Деманганаціяводи
До теперішнього часурозроблені і впроваджені в практику різні методи очищення води від марганцю.Діаграма Пурбе Е = ф (рН) дає наочне уявлення про можливі способиочищення води від марганцю (див. рис. 17.1, б): збільшеннямокислювально-відновного потенціалу середовища шляхом застосування сильнихокислювачів без коригування значення рН води, підвищенням значення рН водипри недостатньому окислювально-відновному потенціалі в разівикористання слабких окисників; сумісним застосуванням більш сильногоокислювача і підвищенням значення рН води.
Багато з них заснованіна окисленні присутнього у воді іона марганцю (II) до марганцю (III) імарганцю (IV), що утворюють гідроксиди, розчинність яких при рН> 7 менше0,01 мг/л. Для цього застосовують різні окислювачі: перманганат калію, озон,хлор і його похідні, кисень повітря. Крім того, видалення марганцю з водиможе бути досягнуто за допомогою іонного обміну (водень або натрійкатіонуванням), при пом'якшенні ізвестковосодовим методом, при фільтруванніводи через завантаження з марганцевого цеоліту, біохімічними та іншими методами.
Відомі в технологіїполіпшення якості води методи її деманганаціі можна класифікувати набезреагентниє і реагентні, на окислювальні, сорбційні, іонообмінні та біохімічні.До числа безреагентної методів видалення марганцю з води слід віднести:глибоку аерацію з наступним відстоюванням (варіант) і фільтруванням на швидкихосвітлювальні фільтрах з сорбцією марганцю на свежеобразованном гидроксидезаліза, метод «³редоксВ».
До числа реагентнихметодів деманганаціі води насамперед належать окислювальні звикористанням хлору і його похідних, озону, перманганату калію, технічногокисню. До них відносяться і методи, що передбачають використання лужнихреагентів.
Для окислення марганцю(II) в діоксид марганцю повинен підтримуватися певнийокислювально-відновний потенціал, значення якого залежить віднеобхідної в даному конкретному випадку концентрації залишкового марганцю і рНсередовища.
Видалення марганцюметодом глибокої аерації з наступним фільтруваннямпередбачає початкове вилучення із води під вакуумом вільноївуглекислоти (рН підвищується до 8 ... 8,5), яке виробляється ввакуумно-ежекційних апараті з наступним насиченням оброблюваної водикиснем повітря в його ежекційні частини, її диспергування до краплинногостану і фільтрування через зернисту завантаження. Технологічна схемаскладається з швидких освітлювальні фільтрів, над дзеркалом води яких розміщенінапірні вакуумно-ежекційні апарати. Метод застосовний при окислюваністьвихідної води до 9,5 мг 02/л. Подібна технологія дозволяє успішно вирішуватизавдання не тільки деманганаціі, деферізаціі, але і дегазації води.
Необхідною умовоюрозглянутого методу даманганаціі води є присутність в ній заліза(II), яке при окисленні розчиненим киснем утворює гідроксид заліза,адсорбуючий на поверхні марганець (II) і каталітично впливає на йогоокислення. Процес успішно протікає при рН аерірованной води нижче 8,5 і величиноюЕ <0,4 В. Сорбційний характер вилучення марганцю підтверджується ізотермоюадсорбції, побудованої за результатами виробництв венного експерименту, графікякого адекватний изотерме Бедеккера - Фрейндліха.
Виробничіексперименти, виконані кафедрою водопостачання МГСУ (Г. І. Николадзе, В. Б.Вікулін та ін) на п'яти артезіанських вододжерелах показники якості, водияких характеризувалися рН 7. . . 7,4, загальною жорсткістю до 7 мг-екв/л,лужністю 4 ... 6 мг-екв/л, окислюваність до 8,1 мг 02/л, сухим залишком 0,5... 0,76 г/л. ВЈ = 0,21 ... 0,39 В, вмістом вільної вуглекислоти до 6,5мг/л, вмістом загального заліза до 6,3 мг/л, а марганцю (II) до 0,76 мг/л,підтвердили доцільність використання даного методу для отримання питноїводи. Слід зазначити, що співвідношення концентрацій заліза (II) і марганцю(II) у вихідній воді повинно бути не менше 7:1.
