Gruvevann med jernforurensning kan ta på seg mer enn en kjemisk form. Som det viser seg, kan dette være en betydelig egenskap, spesielt når vi utarbeider behandlingsstrategier for å fjerne jernet.

jernet vil være i en av to oksidasjonstilstander: jernholdig har en +2 ladning, eller jern har en + 3 ladning. Jernholdig jern er løselig i vann ved enhver pH. hvis du ser vann som bare inneholder jernholdig jern, vil jernet bli helt oppløst og vannet vil vises som krystallklart, ingen mater hva pH det har. Situasjonen er annerledes med jernjern. Ved en pH mindre enn ca 3,5 jern er løselig. Men hvis pH er høyere enn 3,5, vil jernjernet bli uoppløselig og utfelle (danne et fast stoff) som en oransje / gul forbindelse kalt yellowboy. Dette fører til de kjente oransje belegg på stream bunner som har en tendens til å kvele vannlevende liv. Så, for å sette det i et nøtteskall, vil jern jern utfelle; jernholdig jern vil ikke.

nå for å fortsette med en annen del av historien. Mine vann kan også ha høye nivåer av surhet, en situasjon som forringer vannkvaliteten. Den vanligste egenskapen vi forbinder med dette er en lav pH, mindre enn 5 eller deromkring. For å behandle slikt vann, ønsker vi å nøytralisere surheten ved å legge til alkalitet. Tilsetning av alkalitet vil øke pH. for passive behandlingssystemer er kalkstein det foretrukne nøytraliserende middel. Å ha min vann kommer i kontakt med kalkstein oppløser det, tendens til å nøytralisere den. Som det gjør, blir pH høyere. Ok, her er hvor problemet kommer inn. Hvis dette vannet også har jern i det, spesielt jern, da pH stiger over 3,5, vil jernjernet utfelle som yellowboy. Ved å gjøre det, kan yellowboy innskudd på kalkstein danner et lag av yellowboy som beskytter kalkstein fra ytterligere oppløsning. Med andre ord blir kalksteinen gjort ineffektiv i ytterligere nøytraliseringsvirkning på grunn av belegget, også kjent som armoring. Armoring er faktisk en feilmodus for noen behandlingssystemer.

La oss gå til enda en del av historien: til når jernforurensningen i utgangspunktet dannes av pyritt forvitring. Når pyritt først reagerer med oksygen og vann, er ett produkt jernholdig jern. (Ligning 1 nedenfor) for at jern skal bli jern, er det nødvendig med mer oksygen. (Ligning 2 nedenfor) imidlertid kan mengden oksygen under jorden være svært begrenset, og at konverteringen ikke kan skje i noen vesentlig grad i det oksygenbegrensede miljøet. Ofte når min forurensning bryter ut på overflaten, er svært lite av jernet i jernformen på grunn av mangel på oksygen under jorden. Dette kan imidlertid endres raskt når gruvevannet er utsatt for atmosfæren der mye oksygen er tilgjengelig. En behandlingsstrategi for gruvevann som har høy surhet og nesten alt jern i jernform er å holde oksygen fra å komme til det mens det går gjennom en kanal av kalksteinstein. En anoksisk kalkstein avløp beskytter vannet fra oksygen mens alkalitet blir tilsatt. Hvis derimot betydelige mengder jern er i ferrisk tilstand eller tilstrekkelig oksygen er tilstede, kan en annen strategi benyttes: fjerning av oksygen før tilsetning av kalksteinalkalitet. DETTE er tilfellet MED ET SAPS (Successive Alkalinity Producing System).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)P ligning 1 beskriver den første reaksjonen av pyritt med vann og oksygen for å danne jernholdige ioner. Ligning 2 beskriver reaksjonen der jern blir omdannet til jern. Ligning 3 beskriver den faktiske hydrolyse og utfelling av jernhydroksid (yellowboy).

når og hvor disse reaksjonene skjer, driver ofte utformingen av mange passive behandlingssystemer.