¿Qué es el hierro o fierro?
El hierro o fierro es un elemento químico metálico, blanco, moldeable y dúctil, es vital para la vida animal y las plantas, además, el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre. Su símbolo químico es el Fe, tiene un peso atómico de 55.85 gmol / g. Este metal forma parte de minerales como la hematita, magnetita, limonita, pirita, etc.
Es considerado un metal de transición es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre, representando un 5% y entre los metales solo el aluminio es más abundante. En cuestión de masa planetaria el hierro es el metal más abundante debido a que el planeta concentra en su núcleo la mayor masa de hierro nativo, equivalente a un 70%.
El núcleo de la tierra esta formado principalmente por hierro y níquel en forma metálica generando al moverse un campo magnético.
Características del fierro o hierro
Es un metal maleable, tiene una coloración entre gris y plateado, cuenta con propiedades magnéticas. Es un metal muy duro y denso.
Puede ser encontrado en la naturaleza porque forma parte de numerosos minerales y raramente se encuentra libre. Para obtener hierro en estado elemental los óxidos tienen que ser reducidos con carbono y luego sometidos a un proceso de refinado para eliminar las impurezas presentes.
Aplicaciones
El fierro es considerado el metal duro más usado, con el 95% en peso de la producción mundial de metal. El fierro puro no tiene tantas aplicaciones, salvo excepciones para utilizar su potencial magnético.
Su gran aplicación es para formar productos siderúrgicos, utilizando este metal como elemento matriz para alojar otros elementos aleantes tanto metálicos como no metálicos. Se considera que una aleacion de hierro es acero si contiene menos de un 2.1% de carbono; si el porcentaje es considerado mayor recibe nombre de fundición.
Diferencia entre fierro y hierro
La verdad es que fierro es otra manera de referirse al hierro, este es un tipo de metal.
La forma recomendada en la lengua general es hierro, puesto que fierro es una variante propia del español latinoamericano, de hecho sigue conservando similaridad a la palabra que proviene del latín “ferrum”.
Por lo tanto, fierro es una forma de llamarle al hierro en el continente americano y se le considera un termino coloquial e incluso culto.
El fierro en el Agua
Su presencia en el agua se debe a la corrosión en las tuberías y tanques de almacenamiento fabricados con acero al carbón que contiene un porcentaje de este elemento. En los pozos profundos, cuando existe una alta concentración de fierro es debido a un exceso de minerales de fierro (como puede ser la hematita), que tiene contacto con el agua.
La reacción de reducción del carbonato fierro en aguas 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 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.
Bacteria.
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 entra el hierro o fierro al agua?
Al ser un elemento común en la superficie de la tierra. A medida que el agua se filtra en el suelo provoca que las piedras se disuelvan y este mineral llegue al agua subterránea. Otra manera es que los tubos de metal suelen corroerse y hacer que el hierro llegue a el abastecimiento de agua residencial.
¿Cómo saber si tu agua contiene hierro o fierro?
Una manera de saber si tu agua contiene fierro o hierro es con el sabor del agua, otra manera de identificar el hierro en el agua es que hay partículas rojizas-cafés que pueden ser visibles cuando el agua sale del grifo. Las partículas de fierro o hierro pueden provenir de tubos corroídos o del abastecimiento del agua.
Las partículas se forman porque el oxígeno en el sistema de plomería puede estar oxidando y precipitando el hierro. El color rojizo-café que toma el agua a causa del hierro es a causa de las bacterias y esta puede manchar la ropa y otros artículos.
¿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:
Catalizadores de hierro-manganeso con dióxido de manganeso:
Es el método más efectivo utilizado hoy en día y funciona mediante un proceso de oxidación-catálisis y filtración. El hierro se oxida a un estado soluble con la ayuda de un oxidante, como el cloro o el oxígeno, y después al entrar en contacto con un medio catalizador granular como Z-ox, Greensand, Katalox queda ligado por un catalizador y pasa de estar disuelto a convertirse en un sólido, el mismo lecho del medio catalizador retiene y se elimina con un retrolavado. La superficie del catalizador tiene una estructura porosa que retiene los iones de hierro y otros contaminantes, permitiendo que el agua tratada fluya a través de él. La eficacia de estos catalizadores depende de varios factores, como la concentración de hierro en el agua, la presión, el caudal de agua y la calidad del medio granular.
Tratamiento de fosfato:
Se usa contra niveles bajos de hierro y manganesos en el agua y lo que se hace es inyectar compuestos de fosfato dentro del sistema del agua. El fosfato ayuda a prevenir que los minerales se oxiden y ayudan a mantenerlos en solución.
La manera de introducir los elementos del fosfato en el agua es cuando el hierro está disuelto para poder mantener el agua clara y prevenir manchas. El tratamiento con fosfato es relativamente barato y puede no ser muy efectivo.
– Ion exchange water softener:
This method is effective for low iron or iron levels, this type of water is commonly treated with an ion exchange water softener. Not all water softeners can remove iron from the water, in case of treating water with excessive levels of iron they can clog the softener.
Ablandador de agua por intercambio de iones:
Este método es efectivo para niveles bajos de fierro o hierro, este tipo de agua es comúnmente tratada con un ablandador de agua de intercambio de iones. No todos los ablandadores de agua pueden remover hierro del agua, en caso de tratar aguas con niveles excesivos de hierro pueden llegar a tapar el ablandador.
Filtro oxidante:
El filtro es básicamente arena verde natural de manganeso o zeolita sintética que absorben el hierro disuelto.
Tratamiento por shock:
Es el método más común para matar las bacterias y el cloro es el químico más usado para este proceso. Este tratamiento es usado en repetidas ocasiones ya que es imposible matar todas las bacterias de hierro en un sistema, así que es probable que vuelvan a crecer.
Tratamiento multipasos:
Este tratamiento funciona con niveles altos de hierro en forma disuelta o solida. El primer paso es agregar cloro al agua para oxidar el hierro disuelto y matar las bacterias. Otro paso es filtrar el agua por medio de un aparato mecánico que remueve partículas. Después puede ser filtrada con carbón activado para remover el cloro y el ultimo paso es ablandar y remover los minerales disueltos.
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.
Artículos relacionados:
Referencia:
10 Métodos de purificación de agua
-
Catalizadores para reducir hierro y manganeso en el agua
Cotizar
