遵義錳砂濾料地下水除鐵除錳技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
作者來(lái)源:admin 發(fā)布時(shí)間： 2013/11/20 11:47:54 標(biāo)簽：遵義 錳砂濾料 價(jià)格 廠家
導(dǎo)讀：地下水除鐵除錳技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)；錳砂是用天然錳砂或錳礦石作原料，經(jīng)破碎加工，多次篩選，加工成含量不同的錳砂濾料觀粗糙，呈褐色，具有良好的除錳除鐵功能，是給水排水行業(yè)最理想的產(chǎn)品。作為錳砂濾料的錳形態(tài)主要以…
地下水除鐵除錳技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)；錳砂是用天然錳砂或錳礦石作原料，經(jīng)破碎加工，多次篩選，加工成含量不同的錳砂濾料觀粗糙，呈褐色，具有良好的除錳除鐵功能，是給水排水行業(yè)最理想的產(chǎn)品。作為錳砂濾料的錳形態(tài)主要以二氧化錳為主，用戶(hù)可根椐不同的處理目的。目前，對(duì)使用天然MnO2礦砂 除鐵，其原理有二種：一種是以所謂濾膜的作用，錳砂表面有一層較強(qiáng)的氧化作用。另一種 是錳礦砂本身反鐵催化作用，將水中的二價(jià)鐵催化成三價(jià)鐵，再把三價(jià)鐵千周附著在錳礦砂 顆粒表面從而起到除鐵的目的。天然二氧化錳能氧化水中二價(jià)鐵為三價(jià)鐵使其沉淀除使 水清凈。二氧化錳被水中的溶解氧氧化成七價(jià)錳的氧化物。七價(jià)錳再將水中的二價(jià)鐵氧化成 三價(jià)鐵。2、傳統(tǒng)地下水除鐵、除錳技術(shù)長(zhǎng)期以來(lái)人們一直使用物理化學(xué)的方法去除水中的二價(jià)鐵和二價(jià)錳。美國(guó)從1950年就將錳質(zhì)綠砂有效的運(yùn)用到除鐵和除錳過(guò)程。
1 、曝氣氧化法此法是利用空氣中的氧氣與水中的2價(jià)鐵和錳接觸將其氧化成3價(jià)鐵和4價(jià)錳的化合物然后經(jīng)沉淀過(guò)濾達(dá)到除鐵、除錳的目的。此過(guò)程去除鐵、錳所需的PH值應(yīng)不低于7.0PH值越高氧化速度越快。向水中曝氣的目的除了提供足夠的氧氣外還有去除水中的CO2 以提高水的PH。
2 、曝氣接觸氧化法經(jīng)過(guò)曝氣使得含有溶解氧的水通過(guò)含有鐵質(zhì)和錳質(zhì)的活性濾料在所含鐵質(zhì)和二氧化錳的催化作用下二價(jià)的鐵和錳的氧化速率大大加快進(jìn)而被活性濾料去除。其中活性濾料可以是天然錳砂也可由普通的砂濾料經(jīng)熟化而形成。接觸氧化法所需的PH值不低于6.0一般要大于7.0。此過(guò)程曝氣的目的是向水中提供足夠的氧氣。錳砂或石英砂具有更明顯的除鐵、除錳優(yōu)勢(shì)。為增大濾料顆粒的表面分子結(jié)構(gòu)的附著力必須在濾料表面形成具有較高范德華力常數(shù)的一層化學(xué)薄膜。薄膜中所含的化合物的分子量越大其對(duì)顆粒的吸附能力就越強(qiáng)。目前國(guó)內(nèi)外已對(duì)改性濾料進(jìn)行了大量的研究工作。我國(guó)早在1950年李圭白先生等人在采用錳砂過(guò)濾去除地下水中的鐵錳時(shí)取得了顯著的效果。后來(lái)同濟(jì)大學(xué)的嚴(yán)煦世等人也對(duì)改性濾料的應(yīng)用方面作了大量的基礎(chǔ)性研究工作國(guó)外對(duì)于改性濾料的研究范圍更加廣泛。
1989年起美國(guó)華盛頓大學(xué)MarK M.Benjamin等人對(duì)鐵化合物去除多種金屬離子作了深入的研究發(fā)現(xiàn)改性濾料的過(guò)濾效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于石英砂。在烏克蘭基礎(chǔ)建筑工業(yè)大學(xué)的一個(gè)課題組的研究結(jié)果也顯示了改性濾料在去除鐵錳的過(guò)程中可以縮短濾池的成熟期改善濾池成熟期前出水水質(zhì)。