Hierro o Fierro
El hierro es un elemento químico metálico blanco, maleable y maleable, esencial para la vida vegetal y animal, y el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre. Su símbolo químico es Fe y su masa atómica es 55,85 gmol/g. Este metal forma parte de minerales como la hematita, magnetita, limonita, pirita, etc.
Es considerado un metal de transición y es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre con un 5%, siendo el aluminio el más abundante entre los metales. El hierro es el metal más abundante en la masa de los planetas debido a que los planetas tienen la mayor concentración de hierro primario en sus núcleos, lo que corresponde al 70%.
El núcleo de la Tierra está compuesto principalmente de hierro y los metales níquel, y cuando está en movimiento genera un campo magnético.
Características del fierro
El Hierro o Fierro es un metal dúctil que varía en color de gris a plateado y es magnético. Es un metal muy duro y denso.
Se puede encontrar en la naturaleza ya que forma parte de muchos minerales que rara vez se encuentran de forma gratuita. Para obtener hierro en su estado elemental, el óxido debe reducirse con carbón y luego purificarse para eliminar las impurezas presentes en él.
Aplicaciones
El hierro se considera el metal duro más utilizado y representa el 95% de la producción de metal en el mundo. El hierro puro tiene menos usos que su potencial magnético.
Su gran utilidad es en la fabricación de productos siderúrgicos, utilizando este metal como elemento matriz para contener otros elementos de aleación, tanto metálicos como no metálicos. Las ferroaleaciones que contienen menos de 2,1% de carbono se consideran acero; si se consideran porcentajes más altos, se denominan fundiciones.
El fierro en el Agua
Su presencia en el agua se debe a la corrosión en tuberías y tanques de acero al carbono, que contienen un cierto porcentaje del elemento. En pozos profundos, cuando las concentraciones de hierro son altas, un exceso de minerales de hierro (como la hematita) entra en contacto con el agua.
La reacción de reducción de carbonato de hierro en agua de pozo es la siguiente:
FeCO3 + CO2 + H2O –> Fe+2 + 2HCO3–
Este es un ejemplo de como este elemento se disuelve en el agua en contacto con el CO2. Esta reacción es afectada pH, en consecuencia el pH alto aumenta la precipitación del cloro y pH bajo aumenta la concentración de Fierro disuelto.
Efectos en la salud
Las concentraciones de este metal encontradas en el agua por lo general no presentan un peligro para la salud. Sin embargo, puede modificar el sabor del agua, genera manchas color marrón rojizo en la ropa, de igual manera origina problemas de acumulación en tuberías, tanques presurizados y hasta suavizadores de agua.
Bacterias.
Algunos tipos de bacterias obtienen su energía al reaccionar con las formas solubles de fierro y manganeso. Estos organismos se encuentran generalmente en aguas que tienen altos niveles de fierro solubles. La reacción intercambia este metal soluble en una forma menos soluble del mismo, lo que provoca la precipitación y una acumulación de material negro gelatinoso (baba). Las masas de baba de este elemento pueden obstruir la plomería y los equipos de tratamiento de agua, además de desprenderse en pegotes que se convierten en manchas de fierro en lavanderías. Las reacciones bacterianas con fierro no causan ninguna precipitación adicional en comparación con la exposición de un oxidante. Sin embargo, la precipitación causada por bacterias ocurre más rápido por tal razón aumenta el teñido de telas rápidamente.
¿Cómo tratar el agua para eliminar el fierro y el manganeso?
Es posible utilizar los siguientes procesos para retener el manganeso disuelto en el agua:
Aireación:
Este método es recomendado para agua con alta concentración de fierro con el fin de disminuir costos en los reactivos. El equipo que se utiliza normalmente en este tipo de métodos es un aireador, un tanque de retención y filtros. El oxígeno de la atmósfera reacciona con el fierro del agua cruda para producir óxidos relativamente insolubles de estos elementos. La velocidad de reacción depende del PH de la solución, siendo más rápida a valores de PH altos.
Oxidación:
Consiste en un sistema de dosificación de productos químicos y filtros. Puede requerirse un tanque de retención y un sistema para ajustar el PH con hidróxido de sodio, hidróxido de calcio, cal hidratada o carbonato de sodio. Pueden usarse agentes oxidantes como gas cloro o hipoclorito.
Filtración en medios acondicionados:
Los medios filtrantes acondicionados para remover fierro tienen una capacidad de regeneración, adsorción y filtración que depende de la distribución de tamaño de partícula de su forma y de los precipitados de óxido de manganeso de la superficie. Se utiliza como agente oxidante se utiliza permanganato de potasio, el cuál tiene un costo alto y tiene que ser muy bien controlado en su aplicación por su toxicidad.
Filtración directa con la aplicación de sustancias químicas:
Se requiere utilizar de la aplicación de sustancias químicas para aglomerar las partículas oxidadas y formar flóculos lo suficientemente grandes para poder ser filtrados.
Tecnologías alternativas:
El ablandamiento se aplica para poder remover la dureza existente en el agua donde la remoción del fierro es un efecto secundario. Este método no es muy eficiente ya que se forman precipitados cuando no se agregan coagulantes.
Estabilización por secuestro:
Los agentes secuestrantes son productos químicos que ayuden a evitar que se precipiten los metales. Normalmente, tanto el silicato de sodio como los polifosfatos son usados para secuestrar fierro. Los agentes secuestradores no remueven el fierro, solo evitan que se precipiten y se recomienda su aplicación en sistemas pequeños y concentraciones menores a 0.5 mg/L.
Métodos biológicos:
Los tratamientos biológicos siempre requieren de calidades y condiciones específicas del agua cruda y no todas las aguas subterráneas o superficiales son factibles económicamente para poder ser tratadas.