Zpracované otázky - CHEMIJE

Velký obsah železa bývá zjišťován v některých průmyslových odpadních vodách. Např. odpadní vody z moříren obsahují desítky g.l-1 a oplachové vody až stovky mg.l-1 Fe. V městských odpadních vodách bývá obsaženo železo v jednotkách mg.l-1, v nich je však jeho přítomnost málo významná.

17. Mangan ve vodách – formy výskytu, oxidace a redukce

V přírodních vodách se vyskytuje mangan ve sloučeninách s oxidačním stupněm Mn II, III a IV. V bezkyslíkatém prostředí, které je obvyklé ve vodách podzemních a ve vodách u dna nádrží, je mangan stálý v oxidačním stupni II, tj. ve formě manganatých sloučenin. V rozpustné formě se vyskytuje převážně jako manganaté ionty Mn2+. K málo rozpustným sloučeninám MnII patří Mn(OH)2 a MnCO3. Forma výskytu manganatých sloučenin závisí na pH prostředí, příp. na obsahu dalších látek, např. hydrogenuhličitanů (obvyklých v přírodních vodách).

Ve vodných roztocích, obsahujících rozpuštěný kyslík nebo jinou oxidující látku, jsou manganaté sloučeniny při dostatečně vysokém pH nestálé a oxidují se na sloučeniny oxidačního stupně III nebo IV.

Mn2+ = Mn3+ + e−

Mn2+ = Mn4+ + 2 e−

Manganité a manganičité sloučeniny hydrolyzují podle rovnic:

Mn3+ + 2 H2O = MnO(OH) + 3 H+

Mn4+ + 2 H2O = MnO2 + 4 H+

Produkty hydrolýzy jsou hydratované oxidy MnO(OH), Mn3O4 a MnO2. Složení sraženiny nerozpustných sloučenin manganu, která vzniká oxidací MnII není zpravidla jednotné a závisí na pH, teplotě a oxidačně-redukčním potenciálu prostředí (E). Oblasti převažující existence sloučenin manganu v závislosti na pH a E jsou uvedeny v diagramu.

Koloidní hydratovaný Mn02, označovaný také MnO(OH)2 má schopnost adsorbovat ionty Mn2+. Touto adsorpcí se někdy vysvětluje nestechiometrické složení produktů oxidace MnII.

Oxidace MnII závisí vedle parciálního tlaku kyslíku, který je v normálních podmínkách přibližně konstantní, na koncentraci manganaté sloučeniny, na koncentraci hydratovaného MnO2 a na pH. Jde o autokatalytickou reakci, zpočátku probíhající pomalu, ale po vytvoření produktu oxidace - hydratovaného MnO2 - se podstatně urychlující. Proto odstraňování manganu z vody na „manganových filtrech” musí být tyto nejprve zapracovány, tj. vytvořena vrstva hydratovaného MnO2.nH20.

Na rozdíl od FeII se MnII oxiduje mnohem obtížněji. Není-li přítomen MnO2, probíhá tato oxidace teprve při pH > cca 9. Naopak redukce MnIII a MnIV na MnII probíhá snadněji než redukce FeIII na FeII. K redukci MnIII a MnIV v dochází v bezkyslíkatém anaerobním prostředí, např. v hnijícím listí, v bahně řek a nádrží.

V přítomnosti lithotrofních manganových bakterií probíhá biochemická oxidace MnII na Mnlll a MnIV za podmínek, které jsou pro chemickou oxidaci nedostatečné. Uvedené bakterie využívají energii uvolňovanou při této oxidaci, přičemž produkty oxidace ukládají ve svých buňkách. To je významné Při rozvodu vody, obsahující MnII, u níž dochází k postupnému vylučování oxidů manganu a zanášení rozvodných potrubí.