důlní voda s kontaminací železem může nabývat více než jedné chemické formy. Jak se ukazuje, může to být významná vlastnost, zejména když navrhujeme léčebné strategie k odstranění železa.

železo bude v jednom ze dvou oxidačních stavů: železo s nábojem + 2 nebo železo s nábojem + 3. Železnatý železo je rozpustné ve vodě při jakékoliv hodnotě pH. Pokud vidíte vodu obsahující pouze železa, železo bude úplně rozpustí a voda se bude jevit jako křišťálově čisté, žádné mater, jaké pH má. U železitého železa je situace jiná. Při pH menším než asi 3,5 je rozpustné železité železo. Ale v případě, že pH je vyšší než 3,5 železitého železa se stane nerozpustný a sraženina (tvoří pevné) jako oranžová/žlutá sloučenina nazývá yellowboy. To způsobuje známé oranžové povlaky na dně potoka, které mají tendenci dusit vodní život. Stručně řečeno, železité železo se vysráží; železné železo ne.

nyní pokračujte další částí příběhu. Důlní voda může mít také vysokou úroveň kyselosti, což je situace, která zhoršuje kvalitu vody. Nejběžnější vlastností, kterou s tím spojujeme, je nízké pH, méně než 5 nebo tak nějak. K ošetření takové vody chceme neutralizovat kyselost přidáním zásaditosti. Přidání zásaditosti zvýší pH. pro pasivní systémy úpravy je vápenec široce preferovaným neutralizačním činidlem. Když se důlní voda dostane do kontaktu s vápencem, rozpouští ji a má tendenci ji neutralizovat. Jak to dělá, pH se stává vyšší. Dobře, tady je problém. Pokud má tato voda také železo, zejména železité železo, protože pH stoupne nad 3,5, železité železo se vysráží jako žluté. Přitom yellowboy může vklad na vápence tvoří vrstvu yellowboy, který chrání vápence od dalšího rozpadu. Jinými slovy, vápenec je neúčinný při dalším neutralizačním působení kvůli povlaku, známému také jako pancéřování. Pancéřování je ve skutečnosti režimem selhání některých systémů léčby.

podívejme se na další část příběhu: když železo znečištění je zpočátku tvořena zvětrávání pyritu. Když pyrit zpočátku reaguje s kyslíkem a vodou, jedním produktem je železné železo. (Rovnice 1 níže) aby se železo stalo železitým, je zapotřebí více kyslíku. (Rovnice 2 níže), Nicméně, podzemní množství kyslíku může být velmi omezená, a že konverze nemusí dojít k nějaké významné míry v kyslíku omezené prostředí. Často, když důlní znečištění vypukne na povrchu, velmi málo železa je v železité formě kvůli nedostatku kyslíku v podzemí. To se však může rychle změnit, jakmile je důlní voda vystavena atmosféře, kde je k dispozici dostatek kyslíku. Jednou ze strategií léčby důlní vody s vysokou kyselostí a prakticky veškerého železa ve železném stavu je zabránit tomu, aby se k ní kyslík dostal, zatímco prochází kanálem vápencové horniny. Anoxický vápencový odtok chrání vodu před kyslíkem, zatímco se přidává alkalita. Pokud je na druhé straně významné množství železa v železitém stavu nebo je přítomen dostatečný kyslík, lze použít jinou strategii: odstranění kyslíku před přidáním zásaditosti vápence. To je případ SAPS (postupné alkality produkující systém).

tři chemické reakce, charakteristické pro tuto diskusi jsou

4FeS2(s) + 14O2(g) + 4H2O(l) —> 4Fe2+(aq) + 8SO42-(aq) + 8H+(aq) (1)

4Fe2+(aq) + O2(g) + 4H+(aq) —> 4Fe3+(aq) + 2H2O(l) (2)

4Fe3+(aq) + 12 H2O(l) —> 4Fe(OH)3(s) + 12H+(aq) (3)

Rovnice 1 popisuje počáteční reakce pyritu s vodou a kyslíkem za vzniku železnaté ionty. Rovnice 2 popisuje reakci, při které se železné železo převede na železité železo. Rovnice 3 popisuje skutečnou hydrolýzu a srážení hydroxidu železitého (yellowboy).

kdy a kde k těmto reakcím dochází, často řídí návrh mnoha pasivních léčebných systémů.