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探討錳砂濾料地下水除鐵除錳技術！http://www.chyyb.com/
更新時間：2013-03-06 09:08 來源:龍達水處理 點擊數：
探討錳砂濾料地下水除鐵除錳技術！http://www.chyyb.com/
綜合大量的實驗研究，發現改性濾料的過濾效果主要體現在以下幾個方面：
（1）去除水中的懸浮雜質。同濟大學高乃云等人采用氧化鋁改性石英砂作為濾料，進行強化過濾處理微污染水的實驗研究，結果發現石英砂經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，不需要再添加任何混凝劑就可以達到降低濁度的目的。并且原水中的懸浮雜質以及微量溶解性有機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，去除機理主要是化學吸附、離子交換吸附和離子沉淀。
（3）去除水中的砷。MattewL.Pierce等人用無定型的氫氧化鐵來吸附水中的As（Ⅲ）和As（Ⅴ），結果表明，在吸附劑和砷濃度比例恰當及適當的PH條件下，可以使砷的去除率達到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Se（Ⅵ）和Se（Ⅳ）。在適當的PH值、吸附劑量以及吸附時間的條件下，Se的去除率可達將近100%。
（5）去除水中的微生物，去除機理主要是利用濾料表面的電性、強化靜電吸附或者降低靜電排斥。
4、鐵質濾膜、錳質濾膜
當含有鐵、錳的水長期通過濾料表面時，在濾料表面就會生成鐵質和錳質濾膜。由于該性濾料對鐵、錳的吸附能力更強，所以經過改性濾料可以縮短鐵質、錳質濾膜的形成時間，自然條件下形成的鐵質濾膜往往需要幾個禮拜的時間，而形成錳質濾膜的時間就更久。所形成的鐵質、錳質濾膜對鐵、錳的去除一般具有催化作用，即我們所稱的“活性濾膜”。
4.1鐵質濾膜
在天然錳砂接觸氧化除鐵的過程中，人們一直認為起接觸催化作用的是二氧化錳，但經過大量的實驗發現，天然錳砂表面在除鐵過程中會附著一層鐵質化合物，按照以往人們的觀點，錳砂表面附著鐵質化合物后，其催化作用應該減弱，然而，實驗結果恰恰相反，錳砂的接觸催化作用不但沒有減弱，反而有大大的提高。這說明起催化作用的不是錳質化合物，而是鐵質化合物，即鐵質活性濾膜，天然錳砂對鐵質活性濾膜只起到承載的作用。關于鐵質活性濾膜的組成，尚有不同的看法，李圭白先生認為，鐵質活性濾膜的化學組成為，新鮮的濾膜具有強的催化活性，隨著時間的增長，濾膜脫水、老化，催化活性也會隨之減弱，濾膜老化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�，F在經過實驗方法已經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。
4.2錳質濾膜
利用接觸氧化法形成錳質活性濾膜除錳的技術已經困擾人們多年，問題在于錳質活性濾膜的形成需要很長的時間，并且形成的濾膜不穩定，經反沖洗后很容易脫落。實驗中的錳砂是利用氯化錳和高錳酸鉀通過濾料，經反復處理以及人工的穩定處理，在介質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，它也是錳質濾膜的一個組成部分。在很多文章中，我們可以看到對于錳質濾膜組分的見解，李圭白先生在所著文章中寫道，錳質活性濾膜的主要成分是MnO2。而大量的實驗研究表明，錳質濾膜是很復雜的，它是多種錳化合物的混合物，可用化學式MnOx（x=1.33）表示。近來有人認為它可能是黑錳礦（x=1.33-1.42）和水黑錳礦（x=1.15-1.45）的混合物。
對于錳質活性濾膜的制備雖有很多的意見，但所生成的濾膜往往活性不強，或者沒有活性。對于鐵和錳尤其是錳的去除效率不高。實驗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，對活性氧化鋁進行改性，在其表面附著一層錳的化合物，由于所生成的物質呈黑色，故又稱為“黑砂”，生成“黑砂”的反應式如下：
3Mn2++2MnO-4+2H2O=5MnO2↓+4H+
“黑砂”除錳的過程實質是綠砂表面的對水中錳離子的離子交換吸附，吸附的錳繼續被氧化成錳的高價氧化物，從而可以達到催化劑的再生。雖然通過理論分析，按照化學反應式，錳質濾膜似乎是二氧化錳，但是由于穩定的，具有催化活性的錳質濾膜較鐵質濾膜更難形成，所以現在還未通過實驗的方法人工合成與長期自然形成的具有相同催化活性的錳質濾膜。在這方面還有待于更多的實驗研究。
5、結語
由于鐵和錳的毒理性很弱，一般不會給人的身體帶來危害，所以人們對除鐵、除錳的關注不夠深切。鐵和錳的性質相似，所以水處理過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在一些地方已經建成除鐵、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程的費用比較高，所以不適用于大型的水處理廠；對于鐵質活性濾膜和錳質活性濾膜去除水中鐵、錳的研究還處于實驗階段，技術尚不成熟�，F在人們又把目光投向生物法去除鐵、錳，并且已經取得一些成效。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進行鐵、錳的去除，這也將成為除鐵、除錳技術發展的新趨勢。
