинним так швидко, як окислюється. Крім того, частина окисленого заліза в смолі назавжди залишатиметься нерозчинною. Природно, найкраще запобігти окисленню. Однак, якщо це важко або просто неможливо зробити, доцільно використовувати спеціально розроблений дьогтю для фільтрації окислених частинок заліза. Спроба очистити смолу залізних родовищ – це зрештою повністю втрачена битва. Так чи інакше, легше замінити смолу, ніж видалити утворені поверхневі плівки окисленого заліза.