ما هي عمليات معالجة المياه الشائعة لإزالة الحديد والمنجنيز؟

تتوزع المياه الجوفية التي تحتوي على الحديد والمنغنيز على نطاق واسع في بلادنا، ويمكن أن يتعايش الحديد والمنغنيز في المياه الجوفية، وغالبًا ما يتواجدان على شكل حديد ثنائي التكافؤ ومنغنيز ثنائي التكافؤ ذو قابلية عالية للذوبان.

المياه الغنية بأيونات الحديد ستجعل الماء أصفر اللون، مع رائحة صدئة واضحة، من السهل تلوين الملابس والأواني باللون الأصفر، ولكن من السهل أيضًا تعزيز نمو بكتيريا الحديد في شبكة الأنابيب، وتلوث المياه للعيش والإنتاج والتلف. إلى خط الأنابيب. وبالإضافة إلى ذلك، محتوى الحديد العالي من الماء في الغلايات ومعدات التبادل الحراري، من السهل توليد مقياس أكسيد الحديد والتآكل الحجمي؛ محتوى الحديد العالي من الماء الخام في المبادل الأيوني، من السهل التسمم بالراتنج.

يعد المنغنيز أحد العناصر النزرة الضرورية لجسم الإنسان والنباتات والحيوانات، ولكن الإفراط في تناول المنغنيز يمكن أن يسبب التسمم، كما أن التعرض طويل الأمد لمركبات المنغنيز يمكن أن يسبب أيضًا تسمم المنغنيز. المياه التي تحتوي على المنغنيز ستجعل الماء ملونًا ورائحته كريهة ولذيذة، مما يؤثر على جودة المنتجات في مجالات النسيج وصناعة الورق والتخمير والمواد الغذائية وغيرها من الصناعات، كما يؤدي إلى تلويث الأجهزة المنزلية، وستكون هناك بقع سوداء أو رمادية على غسل الملابس.

المياه الغنية بأيونات الحديد والمنغنيز ستسبب ضرراً أكبر لحياة الإنسان والإنتاج الصناعي والزراعي، لذا يجب معالجتها قبل الاستخدام.

إزالة الحديد

الحديد ثنائي التكافؤ الموجود في المياه الجوفية غير مستقر وغالبًا ما تتم إزالته باستخدام التهوية. عادة ما تكون أملاح الحديد ثنائي التكافؤ في المياه الجوفية على شكل بيكربونات الحديد Fe(HCO3)2. بشكل عام، يتم ضخ المياه الجوفية إلى خزان التهوية، ويتم تمرير الهواء المضغوط إلى خط الأنابيب أو خزان التهوية أو خلطه بالهواء في الأنبوب بطريقة النفث، بحيث يختلط الأكسجين الموجود في الهواء بالكامل مع الماء ليتأكسد. الحديد ثنائي التكافؤ في الحديد ثلاثي التكافؤ. ثم يتم ترشيحه من خلال رمل المنغنيز أو أي مادة تصفية أخرى لإزالة المنغنيز لإزالة رواسب أكسيد الحديد.

يعتبر رمل المنغنيز الطبيعي (المكون الرئيسي هو ثاني أكسيد المنغنيز) محفزًا جيدًا لأكسدة الحديد ثنائي التكافؤ إلى حديد ثلاثي التكافؤ. عندما تكون قيمة الرقم الهيدروجيني أكبر من 5.50 (يجب عمومًا الحفاظ على قيمة الرقم الهيدروجيني للمياه الخام عند 6.5-7.0 للحصول على تأثير معالجة أفضل)، فإنه يمكن تسريع عملية أكسدة الحديد ثنائي التكافؤ إلى حديد ثلاثي التكافؤ. معادلة التفاعل الكيميائي هي كما يلي:

4Fe2+ + O2 + 8OH- + 2H2O → 4Fe (OH) 3↓

في عملية الأكسدة، يجب أن يحافظ الماء على كمية كافية من الأكسجين المذاب، من أجل أكسدة الحديد ثنائي التكافؤ إلى حديد ثلاثي التكافؤ، وبعد التحلل المائي لهيدروكسيد الحديد الغروي إلى كتل بنية مترسبة، يمكن ترشيحه من خلال طبقة مرشح رمل المنغنيز التي سيتم إزالتها من الحديد.