Результати проведенихекспериментів дозволяють наступним чином пояснити механізм явища. Величинадзета-потенціалу гідроксиду заліза дорівнює нулю при рН = 6,7, зі зростанням рНнегативна величина потенціалу збільшується. Позитивно заряджені іонизаліза (II) і марганцю (II) сорбуються осадом із з'єднань заліза (III),мають негативний потенціал при рН> 7. Оскільки при підвищенні значеннярН негативна величина потенціалу зростає, адсорбція іонів заліза (II) імарганцю (II) збільшується.
При фільтруваннівідбуваються такі процеси. Поверхня піску при рН ~ 7 має малийелектричний негативний заряд і тому володіє слабкими сорбційнимивластивостями по відношенню до іонів марганцю (II) і заліза (II) г маютьпозитивний заряд. З ростом рН ці властивості посилюються. При фільтруваннічерез пісок спочатку відбувається адсорбція іонів заліза (II) і марганцю (II) поверхнеюйого зерен. Під дією розчиненого у воді кисню іон заліза (II)окислюється до заліза (III), який, гідролізуючись, утворює на поверхнізерен завантаження якісно новий сорбент, що складається із з'єднань заліза,який і сорбує іони марганцю (II). Розчинна у воді вільнавуглекислота також сорбується цим сорбентом, погіршуючи ефект очищення за рахунокпониження значення рН.
Перевагою цьогометоду очищення є можливість видаляти марганець не тільки з вод, вяких він присутній спільно з залізом, але і з вод, де залізовідсутня, створюючи додавання у воду залізного купоросу, одного із самихДешевих реагентів.
Видалення марганцю зпідземних вод може бути досягнуто в пласті за умовидостатньо високого значення рН. При введенні в підземний потік води,містить розчинений кисень, або повітря, технічного киснюдосягається окислювання заліза (II) і марганцю (II), їх співосадження і затримання впорах водовмісних порід. На процес деманганаціі і деферізаціі води з цьогометоду істотний вплив роблять залізо-і марганець-бактерії. Методекономічний, відносно простий, однак, не завжди забезпечує належнуглибину деманганаціі води. Вважається доцільним його використання привмісті марганцю в підземній воді до 0,5 мг/л і високому рН.
Найбільш ефективним ітехнологічно простим методом видалення марганцю з водповерхневих та підземних джерел в даний час є обробка їхперманганатом калію. Цей метод може бути застосований на очисних комплексахбудь продуктивності при будь-якій якості вихідної води; істотногозміни технологічної схеми при цьому не відбувається. На видалення 1 мг Mn (II)витрачається1,88 мг КМп04.
Використаннякаталізаторів окиснення марганцю. Встановлено, щопопередньо осаджені на поверхні зерен фільтруючого завантаження оксидимарганцю надають каталітичне вплив на процес окислення іона марганцю(П) розчиненим у воді киснем. При фільтруванні аерірованной іподщелаченной (при низьких (рН) води, що містить марганець, через піщанузавантаження після деякого часу на поверхні зерен піску утворюєтьсяшар, що складається з негативно зарядженого осаду гідроксиду марганцю Мп (ОН) 4,який адсорбує позитивно заряджені іони марганцю (II). Гідролізіруясь,ці іони реагують з осадом Мп (ОН) 4, утворюючи добре окислюються полутораоксід Мn203по реакціях:
Мn (ОН) 4 + Мn(ОН) 2в†’ Mn203 + ЗН20,
2Мn203+ 02 + 8Н20 в†’ Mn (ОН) 4
Таким чином, вВнаслідок знову утворюється гідроксид марганцю (IV), який знову бере участь упроцесі окислення в якості каталізатора. Використання цієї властивостіоксидів марганцю дало можливість застосувати в практиці кондиціонування водиметод її фільтрування через пісок, зерна якого попередньо покритіплівкою оксиду марганцю (так званий В«чорний пісокВ»). Для цього звичайнийкварцовий пісок крупністю 0,5 ... 1,2 мм обробляють послідовно 0,5%-нимрозчином хлориду марганцю і перманганату калію.
При використанні такоїзавантаження фільтрів окислення марганцю розчиненим у воді киснем повітряможливо здійснити при значеннях рН, значно менших, ніж зазвичай(РН> 7,5).
У практиціводопідготовки за кордоном в якості каталізатора окислення марганцю киснемповітря або хлором набули поширення солі міді, мідно-нікелеві сплави.
Деманганація в...