綜合大量的實驗研究，發現改性濾料的過濾效果主要體現在以下幾個方面：
（1）去除水中的懸浮雜質。同濟大學高乃云等人采用氧化鋁改性石英砂作為濾料，進行強化過濾處理微污染水的實驗研究，結果發現石英砂經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，不需要再添加任何混凝劑就可以達到降低濁度的目的。并且原水中的懸浮雜質以及微量溶解性有機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，去除機理主要是化學吸附、離子交換吸附和離子沉淀。
（3）去除水中的砷。MattewL.Pierce等人用無定型的氫氧化鐵來吸附水中的As（Ⅲ）和As（Ⅴ），結果表明，在吸附劑和砷濃度比例恰當及適當的PH條件下，可以使砷的去除率達到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Se（Ⅵ）和Se（Ⅳ）。在適當的PH值、吸附劑量以及吸附時間的條件下，Se的去除率可達將近100%。
（5）去除水中的微生物，去除機理主要是利用濾料表面的電性、強化靜電吸附或者降低靜電排斥。
4、鐵質濾膜、錳質濾膜
當含有鐵、錳的水長期通過濾料表面時，在濾料表面就會生成鐵質和錳質濾膜。由于該性濾料對鐵、錳的吸附能力更強，所以經過改性濾料可以縮短鐵質、錳質濾膜的形成時間，自然條件下形成的鐵質濾膜往往需要幾個禮拜的時間，而形成錳質濾膜的時間就更久。所形成的鐵質、錳質濾膜對鐵、錳的去除一般具有催化作用，即我們所稱的“活性濾膜”。
4.1鐵質濾膜
在天然錳砂接觸氧化除鐵的過程中，人們一直認為起接觸催化作用的是二氧化錳，但經過大量的實驗發現，天然錳砂表面在除鐵過程中會附著一層鐵質化合物，按照以往人們的觀點，錳砂表面附著鐵質化合物后，其催化作用應該減弱，然而，實驗結果恰恰相反，錳砂的接觸催化作用不但沒有減弱，反而有大大的提高。這說明起催化作用的不是錳質化合物，而是鐵質化合物，即鐵質活性濾膜，天然錳砂對鐵質活性濾膜只起到承載的作用。關于鐵質活性濾膜的組成，尚有不同的看法，李圭白先生認為，鐵質活性濾膜的化學組成為，新鮮的濾膜具有強的催化活性，隨著時間的增長，濾膜脫水、老化，催化活性也會隨之減弱，濾膜老化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�，F在經過實驗方法已經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。
4.2錳質濾膜
利用接觸氧化法形成錳質活性濾膜除錳的技術已經困擾人們多年，問題在于錳質活性濾膜的形成需要很長的時間，并且形成的濾膜不穩定，經反沖洗后很容易脫落。實驗中的錳砂是利用氯化錳和高錳酸鉀通過濾料，經反復處理以及人工的穩定處理，在介質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，它也是錳質濾膜的一個組成部分。在很多文章中，我們可以看到對于錳質濾膜組分的見解，李圭白先生在所著文章中寫道，錳質活性濾膜的主要成分是MnO2。而大量的實驗研究表明，錳質濾膜是很復雜的，它是多種錳化合物的混合物，可用化學式MnOx（x=1.33）表示。近來有人認為它可能是黑錳礦（x=1.33-1.42）和水黑錳礦（x=1.15-1.45）的混合物。
對于錳質活性濾膜的制備雖有很多的意見，但所生成的濾膜往往活性不強，或者沒有活性。對于鐵和錳尤其是錳的去除效率不高。實驗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，對活性氧化鋁進行改性，在其表面附著一層錳的化合物，由于所生成的物質呈黑色，故又稱為“黑砂”，生成“黑砂”的反應式如下：
3Mn2++2MnO-4+2H2O=5MnO2↓+4H+
“黑砂”除錳的過程實質是綠砂表面的對水中錳離子的離子交換吸附，吸附的錳繼續被氧化成錳的高價氧化物，從而可以達到催化劑的再生。雖然通過理論分析，按照化學反應式，錳質濾膜似乎是二氧化錳，但是由于穩定的，具有催化活性的錳質濾膜較鐵質濾膜更難形成，所以現在還未通過實驗的方法人工合成與長期自然形成的具有相同催化活性的錳質濾膜。在這方面還有待于更多的實驗研究。
5、結語
由于鐵和錳的毒理性很弱，一般不會給人的身體帶來危害，所以人們對除鐵、除錳的關注不夠深切。鐵和錳的性質相似，所以水處理過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在一些地方已經建成除鐵、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程的費用比較高，所以不適用于大型的水處理廠；對于鐵質活性濾膜和錳質活性濾膜去除水中鐵、錳的研究還處于實驗階段，技術尚不成熟�，F在人們又把目光投向生物法去除鐵、錳，并且已經取得一些成效。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進行鐵、錳的去除，這也將成為除鐵、除錳技術發展的新趨勢。
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