إزالة المنغنيز

أكسدة المنغنيز هي في الأساس نفس إزالة الحديد، والمياه المحتوية على المنغنيز بعد التهوية من خلال وسائط مرشح رمل المنغنيز، في سطح وسائط مرشح رمل المنغنيز لدور الغشاء النشط المنغنيز، يتأكسد Mn2 + بواسطة الأكسجين المذاب إلى MnO2، الممتز على سطح وسائط الترشيح، بحيث يمكن تجديد الغشاء، وهذه العملية هي أيضًا تفاعل تحفيزي ذاتي. صيغة رد الفعل الخاصة به هي:

2Mn2+＋O2＋4OH- → 2MnO2↓＋2H2O

قد تكون أملاح المنغنيز ثنائية التكافؤ الموجودة في الماء أثناء الترشيح ناتجة أيضًا عن امتصاص MnO والتفاعل الكيميائي التالي:

MnO2 -H2O + Mn2+ +2OH- → MnO2 -MnO-H2O + H2O

يفقد رمل المنغنيز قدرته في إزالة المنغنيز عندما يتحد مع Mn2+ لتكوين ثالث أكسيد المنغنيز. من الضروري إضافة مؤكسد للتجديد. قم بإعادة أكسدة MnO2 -MnO إلى MnO2. الإنتاج العام أكثر استخداما لإضافة الكلور إلى طريقة الماء (Cl2)، لاستعادة أداء إزالة المنغنيز الرمال المنغنيز. صيغة التفاعل هي:

MnO2 -MnO-H2O＋2H2O＋Cl2 → 2MnO2 -H2O＋2HCl

إزالة المنغنيز أصعب بكثير من إزالة الحديد. عندما يتعايش الحديد والمنغنيز، يتداخل الحديد مع إزالة المنغنيز. في طبقة المرشح، يجب إكمال إزالة الحديد قبل البدء في إزالة المنغنيز، لذلك للحصول على إزالة مستقرة من المنغنيز، يجب ألا يزيد تركيز Fe2+ عن 2 ملجم / لتر.

طريقة إزالة تعايش الحديد والمنغنيز

عندما يكون محتوى الحديد والمنغنيز في المياه الخام مرتفعًا، ويحتوي على أكثر من 5 ملجم / لتر من الحديد وأكثر من 1.5 ملجم / لتر من المنغنيز، إذا تم استخدام رمل المنغنيز للمعالجة في نفس الوقت، وذلك بسبب حقيقة أن الحديد من الأسهل أن تتأكسد من المنغنيز، فمن الصعب أن تتأكسد المنغنيز ثنائي التكافؤ إلى المنغنيز رباعي التكافؤ. لذلك، من الضروري عمومًا استخدام طريقة الترشيح الثانوية، أي إزالة الحديد أولاً، بحيث يكون تركيز Fe2+ أقل من 2 ملجم / لتر، ثم إزالة المنغنيز. تتم العملية كما يلي: المياه الجوفية ← مضخة الآبار العميقة (مضخة تحويل التردد) ← التهوية ← الترشيح الأولي (إزالة الحديد) ← الترشيح الثانوي (إزالة المنغنيز).

عندما يكون محتوى الحديد والمنغنيز في الماء الخام منخفضًا، يكون محتوى الحديد أقل من 5 ملجم / لتر، ويكون محتوى المنغنيز أقل من 1.5 ملجم / لتر، ويمكن استخدام الترشيح للإزالة. تتم العملية كما يلي: المياه الجوفية ← مضخة الآبار العميقة (مضخة تحويل التردد) ← التهوية ← الترشيح (مع إزالة الحديد والمنغنيز).