Verfahrenstechnik und Technische Chemie
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Lehrbuch der Technischen Chemie, Bd.1, Chemische Reaktionstechnik
H. Hofmann, A. Renken, M. Baerns (Hrsg.), Jürgen Falbe (Hrsg.), Fritz Fetting (Hrsg.)
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Verfahrenstechnik und Technische Chemie Das Forum für die Chemie jenseits von Reagenzgläsern und Glaskolben. Hier können Probleme der Reaktionstechnik sowie der thermischen und mechanischen Stoffwandlungs- und Trennprozesse diskutiert werden.

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Alt 12.03.2018, 18:20   #1   Druckbare Version zeigen
Marcel55 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 5
Einflussfaktoren auf die Enteisenung und Entmanganung in der Trinkwasseraufbereitung

Liebe Community,

ich beschäftige mich aktuell mit der Hydrochemie der Tinkwasseraufbereitung -
Speziell mit der Enteisenung und Entmanganung mittels Oxidation (Sauerstoff).

Es existiert die eine und andere Quellen, jedoch ist mir leider noch keine zusammenfassendes Werk über den Weg gelaufen. Weiterhin suche ich Einflussfaktoren auf die Enteisenung und Entmanganung. Ich hoffe ihr werdet mir dort mit dem einen oder anderem Kommentar helfen.

Folgende Einflussfaktoren sind mir bekannt:
Enteisenung(a):
1a) pH-Wert: steigender pH-Wert = steigende Reduktionswirkung von Fe(II)
2a) pH-Wert: sinkender pH-Wert = steigende Oxidationskraft von Sauerstoff
3a) Pufferzustand des Wassers - Wasser unzureichend gepuffert = Absenkung des pH-Wertes bei der Oxidation = Oxidation kommt praktisch zum Stillstand
4a) ausgefallenes Reaktionsprodukt Eisenhydroxid = Katalysator der Reaktion
5a) anorganische und organische Komplexbildner (z.B. Huminstoffe) verzögern die Oxidationsproduktion
6a) pH-Wert > 6 = fällt Eisen(II)-Oxihydrat aus und die Oxidation verläuft quantitativ und schnell //"Hier frage ich mich, ab welchem pH-Wert ich wieder "Probleme" bzw. mit einer deutlichen verzögerten Reaktions- bzw. Prozessgeschwindigkeit rechnen kann"

Entmanganung (b)
1b) pH-Wert: Optimum ist mir aktuell noch nicht bekannt

--> Weiterhin frage ich mich, ob es greifbare sinnvolle Messmethoden gibt, die einen schnell Aufschluss über die richtige Fahrweise geben. Neben eine Online pH-Messung, würde ich die elektrische Leitfähigkeit betrachten. Diese müssten doch reichen, um Abweichung, nach Einstellung des Prozesse bzgl. Abscheidegrad etc. zu geben.

Auf eure Antwort bin ich sehr gespannt.
Marcel55 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.03.2018, 22:28   #2   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.313
AW: Einflussfaktoren auf die Enteisenung und Entmanganung in der Trinkwasseraufbereitung

Hi Marcel55,

man kann auch die Eisenionenkonzentration online messen. Manganionen online bestimmen ist schon schwieriger.

Freundliche Grüße
cg
cg ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 14.03.2018, 09:18   #3   Druckbare Version zeigen
Marcel55 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 5
AW: Einflussfaktoren auf die Enteisenung und Entmanganung in der Trinkwasseraufbereitung

Hallo CG und vielen Dank für deine Antwort.

Ich will es mit so wenig Messungen wie nötig probieren.

Die Idee ist es über pH-Wert und elektrische Leitfähigkeit vorher und nach der Oxidation Rückschlüsse auf den Prozess zu ziehen.
Marcel55 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 14.03.2018, 11:05   #4   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.313
AW: Einflussfaktoren auf die Enteisenung und Entmanganung in der Trinkwasseraufbereitung

Hi Marcel,

das wird nicht funktionieren. Die Anzahl der Metall-Ionen im Wasser ändert sich bei der Oxidation im Sauren nicht. Im Alkalischen siehst Du nur die Löslichkeit der Hydroxide.
Zudem: Viele Variable / zwei Messgrößen - unterbestimmtes System.

Freundliche Grüße
cg
cg ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 14.03.2018, 13:44   #5   Druckbare Version zeigen
Marcel55 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 5
AW: Einflussfaktoren auf die Enteisenung und Entmanganung in der Trinkwasseraufbereitung

Hallo CG,

also entweder ich komme jetzt nicht mit oder ich habe einen Denkfehler:

Idee:
Konzentration X von z.B. jetzt Fe(II) im Wasser vor der Oxidation, nach der Oxidation hat sich die Konzentration von X reduziert --> ergo die Leitfähigkeit müsste sich reduziert haben.

Jetzt folgender "Prozessfehler" der pH-Wert ist zu niedrig --> ergo die Oxidation von Fe(II) zu Fe(III) und somit ein ausfallen findet nicht statt. Im Vergleich sollte jetzt die Leitfähigkeit höher sein, als zu vor, weil die Konzentration an Fe(II) ähnlich oder sogar gleich geblieben ist.

