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錳砂濾料使用-除鐵理論與工藝 地下水除鐵除錳的研究在國內(nèi)已有較長的歷史。從60年代初,我國實驗成功了天然錳砂濾料接觸氧化除鐵工藝,70年代確立了接觸氧化除鐵理論,80年代初,又開發(fā)了接觸氧化除錳工藝,并迅速在生產(chǎn)上應(yīng)用推廣。90年代以來,國內(nèi)外的學(xué)者對傳統(tǒng)的除鐵除錳機(jī)理提出了不同的看法,認(rèn)為地下水中鐵細(xì)菌的生物作用是鐵錳去除的主要原因。生物除鐵除錳理論的提出,給除鐵除錳工藝帶來了很多新理論,加深對這些理論的認(rèn)識,對科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐都有重要的指導(dǎo)意義。 一、 除鐵理論與工藝 鐵的常見化合價有十2價和十3價,地下水的氧化還原電位比較低,PH值在6.0~7.5之間,這種情況下鐵一般是以Fe2 的形式存在地下水中。鐵的氧化還原電位比氧低,易于被空氣中的氧所氧化,pH值對Fe2 的氧化速率有較大影響,在 pH>5.5的情況下,地下水的pH值每升高1.0,二價鐵的氧化速度就增大100倍 (1.) 空氣自然氧化除鐵 建國初期,國內(nèi)地下水除鐵大多采用的自然氧化除鐵工藝。其基本原理是曝氣充氧后將亞鐵氧化為三價鐵,經(jīng)反應(yīng)沉淀之后,過濾將其去除。提高地下水的pH值能夠大大加快Fe2 氧化為Fe3 的速度。因此,空氣自然氧化工藝通常采用較大曝氣強(qiáng)度,在充氧的同時散除地下水中的游離CO2以提高pH值,曝氣后的pH值一般在7.0以上。盡管如此,空氣自然氧化除鐵工藝所需的停留時間仍較長,約2-3h,且由于三價鐵絮凝體較小。容易穿透濾層,影響水質(zhì)。另一方面,水中溶解性硅酸與三價鐵氫氧化物形成硅鐵絡(luò)合物: Fe3 +Si0(OH)3-1=FeOSi(OH)32 使Fe(OH)3膠體凝聚困難,影響氫氧化鐵的絮凝,難以從水中分離。在地下水堿度較低時,溶解性硅酸對除鐵效果影響尤為。錳砂濾料 (2)、 接觸催化氧化除鐵 接觸氧化除鐵,地下水經(jīng)過簡單曝氣要絮凝、沉淀而直接進(jìn)入濾池,在濾料表面催化劑的作用下,亞鐵迅速地氧化為三價鐵,并被濾層截留而去除。由于催化劑的作用,只要處理水的pH值高于6.0,F(xiàn)e2 就能順利的氧化為Fe3 。我國絕大多數(shù)地下水pH值都是高于6.0的,F(xiàn)e2 的氧化均能迅速完成,這樣就可以簡化曝氣過程。曝氣只需要向水中充氧即可。接觸氧化除鐵工藝的構(gòu)筑物較為簡單,水力停留時間只需5~30min即可。同時,鐵的去除不受溶解性硅酸價的影響。出水總鐵濃度也隨著過濾時間的增加而減少。在周期時間內(nèi),水質(zhì)會越來越好。 接觸氧化除鐵的機(jī)理是催化氧化反應(yīng),起催化作用的是錳砂濾料表面的鐵質(zhì)活性濾膜。鐵質(zhì)活性濾膜首先吸附水中的亞鐵離子,被吸附的亞鐵離子在活性濾膜的催化作用下迅速氧化為三價鐵,并且使催化劑再生,反應(yīng)生成物為催化劑,又參與新的催化反應(yīng),鐵質(zhì)活性濾膜接觸氧化鐵的過程是一個自催化反應(yīng)過程。 關(guān)于鐵質(zhì)活性濾膜的化學(xué)組成有幾種不同的看法。李圭白[1]認(rèn)為,鐵質(zhì)活性濾膜的化學(xué)組成為Fe(OH)3·2H2O。新鮮的濾膜具有很強(qiáng)的催化活性,隨著時間的增長,濾膜老化脫水活性也逐漸降低,濾膜終老化生成FeOOH便喪失催化活性。而高井雄[3]則認(rèn)為,在除鐵濾池中自然形成的羥基化鐵(FeOOH)的羥基表面起接觸催化作用。羥基氧化鐵不是以FeOOH所示的簡單分子形式存在的,它是鐵原子、氧原子和固體內(nèi)氫原子三者相結(jié)合的巨大無機(jī)分子。 (3 )、生物氧化除鐵 在除鐵的研究實踐中,有人在除鐵濾池中檢測到了鐵細(xì)菌的存在,并發(fā)現(xiàn)生物在鐵的去除過程中起很大作用,提出了生物除鐵的觀點。Pierre Mouchet[4]在低含鐵量(0.75~1.1 mg/L)和低含鐵量(0~0.7mg/L)的情況下發(fā)現(xiàn)生物在除鐵過程中有很大的作用,認(rèn)為生物是鐵去除的主要原因。Catherine V.Tremblay[5]也在低溶解氧含量下發(fā)現(xiàn)生物除鐵作用的存在。 在試驗發(fā)現(xiàn),生物在除鐵中的作用很小。試驗采用兩個內(nèi)徑188m m的有機(jī)玻璃濾柱,濾砂均為剛投入運(yùn)行的新石英砂。其中一個濾柱每天用1%的HgCI2溶液浸泡濾層1~2h,另一個為對比柱。濾速為 6 m/h,進(jìn)水溶解氧大于6mg/L,進(jìn)水pH6.5,進(jìn)水總鐵的質(zhì)量濃度大于15 mg/L。試驗結(jié)果如圖1。試驗發(fā)現(xiàn)兩者處理效果基本相同,運(yùn)行不到十天兩個濾柱出水含鐵量已經(jīng)完全達(dá)標(biāo),說明高含鐵量地下水中,生物作用對于鐵的去除幾乎沒有影響。 http://www.gyyljs.com 錳砂,錳砂濾料,錳砂濾料價格,球形活性炭,蜂窩斜管 http://www.gyyljs.com/content/?405.html 錳砂 http://www.gyyljs.com/content/?364.html 錳砂濾料 http://www.gyyljs.com/content/?339.html 蜂窩斜管 http://www.gyyljs.com/content/?355.html 球形活性炭
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