Sắt và mangan

GIỚI THIỆU CHUNG

Cả sắt và mangan đều gây ảnh hưởng đáng kể đến việc cấp nước, đặc biệt đối với nguồn nước ngầm. Một số nguồn nước ngầm không chứa sắt và mangan nhưng một số khác lại luôn chứa lượng đáng kể. Điều này chỉ có thể giải thích được trên cơ sở hóa vô cơ.

Fe tồn tại trong đất và khoáng chất chủ yếu dưới dạng oxyt sắt (III) không tan và pyrit sắt (FeS2). Ở một số nơi, sắt tồn tại dưới dạng FeCO3 ít tan. Vì nước ngầm thường chứa một lượng đáng kể CO2, FeCO3 có thể bị hòa tan theo phương trình phản ứng sau:

FeCOB3B + COB2B + HB2BO Æ FeP2+P + HCOB3PB-P (1)

Phản ứng này không xảy ra ngay cả khi hàm lượng CO2 và FeCO3 cao nếu có mặt oxy hòa tan. Tuy nhiên, trong điều kiện kỵ khí, Fe3+

bị khử thành Fe2+ một cách dễ dàng.

Mangan tồn tại trong đất chủ yếu dưới dạng MnO2, rất ít tan trong nước có chứa CO2. Dưới điều kiện kỵ khí, MnO2 bị khử thành Mn2+

Sắt và Mangan tồn tại trong nguồn nước do sự thay đổi điều kiện môi trường dưới tác dụng của các phản ứng sinh học xảy ra trong các trường hợp sau:

Nước ngầm chứa một lượng đáng kể sắt hoặc mangan hoặc cả sắt & mangan sẽ không chứa oxy hòa tan và có hàm lượng COB2B cao. tồn tại dưới dạng Fe2+ và Mn2+ Hàm lượng CO2 cao chứng tỏ quá trình oxy hóa các chất hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật đã xảy ra và nồng độ oxy hòa tan bằng không chứng tỏ điều kiện kỵ khí đã hình thành.

Giếng nước tốt có hàm lượng sắt và mangan thấp. Nếu sau đó chất lượng nước không tốt, chứng tỏ chất thải hữu cơ thải ra mặt đất ở khu vực gần giếng nước đã tạo ra môi trường kỵ khí trong lớp đất.

Trên cở sở nhiệt động học, Mn (IV) và Fe (III) là trạng thái oxy hóa bền nhất của Fe và Mn trong các nguồn nước chứa oxy. Do đó, chúng có thể bị khử thành Mn (II) và Fe (II) hòa tan chỉ trong môi trường kỵ khí.

Những nghiên cứu gần đây cho thấy rằng một số vi sinh vật có khả năng sử dụng Fe (III) và Mn (IV) làm chất nhận điện tử cho quá trình trao đổi chất dưới điều kiện kỵ khí dẫn đến sự hình thành các dạng khử Fe (II) và Mn (II). Như vậy, vi sinh vật không chỉ tạo ra môi trường kỵ khí cần thiết cho quá trình khử mà còn có khả năng khử trực tiếp Fe và Mn.