綜合大量的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)改性濾料的過(guò)濾效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:錳砂接觸氧化除鐵的過(guò)程中人們一直認(rèn)為起接觸催化作用的是二氧化錳但經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)天然錳砂表面在除鐵過(guò)程中會(huì)附著一層鐵質(zhì)化合物按照以往人們的觀點(diǎn)錳砂表面附著鐵質(zhì)化合物后其催化作用應(yīng)該減弱然而實(shí)驗(yàn)結(jié)果恰恰相反錳砂的接觸催化作用不但沒(méi)有減弱反而有大大的提高。這說(shuō)明起催化作用的不是錳質(zhì)化合物而是鐵質(zhì)化合物即鐵質(zhì)活性濾膜天然 錳砂對(duì)鐵質(zhì)活性濾膜只起到承載的作用。關(guān)于鐵質(zhì)活性濾膜的組成尚有不同的看法李圭白先生認(rèn)為鐵質(zhì)活性濾膜的化學(xué)組成為新鮮的濾膜具有最強(qiáng)的催化活性隨著時(shí)間的增長(zhǎng)濾膜脫水、老化催化活性也會(huì)隨之減弱濾膜老化最終生成羥基氫氧化鐵FeOOH之后便喪失催化活性高井雄提出在除鐵濾池中自然形成的FeOOH的羥基表面起接觸催化作用。
現(xiàn)在經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)方法已經(jīng)研究出人工合成的與自然形成的濾膜具有相同除鐵、除錳作用的活性濾膜。(2)、錳質(zhì)濾膜利用接觸氧化法形成錳質(zhì)活性濾膜除錳的技術(shù)已經(jīng)困擾人們多年問(wèn)題在于錳質(zhì)活性濾膜的形成需要很長(zhǎng)的時(shí)間并且形成的濾膜不穩(wěn)定經(jīng)反沖洗后很容易脫落。實(shí)驗(yàn)中的錳砂是利用氯化錳和高錳酸鉀通過(guò)濾料經(jīng)反復(fù)處理以及人工的穩(wěn)定處理在介質(zhì)表面形成一層氧化膜MnO2•H2O而形成的。MnO2•H2O所利用的是原水中的鐵和錳它也是錳質(zhì)濾膜的一個(gè)組成部分。在很多文章中我們可以看到對(duì)于錳質(zhì)濾膜組分的見(jiàn)解李圭白先生在所著文章中寫(xiě)道錳質(zhì)活性濾膜的主要成分是MnO2。而大量的實(shí)驗(yàn)研究表明錳質(zhì)濾膜是很復(fù)雜的它是多種錳化合物的混合物可用化學(xué)式MnOxx1.33表示。近來(lái)有人認(rèn)為它可能是黑錳礦x1.33-1.42和水黑錳礦x1.15-1.45的混合物。對(duì)于錳質(zhì)活性濾膜的制備雖有很多的意見(jiàn)但所生成的濾膜往往活性不強(qiáng)或者沒(méi)有活性。對(duì)于鐵和錳尤其是錳的去除效率不高。實(shí)驗(yàn)室常用的方法是用氯化錳和高錳酸鉀水浴加熱然后使用活性氧化鋁為介質(zhì)對(duì)活性氧化鋁進(jìn)行改性在其表面附著一層錳的化合物由于所生成的物質(zhì)呈黑色故又稱(chēng)為“黑砂”生成“黑砂”的反應(yīng)式如下：3Mn22MnO-42H2O5MnO2↓4H “黑砂”除錳的過(guò)程實(shí)質(zhì)是綠砂表面的對(duì)水中錳離子的離子交換吸附吸附的錳繼續(xù)被氧化成錳的高價(jià)氧化物從而可以達(dá)到催化劑的再生。雖然通過(guò)理論分析按照化學(xué)反應(yīng)式錳質(zhì)濾膜似乎是二氧化錳但是由于穩(wěn)定的具有催化活性的錳質(zhì)濾膜較鐵質(zhì)濾膜更難形成所以現(xiàn)在還未通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法人工合成與長(zhǎng)期自然形成的具有相同催化活性的錳質(zhì)濾膜。在這方面還有待于更多的實(shí)驗(yàn)研究。
3、氯氧化法氯是比氧更強(qiáng)的氧化劑當(dāng)PH大于5.0時(shí)氯就可以迅速的將二價(jià)鐵和錳氧化成三價(jià)鐵和四價(jià)錳。經(jīng)濾砂過(guò)濾去除生成的鐵、錳絮凝物。 2.4 藥劑氧化法藥劑氧化法是利用具有強(qiáng)氧化性的化學(xué)藥劑來(lái)氧化水中的二價(jià)鐵和二價(jià)錳。例如高錳酸鉀氧化氯氧化等。此外還有生物法去除水中的鐵、錳。
