Il ferro è uno dei metalli più abbondanti della crosta terrestre. Si presenta naturalmente in acqua in forma solubile come il ferro ferroso (ferro bivalente in forma disciolta Fe2 + o Fe (OH)+) o forma complessata come il ferro ferrico (ferro trivalente: Fe3+ o precipitato come Fe(OH) 3). La presenza di ferro nell’acqua può anche avere un’origine industriale; industria mineraria, siderurgica, corrosione dei metalli, ecc.,
In generale, il ferro non presenta un pericolo per la salute umana o per l’ambiente, ma porta sgradevolezza di natura estetica e organolettica. Infatti, il ferro dà un colore ruggine all’acqua, che può macchiare biancheria, servizi sanitari o anche prodotti dell’industria alimentare. Il ferro dà anche un sapore metallico all’acqua, rendendolo sgradevole per il consumo. Può anche essere all’origine della corrosione negli scarichi fognari, a causa dello sviluppo di microrganismi, i ferrobacteries.,
In acqua aerata, il potenziale redox dell’acqua è tale da consentire un’ossidazione del ferro ferroso in ferro ferrico che precipita poi in idrossido di ferro, Fe(OH)3, consentendo così una rimozione naturale del ferro disciolto.
4 Fe2+ 3 O2 Fe>2 Fe2O3
Fe2O3 + 3 H2O<>2Fe(OH)3
La forma del ferro nell’acqua dipende dal pH dell’acqua e dal potenziale redox, come mostrato nel diagramma di Pourbaix del ferro qui sotto. Di solito le acque sotterranee hanno un basso contenuto di ossigeno, quindi un basso potenziale redox e un basso pH (5,5 – 6.,5)
Pourbaix diagramma di ferro
Tuttavia le acque sotterranee sono naturalmente anaerobiche: quindi il ferro rimane in soluzione e quindi è importante rimuoverlo per un uso idrico.
L’eliminazione del ferro ferroso, per via fisico-chimica, si ottiene alzando il potenziale redox dell’acqua per ossidazione grazie all’ossigeno dell’aria e questo per semplice ventilazione. Nel caso dell’acqua acida, il trattamento potrebbe essere completato da una correzione del pH. Pertanto, il ferro ferroso viene ossidato in ferro ferrico, che precipita in idrossido di ferro, Fe(OH)3., Il precipitato viene quindi separato dall’acqua mediante filtrazione su sabbia o decantazione. La fase di precipitazione per ossidazione chimica può essere effettuata anche con gli ossidanti più forti come il biossido di cloro (ClO2), l’ozono (O3) o il permanganato di potassio (KMnO4).
Questa eliminazione può essere effettuata a cascata o spruzzando sistemi all’aperto (per un contenuto massimo accettabile di Fe2+ di 7mg.L-1) noto come sistemi gravitanti., Questi sistemi richiedono un posto significativo sul terreno, ma, oltre a un costo di sfruttamento facile ed economico, rendono anche possibile la rimozione aggressiva di CO2 e idrogeno solforato (H2S). Ci sono anche sistemi di pressione, che oltre alla loro compattezza, permettono di trattare acqua le cui concentrazioni Fe2 + tra 7 e 10mg.L-1.
Schema del sistema di rimozione del ferro
Il ferro si trova spesso nell’acqua in forme complessate. Per essere eliminato, il ferro complessato richiede uno stadio di coagulazione, che si trova tra l’ossidazione e la filtrazione.,
Nota : Grazie ai microrganismi, è possibile rimuovere il ferro dall’acqua per via biologica. In effetti, ci sono molti batteri, il cui metabolismo e quindi la loro sopravvivenza, sono legati all’ossidazione del ferro. Tuttavia questa rimozione biologica richiede condizioni specifiche per il pH, la temperatura, il potenziale redox, ecc