Ich hoffe man versteht meinen Gedankengang
Marcel55 ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 14.03.2018, 16:35   #6   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.313
AW: Einflussfaktoren auf die Enteisenung und Entmanganung in der Trinkwasseraufbereitung

Hi Marcel,

2 Fe(II)^2+ + O_2 + 2 H^+ -> 2 Fe(III)^3+ + H2O

Die Anzahl der Fe(II)-Ionen ist gleich der Anzahl der Fe(III)-Ionen.
Der Bedarf an H^+ wird aus dem Puffersystem der übrigen im Wasser vorhandenen Salze und CO2 geliefert. D.h. pH und Leitfähigkeit bleiben praktisch konstant.
Die spez. Leitfähigkeit der beiden Ionen habe ich jetzt nicht nachgeschlagen, aber da gibt es keine eklatanten Unterschiede. Nur H^+ und OH^- fallen aus dem Rahmen.

Freundliche Grüße
cg
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Alt 15.03.2018, 09:13   #7   Druckbare Version zeigen
Marcel55 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 5
AW: Einflussfaktoren auf die Enteisenung und Entmanganung in der Trinkwasseraufbereitung

Hallo CG,

das widerspricht jetzt komplett meiner Recherchen und auch das was ich bis jetzt mit dem Thema Eisen klar war. Deswegen gehe ich das jetzt Stück für Stück durch.

Der Prozess der Enteisenung ist klar definiert. Bei der elektrischen Leitfähigkeit bin ich mir auch sehr sicher, dass bei Entfernung von Stoffen sich die Leitfähigkeit ändert.

Formel der Enteisenung:

Bei der Oxidation von Fe(II) zu Fe(III) bzw. Eisen3hydroxid entsteht kein H20, sondern H+. Dieser senkt in erster Linien schon einmal den pH-Wert. Weiterhin fällt während des Prozesses (unter Beachtung der Reaktionsgeschwindigkeit etc.) Fe(III) als Feststoff, größtenteils als Fe(OH)3 aus. Ergo: Eisen(III) ist nicht mehr vorhanden --> Reduzierung der Leitfähigkeit.

Jetzt nochmal die Formel:
Fe(II)^2+ + 1/4 O2 + 5/2 H20 --> Fe(III)^3 + 30H^- + 2H^+

im Vergleich zu deiner Formel, würde sogar der pH-Wert steigen. Obwohl du meinst, dass der pH-Wert gleich ist. Das ist definitiv nur unter Betrachtung der Formel nicht korrekt. Weiterhin habe ich bei Eröffnung des Themas das auch schon erörtert und zur Erweiterung zu dieser Diskussion freigegeben.

Vielen Dank für deine Antwort...ich hoffe ich betrachte das jetzt richtig, weil diese Antwort hat mich jetzt ganz schon verwirrt und widerspricht auch unseren Messungen.
Marcel55 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.03.2018, 09:33   #8   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
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Beiträge: 1.313
AW: Einflussfaktoren auf die Enteisenung und Entmanganung in der Trinkwasseraufbereitung

Hi Marcel55,

wie ich schon schrieb, kommt es auf die anderen im Wasser vorhandenen Salze und den CO2-Gehalt an.

In jedem Fall: Wenn Fe(OH)_2 nicht ausfällt, wird auch kein Fe(OH)_3 ausfallen.

30H^- + 2H^+ in Deiner Gleichung ergibt 1 OH^-.

Freundliche Grüße
cg
cg ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.03.2018, 10:15   #9   Druckbare Version zeigen
Marcel55 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 5
AW: Einflussfaktoren auf die Enteisenung und Entmanganung in der Trinkwasseraufbereitung

Hallo CG,

sie sind leider wirklich falsch unterwegs bzgl. der Enteisenung.

Mit den Salzen etc. haben Sie natürlich Recht, jedoch ist das an dieser Stelle irrelevant, weil ja ein Stoff "Entfernt" wird, der definitiv Einfluss auf die Leitfähigkeit hat. Die anderen Stoffe sind ja noch da, außer diese werden von der "Eisenflocke" eingeschlossen.

Ich denke, dass wir das an dieser Stelle abschließen werden, weil das aktuell nicht zielführend ist. Vielen Dank für Ihre Kommentare.

Ps.: Fe(II) liegt in gelöster Form vor und fällt als Fe(III)OH3 aus. Deswegen ist die Formel die Sie aufschreiben wieder falsch. Bitte die Enteisenungsformel nochmal ansehen.
Marcel55 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.03.2018, 16:35   #10   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.313
AW: Einflussfaktoren auf die Enteisenung und Entmanganung in der Trinkwasseraufbereitung

Ich denke auch, dass wir das an dieser Stelle besser abschließen, weil

Freundliche Grüße
cg
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Stichworte
enteisenung, entmanganung, hydrochemie, trinkwasser, trinkwasseraufbereitung

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