В нашей стране широко распространены грунтовые воды, содержащие железо и марганец, причем железо и марганец могут сосуществовать в грунтовых водах, причем зачастую существуют в виде двухвалентного железа и двухвалентного марганца с высокой растворимостью.
Вода, богатая ионами железа, делает воду желтой, с явным ржавым запахом, легко окрашивает одежду и посуду в желтый цвет, но также легко способствует росту железобактерий в трубопроводной сети, загрязнению воды для проживания, производства и нанесения ущерба. к трубопроводу. Кроме того, высокое содержание железа в воде в котле и теплообменном оборудовании позволяет легко образовывать накипь оксида железа и коррозию накипи; высокое содержание железа в сырой воде, попадающей в ионообменник, легко вызвать отравление смолой.
Марганец является одним из необходимых микроэлементов для организма человека, растений и животных, однако чрезмерное потребление марганца может вызвать отравление, а длительное воздействие соединений марганца также может вызвать отравление марганцем. Марганецсодержащая вода делает воду цветной, вонючей и вкусной, что влияет на качество продукции текстильной, бумажной, пивоваренной, пищевой и других отраслей промышленности, а также загрязняет бытовую технику, на стирке одежды появляются черноватые или сероватые пятна.
Вода, богатая ионами железа и марганца, нанесет больший вред жизни человека, промышленному и сельскохозяйственному производству, поэтому перед использованием ее необходимо очищать.
Удаление железа
Двухвалентное железо в грунтовых водах нестабильно и часто удаляется с помощью аэрации. Соли двухвалентного железа в подземных водах обычно находятся в форме бикарбоната железа Fe(HCO3)2. Как правило, грунтовые воды закачиваются в аэротенк, а сжатый воздух подается в трубопровод или аэротенк или смешивается с воздухом в трубопроводе струйным методом, так что кислород в воздухе полностью смешивается с водой для окисления. двухвалентное железо в трехвалентное железо; и затем фильтруют через марганцевый песок или другой фильтрующий материал, удаляющий марганец, для удаления осадков оксида железа.
Природный марганцевый песок (основной компонент — диоксид марганца) является хорошим катализатором окисления двухвалентного железа в трехвалентное. Когда значение pH превышает 5,50 (как правило, значение pH сырой воды следует поддерживать на уровне 6,5–7,0, чтобы получить лучший эффект очистки), это может ускорить процесс окисления двухвалентного железа в трехвалентное железо. Уравнение химической реакции выглядит следующим образом:
4Fe2+ + O2 + 8OH- + 2H2O → 4Fe(OH) 3↓
В процессе окисления вода должна поддерживать достаточное количество растворенного кислорода, чтобы окислить двухвалентное железо в трехвалентное железо, а после гидролиза коллоидного гидроксида железа до коричневого осадка хлопьев можно фильтровать через слой фильтра из марганцевого песка, который будет удален из железа.
Удаление марганца
Окисление марганца в основном такое же, как и удаление железа, марганецсодержащая вода после аэрации через фильтрующий материал из марганцевого песка, на поверхности фильтрующего материала из марганцевого песка в роли активной мембраны марганца Mn2+ окисляется растворенным кислородом до MnO2, адсорбируемого на поверхности фильтрующего материала, так что мембрана может быть обновлена, этот процесс также является автокаталитической реакцией. Формула его реакции:
2Mn2++O2+4OH- → 2MnO2↓+2H2O
Двухвалентные соли марганца в воде при фильтрации также могут возникать вследствие адсорбции MnO и следующей химической реакции:
MnO2 -H2O + Mn2+ +2OH- → MnO2 -MnO-H2O + H2O
Марганцевый песок теряет способность удалять марганец, когда он соединяется с Mn2+ с образованием триоксида марганца. Для регенерации необходимо добавить окислитель. Переокислить MnO2-MnO в MnO2. Общее производство больше использует метод добавления хлора в воду (Cl2), чтобы восстановить эффективность удаления марганца из марганцевого песка. Формула реакции:
MnO2 -MnO-H2O＋2H2O＋Cl2 → 2MnO2 -H2O＋2HCl
Удаление марганца гораздо сложнее, чем удаление железа. Когда железо и марганец сосуществуют, железо препятствует удалению марганца. В фильтрующем слое удаление железа должно быть завершено до начала удаления марганца, поэтому для получения стабильного удаления марганца концентрация Fe2+ не должна быть более 2 мг/л.
Метод удаления сосуществования железа и марганца
При высоком содержании железа и марганца в сырой воде, содержащей более 5 мг/л Fe и более 1,5 мг/л марганца, если для очистки одновременно используется марганцевый песок, в связи с тем, что железо легче окисляется, чем марганец, двухвалентный марганец труднее окислить до четырехвалентного марганца. Поэтому обычно необходимо использовать метод вторичной фильтрации, т.е. сначала удалить железо, чтобы концентрация Fe2+ была ниже 2мг/л, а затем удалить марганец. Процесс выглядит следующим образом: грунтовые воды → глубинный насос (насос с преобразователем частоты) → аэрация → первичная фильтрация (очистка от железа) → вторичная фильтрация (очистка от марганца).
Когда содержание железа и марганца в сырой воде низкое, содержание железа ниже 5 мг/л, содержание марганца ниже 1,5 мг/л, для удаления можно использовать фильтрацию. Процесс выглядит следующим образом: грунтовые воды → глубинный насос (насос с преобразователем частоты) → аэрация → фильтрация (с удалением железа и марганца).
