錳砂接觸氧化法除鐵濾料選擇

錳砂接觸氧化法除鐵濾料選擇

關(guān)鍵詞：錳砂;除鐵效果;催化劑
     1、接觸氧化法除鐵濾料的選擇；  
      我們圍繞除鐵濾料的選擇,探討一下濾料對(duì)地下水除鐵的作用。天然錳砂本身對(duì)水中亞鐵離子的氧化是否有催化作用，早在1933年,最早的除鐵理論提出錳砂表面的二氧化錳是亞鐵離子氧化的催化劑,這個(gè)觀點(diǎn)后來被發(fā)展為天然錳砂暴氣除鐵的經(jīng)典理論,這個(gè)理論認(rèn)為天然錳砂的除鐵過程是:
       (1)、錳砂表面的二氧化錳被水中的溶解氧氧化為七價(jià)錳的氧化物。
       (2)、七價(jià)錳的氧化物將水中的二價(jià)鐵氧化為三價(jià)鐵,同時(shí)本身還原為二氧化錳,用反應(yīng)式表達(dá)為:

3MnO2+O2→MnO Mn2O7
MnO Mn2O7+4Fe2++2H2O→3MnO2+4Fe3++4OH-

      由于天然錳砂接觸氧化法除鐵不要求暴氣,原水可直接進(jìn)入濾池過濾,因而,可省去反應(yīng)池和沉淀池,受到普遍推廣。但是,在長(zhǎng)期的實(shí)踐中人們發(fā)現(xiàn)了許多與上述理論矛盾的現(xiàn)象。如:在除鐵過程中,錳砂表面逐步被棕黃色的鐵質(zhì)化合物所包圍,但除鐵效能并未因錳砂表面被覆蓋而減弱;新錳砂濾料初期除鐵效果并不好,只有經(jīng)過一段時(shí)間的除鐵運(yùn)行后,錳砂表面被鐵銹所覆蓋,才開始具有穩(wěn)定的除鐵能力;當(dāng)濾層反沖洗時(shí),如果反沖洗強(qiáng)度過大,時(shí)間過長(zhǎng),則其過濾水質(zhì)變差。這三個(gè)現(xiàn)象都可說明表面清潔的錳砂濾料除鐵效果并不好,表面越潔凈,對(duì)亞鐵離子的催化作用越小。這使人們產(chǎn)生了懷疑,錳砂對(duì)亞鐵離子的氧化是否有催化作用?要想證明錳砂不是催化劑,還必須找出加快亞鐵離子氧化的催化物質(zhì)。
       2、“鐵質(zhì)活性濾膜”是催化劑
       試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在去除亞鐵離子的過程中,濾料表面會(huì)逐步附著一層鐵質(zhì)化合物,隨著這層鐵質(zhì)化合物數(shù)量的增加,濾層的除鐵效果明顯增強(qiáng),如果把這層鐵質(zhì)化合物重新沖洗掉,其除鐵效能降低。顯而易見,這層鐵質(zhì)化合物對(duì)亞鐵離子的氧化有強(qiáng)烈的催化作用。
      我們發(fā)現(xiàn),一個(gè)發(fā)育成熟的濾料,除核心為原濾料外,外層是一些疏松狀的物質(zhì)。我們將表面附有疏松物質(zhì)的濾料與經(jīng)過認(rèn)真清洗表面不再有疏松物質(zhì)的濾料分別裝入兩根濾料試管中,實(shí)驗(yàn)證明帶有疏松物質(zhì)的濾料除鐵效果良好,而洗去疏松物質(zhì)的濾料濾后水質(zhì)很差。這表明起催化作用的不是內(nèi)層較密實(shí)的鐵質(zhì)化合物。而是表面疏松的鐵質(zhì)化合物,為方便起見,將其稱為“鐵質(zhì)活性濾膜”。
      試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn),如果把發(fā)育成熟的濾料取出后存放一段時(shí)間, 那么,表面“鐵質(zhì)活性濾膜”的催化作用就會(huì)相應(yīng)減弱。我們用三根濾管進(jìn)行試驗(yàn),一根裝入發(fā)育成熟的濾料馬上投入運(yùn)行,另外兩根分別擱置不同時(shí)間后再投入運(yùn)行,試驗(yàn)結(jié)果表明,擱置一段時(shí)間在運(yùn)行的濾料除鐵性能已大大降低,擱置時(shí)間越長(zhǎng),濾料的除鐵效能越差。此現(xiàn)象說明,鐵質(zhì)濾膜尚有個(gè)“活性”問題。即它的催化作用只有在連續(xù)的除鐵過程中才能發(fā)揮作用,并在這個(gè)過程中不斷覆蓋(或更新)新濾膜,才能使濾料永遠(yuǎn)保持活性。