遵義地處中國(guó)西南腹地，是中國(guó)西部的重鎮(zhèn)之一，貴州省第二大城市，屬于國(guó)家規(guī)劃的長(zhǎng)江中上游綜合開(kāi)發(fā)和黔中經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)的主要區(qū)域。這里氣候宜人，風(fēng)景優(yōu)美，文化底蘊(yùn)深厚，擁有豐富的歷史文化。全市面積30762平方公里，年平均氣溫15.1℃，全市森林覆蓋率49.75%，是人類(lèi)宜居城市之一。遵義是中國(guó)著名的酒文化名城，出產(chǎn)包括茅臺(tái)酒和董酒在內(nèi)的很多名酒。
二、改性濾料的性能改性濾料是在載體普通石英砂濾料、陶粒濾料或一些表面積大的天然材料表面涂以金屬氧化物或氫氧化物在水分子存在的條件下金屬氧化物表面具有大量的羥基集團(tuán)羥基化后的表面可以與水中的金屬離子發(fā)生離子交換反應(yīng)從而改變?cè)瓰V料顆粒表面的物理化學(xué)性質(zhì)以提高濾料的截污能力。即使在中性環(huán)境中也能提高濾料對(duì)鐵錳的吸附能力。
1、去除水中的懸浮雜質(zhì)。同濟(jì)大學(xué)高乃云等人采用氧化鋁改性石英砂作為濾料進(jìn)行強(qiáng)化過(guò)濾處理微污染水的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)石英砂經(jīng)處理后的表面零電荷PH值由0.7-2.2提高到7.5-9.5。因此即使是微污染原水在采用改性的石英砂處理時(shí)不需要再添加任何混凝劑就可以達(dá)到降低濁度的目的。并且原水中的懸浮雜質(zhì)以及微量溶解性有機(jī)物也有不同程度的去除。
2、吸附水中的重金屬離子如Pb2、 Cd2、 Cu2、 Ni2、Cr2等去除機(jī)理主要是化學(xué)吸附、離子交換吸附和離子沉淀。
3、去除水中的砷。Mattew L.Pierce等人用無(wú)定型的氫氧化鐵來(lái)吸附水中的AsⅢ和AsⅤ結(jié)果表明在吸附劑和砷濃度比例恰當(dāng)及適當(dāng)?shù)?/span>PH條件下可以使砷的去除率達(dá)到92。
4、去除水中的硒。利用氧化鋁覆蓋的砂粒作為吸附劑可以有效的去除水中的SeⅥ和SeⅣ。在適當(dāng)?shù)?/span>PH值、吸附劑量以及吸附時(shí)間的條件下Se的去除率可達(dá)將近100。
5、去除水中的微生物去除機(jī)理主要是利用濾料表面的電性、強(qiáng)化靜電吸附或者降低靜電排斥。
6、鐵質(zhì)濾膜、錳質(zhì)濾膜當(dāng)含有鐵、錳的水長(zhǎng)期通過(guò)濾料表面時(shí)在濾料表面就會(huì)生成鐵質(zhì)和錳質(zhì)濾膜。由于該性濾料對(duì)鐵、錳的吸附能力更強(qiáng)所以經(jīng)過(guò)改性濾料可以縮短鐵質(zhì)、錳質(zhì)濾膜的形成時(shí)間自然條件下形成的鐵質(zhì)濾膜往往需要幾個(gè)禮拜的時(shí)間而形成錳質(zhì)濾膜的時(shí)間就更久。所形成的鐵質(zhì)、錳質(zhì)濾膜對(duì)鐵、錳的去除一般具有催化作用即我們所稱(chēng)的“活性濾膜”。
7、結(jié)語(yǔ)由于鐵和錳的毒理性很弱一般不會(huì)給人的身體帶來(lái)危害所以人們對(duì)除鐵、除錳的關(guān)注不夠深切。鐵和錳的性質(zhì)相似所以水處理過(guò)程中常將兩者同步去除。但錳的氧化還原電位較鐵的高所以比鐵更難去除�，F(xiàn)在一些地方已經(jīng)建成除鐵、除錳水廠但是處理效果并不是很好。原因在于改性濾料制備過(guò)程的費(fèi)用比較高所以不適用于大型的水處理廠對(duì)于鐵質(zhì)活性濾膜和錳質(zhì)活性濾膜去除水中鐵、錳的研究還處于實(shí)驗(yàn)階段技術(shù)尚不成熟�，F(xiàn)在人們又把目光投向生物法去除鐵、錳并且已經(jīng)取得一些成效。所以目前很多地方采用接觸氧化法并在濾膜中接種微生物的方法來(lái)進(jìn)行鐵、錳的去除這也將成為除鐵、除錳技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)。
