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Rimozione fisico-chimica del ferro

Il ferro è uno dei metalli più abbondanti della crosta terrestre. Si presenta naturalmente in acqua in forma solubile di ferro ferroso (ferro bivalente nella forma dissolta Fe2+ o Fe(OH)+) o in forma complessa come il ferro ferrico (ferro trivalente: Fe3+ che si trova nel precipitato Fe(OH)3). La presenza di ferro in acqua può anche avere origine industriale; industria estrattiva, industria siderurgica, corrosione dei metalli, ecc.
In generale, il ferro non costituisce un pericolo alla salute umana o all'ambiente, ma causa problemi di una natura estetica ed organolettica. Effettivamente, il ferro dà il colore della ruggine all'acqua, quale può macchiare biancheria, interessare attrezzature sanitarie o persino prodotti dell'industria alimentare. Il ferro inoltre dà un gusto metallico all'acqua, rendendola sgradevole per il consumo. Può anche essere all'origine della corrosione degli scoli fognarii, a causa dello sviluppo di microorganismi, i ferrobatteri.
Nell'acqua aerata, il potenziale ossidoriduttivo dell'acqua è tale da permettere un'ossidazione del ferro ferroso in ferro ferrico che quindi precipita in idrossido del ferro, Fe(OH)3, permettendo in tal modo una rimozione naturale del ferro dissolto.

Le acque freatiche sono comunque naturalmente anaerobiche: il ferro rimane in soluzione ed e' quindi importante rimuoverlo per usare l'acqua.

L'eliminazione del ferro ferroso in modo fisico-chimico si ottiene alzando il potenziale ossidoriduttivo dell'acqua ad ossigeno atmosferico all'interno di serbatoi di ossidazione tramite semplice ventilazione. In caso di acqua acida, il trattamento potrebbe essere completato con una correzione del pH. Quindi, il ferro ferroso è ossidato in ferro ferrico, il quale precipita in idrossido del ferro, Fe(OH)3. Il precipitato è quindi separato dall'acqua tramite filtrazione su sabbia o decantazione. La fase di precipitazione da ossidazione chimica può anche essere effettuata con ossidanti più forti, quali diossido di cloro (ClO2), ozono (O3) o il permanganato del potassio (KMnO4).
Questa eliminazione può essere realizzata tramite cascata o sistemi di spruzzatura all'aperto (per un contenuto massimo accettabile di Fe2+ di 7mg.L-1), noti come sistemi a gravitazione. Tali sistemi richiedono spazi considerevoli sul terreno ma, oltre ad essere esmplici e poco costosi, rendomo possibile la rimozione degli aggressivi solfuro di idrogeno (H2S) e anidride carbonica (CO2). Esistono inoltre sistemi in pressione, che oltre ad essere compatti, rendono possibile trattare l'acqua con concentrazioni di Fe2+ fra 7 e 10mg.L-1.

Schema del sistema di rimozione del ferro

Il ferro si trova spesso in acqua in forme complesse. Per essere eliminato, il ferro complesso richiede una fase di coagulazione, che viene realizzata tra ossidazione e filtrazione.

Nota: Grazie ai microorganismi, è possibile rimuovere il ferro da acqua in modo biologico. Effettivamente, esistono numerosi batteri il cui metabolismo e quindi la loro sopravvivenza sono collegati con l'ossidazione di ferro. Tuttavia tale rimozione biologica richiede delle condizioni specifiche per il pH, la temperatura, il potenziale ossidoriduttivo, ecc


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