Системы водоочистки

Известные в технологии улучшения качества воды методы ее деманганации можно классифицировать на безреагентные и реагентные; окислительные, сорбционные, ионообменные и биохимические.

При фильтровании происходят следующие процессы. Поверхность песка при рН~7 обладает слабыми сорбционными свойствами по отношению к ионам марганца (II) и железа (II). С ростом рН эти свойства усиливаются. При фильтровании через песок сначала происходит адсорбция ионов железа (II) поверхностью его зерен. Под действием растворенного в воде кислорода ион железа (II) окисляется до железа (III), который, гидролизуясь, образует на поверхности зерен загрузки качественно новый сорбент, состоящий из соединений железа, который и сорбирует ионы марганца (П).

Растворимая в воде свободная углекислота также сорбируется этим сорбентом, ухудшая эффект очистки за счет снижения значения рН.

К числу безреагентных методов удаления марганца из воды следует отнести: глубокую аэрацию с последующим отстаиванием (вариант) и фильтрованием на скорых осветительных фильтрах с сорбцией марганца на свежеобразованном гидрооксиде железа.

К числу реагентных методов деманганации воды, прежде всего, относятся окислительные с использованием хлора и его производных, озона, перманганата калия, кислорода.

Наиболее эффективным и технологически простым методом удаления марганца из вод поверхностных и подземных источников в настоящее время является обработка их перманганатом калия. Метод основан на способности перманганата калия окислять содержащейся в воде марганец (II) с образованием малорастворимого оксида марганца.

З(Мn 2+) + 2(МпО4) + 2(Н2O) → 5(МпO2) + 4(Н+)

При обработке воды перманганатом калия снижение привкусов и запахов происходит также вследствие частичной сорбции органических соединений образующимся мелкодисперсным хлопьевидным осадком оксида марганца. Применение перманганата калия дает возможность удалить из воды, как марганец, так и железо независимо от форм их содержания в воде. В водах с повышенным содержанием органических веществ железо и марганец образуют устойчивые органические соединения (комплексы), медленно и трудно удаляемые при обычной обработке хлором и коагулянтом. Применение перманганата калия, сильного окислителя, позволяет разрушить эти комплексы с дальнейшим окислением ионов марганца (II) и железа (II) и коагуляцией продуктов окисления.

Установлено, что предварительно осаженные на поверхности зерен фильтрующей загрузки оксиды марганца оказывают каталитическое влияние на процесс окисления иона марганца (II) растворенным в воде кислородом. При фильтровании аэрированной и подщелоченной (при низких рН) воды, содержащей марганец, через песчаную загрузку по прошествии некоторого времени на поверхности зерен песка образуется слой, состоящий из гидроксида марганца Мn(ОН)4, который адсорбирует положительно заряженные ионы марганца (II). Гидролизируясь, эти ионы реагируют с осадком Мn(ОН)4, образуя хорошо окисляемый полутораоксид Мn2O3, по реакциям:

Мn(ОН)4 + Мn(ОН)2 = М2O3 + ЗН2O

2Мn2О3 + O2 + 8Н2O = Мn(ОН)4

Таким образом, в результате снова образуется гидроксид марганца (IV), который опять участвует в процессе окисления в качестве катализатора. Использование этого свойства оксидов марганца дало возможность применить в практике кондиционирования воды метод ее фильтрования через песок, зерна которого предварительно покрыты пленкой оксида марганца (так называемый “черный песок”). Для этого обычный кварцевый песок крупностью 0,5... 1,2 мм обрабатывают последовательно 0,5%-ным раствором хлорида марганца и перманганата калия.

Предыдущий метод фильтрования аэрированной воды через загрузку, обработанную оксидами марганца, имеет ряд недостатков, заключающихся в следующем:

- постепенном измельчении частиц, образующих покрытие зерен загрузки, при работе фильтра, и проскоке их в фильтрат;

- значительный расход перманганата калия.

Для исключения указанных недостатков был запатентован метод деманганации воды фильтрованием через модифицированную загрузку, приготавливаемую последовательным пропуском снизу вверх через кварцевый песок растворов железного купороса и перманганата калия, что позволяет достичь экономии последнего. Для закрепления образующей пленки из гидроксида железа и оксида марганца на зернах фильтрующей загрузки, последнюю, затем, дополнительно обрабатывают тринатрийфосфатом или сульфитом натрия.

Данный процесс происходит как при натрий, так и водород-катионировании при фильтровании воды через катионитовую загрузку в ходе умягчения. Метод целесообразно применять при необходимости одновременного глубокого умягчения воды и освобождении ее от железа (II) и марганца (II).

          Более детальную информацию по интересующим Вас вопросам можно получить у специалистов ООО "МОНОЛИТ"