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,探討一下濾料對地下水除鐵的作用。天然錳砂本身對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,這個觀點后來被發展為天然錳砂暴氣除鐵的經典理論,這個理論認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錳的氧化物。
       (2)、七價錳的氧化物將水中的二價鐵氧化為三價鐵,同時本身還原為二氧化錳,用反應式表達為:

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,原水可直接進入濾池過濾,因而,可省去反應池和沉淀池,受到普遍推廣。但是,在長期的實踐中人們發現了許多與上述理論矛盾的現象。如:在除鐵過程中,錳砂表面逐步被棕黃色的鐵質化合物所包圍,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,只有經過一段時間的除鐵運行后,錳砂表面被鐵銹所覆蓋,才開始具有穩定的除鐵能力;當濾層反沖洗時,如果反沖洗強度過大,時間過長,則其過濾水質變差。這三個現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,對亞鐵離子的催化作用越小。這使人們產生了懷疑,錳砂對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。
       2、“鐵質活性濾膜”是催化劑
       試驗發現,在去除亞鐵離子的過程中,濾料表面會逐步附著一層鐵質化合物,隨著這層鐵質化合物數量的增加,濾層的除鐵效果明顯增強,如果把這層鐵質化合物重新沖洗掉,其除鐵效能降低。顯而易見,這層鐵質化合物對亞鐵離子的氧化有強烈的催化作用。
      我們發現,一個發育成熟的濾料,除核心為原濾料外,外層是一些疏松狀的物質。我們將表面附有疏松物質的濾料與經過認真清洗表面不再有疏松物質的濾料分別裝入兩根濾料試管中,實驗證明帶有疏松物質的濾料除鐵效果良好,而洗去疏松物質的濾料濾后水質很差。這表明起催化作用的不是內層較密實的鐵質化合物。而是表面疏松的鐵質化合物,為方便起見,將其稱為“鐵質活性濾膜”。
      試驗還發現,如果把發育成熟的濾料取出后存放一段時間, 那么,表面“鐵質活性濾膜”的催化作用就會相應減弱。我們用三根濾管進行試驗,一根裝入發育成熟的濾料馬上投入運行,另外兩根分別擱置不同時間后再投入運行,試驗結果表明,擱置一段時間在運行的濾料除鐵性能已大大降低,擱置時間越長,濾料的除鐵效能越差。此現象說明,鐵質濾膜尚有個“活性”問題。即它的催化作用只有在連續的除鐵過程中才能發揮作用,并在這個過程中不斷覆蓋(或更新)新濾膜,才能使濾料永遠保持活性。