4. Видалення з води марганцю

Більшість методів деманганації води заснована на окисленні присутнього у воді іону Мn2+ до Мn3+ і Мn4+, які утворюють гідроксиди, розчинність яких при рН>7 менше 0,01 мг/дм3.

Видалити з води марганець можна такими методами:

обробкою води перманганатом калія;

аерацією з підлужуванням|;

фільтруванням через грубозернистий пісок або катіоніт;

окисленням озоном, хлором або оксидом хлора (IV);

коагуляцією з підлужуванням|;

біохімічним окисленням.

Перманганат калію окислює марганець (II) до оксиду марганцю (IV)

3Мn2+ + 2МnО4- + 2H2O = 5МnО2↓ + 4Н-.

На окислення 1 мг марганцю (II) витрачається 1,88 мг перманганату калію. Дисперсний осад MnO2.2H2O або Мn(ОН)4, що утворюється, характеризується великою питомою поверхнею і є ефективним сорбентом.

Видалення марганцю перманганатом калію з поверхневих вод здійснюють на фільтрувальних станціях спільно з іншими методами обробки води (коагуляція, фільтрування, хлорування та ін.). Розчин перманганату калію вводять у воду в трубопровід НС 1 підйому до коагуляції.

Для видалення марганцю з підземних вод застосовують відкриті напірні (типу катіонітових) фільтри, завантажені на висоту 1,2 м піском з крупністю зерен 1-2 мм. Розчин перманганату калію в цьому випадку подають насосами-дозаторами в трубопровід перед фільтрами, забезпечуючи швидке і повне змішування розчину перманганату калію з водою.

Перманганат калію погано розчиняється в холодній воді, тому її нагрівають до 50-60°С. Розчиняють перманганат калію при перемішуванні механічними мішалками або повітрям протягом 2-3 год. Для обробки води застосовують 3%-ний робочий розчин

Час фільтроциклу при обробці підземних вод можна продовжити введенням у воду одночасно з перманганатом калію 3-4 г/м3 активованої кремнієвої кислоти, що дозволяє одержати крупніші пластівці, які повільніше проникають у фільтруюче завантаження.

Очистити воду від марганцю перманганатом калію можна на 95-99%.

Аерацією з підлужуванням марганець видаляють в основному з підземних вод. Метод заснований на видаленні з води вільної вугільної кислоти і насиченні її киснем. При аеруванні води іони марганцю Mn2+ окислюються в іони Мn3+ і Мn4+. Останні виділяються в осад у вигляді гідроксидів. Для забезпечення повноти видалення марганцю воду необхідне підлужувати до рН>9,5-10. Осад, що утворився, виділяється в освітлювачах, відстійниках або фільтрах.

Для видалення марганцю з поверхневих вод їх обробляють сульфатом алюмінію і вапном (коагуляція з підлужуванням), доводячи рН до 9,5-10,5. Оскільки частинки гідроксиду марганцю, що поступають на фільтри після відстійників або освітлювачів, можуть проникати на велику глибину, висоту шару піску у фільтрах приймають не менше 1,5 м.

Окислення сполук Mn2+ у Мn4+ різко прискорюється у присутності каталізаторів – вищих оксидів марганцю. Це спостерігається при фільтруванні аерованої води через контактний фільтр, завантажений роздробленим піролюзитом MnО2 . хН2О або «чорним піском». Утворення плівки каталізатора Mn(ОН)4 на поверхні зерен піску в період його підготовки до роботи прискорюється введенням у воду 1-3 мг/дм3 перманганату калію, що подається на фільтр.

Контакт аерованої води з каталізатором значно підвищує ступінь видалення з води марганцю, особливо при великих значеннях рН. Підлужують воду в тому випадку, якщо одночасно з видаленням марганцю потрібне її зм'якшування вапном або вапном і содою. Залишковий вміст марганцю в очищеній воді не перевищує 0,05-0,10 мг/дм3.

Іони марганцю Mn2+ можуть бути видалені з води на Na-катіонитових фільтрах. Марганцевий катіоніт одержують обробкою будь-якого катіоніту в натрієвій формі, послідовно пропускаючи розчини хлориду марганцю (II) і перманганату калію:

2 Na [Кат]  +  MnCl2   →  Mn [Кат]2 + NaCl;

Mn [Кат]2  +  2Ме+  +  КМnО4  →  2Ме [Кат] + 2МnО2,

де Ме+ - катіон Na+ або К+.

З рівнянь реакцій видно, що марганець (II) окислюється перманганатом калію до оксиду марганцю (IV), який осідає на поверхні зерен катіоніту у вигляді плівки.

Якнайповніше марганець віддаляється при озонуванні води. У результаті окислення утворюється малорозчинний оксид марганцю (IV), який виділяється з води при фільтруванні останньої через зернисті завантаження.

При рН>4 марганець (II) досить швидко окислюється хлором. Якщо у воді присутні аміак і амонійні солі, доза хлору повинна забезпечувати окислення хлорамінів і марганцю. Для повного окислення хлорамінів необхідно вводити близько 6 мгСl2/мг аміаку, що міститься у воді, і, крім того, 1,3 мг хлора на окислення 1 мг Mn2+ у Mn3+.

Оксид хлору (IV) і озон окислюють марганець (II) при рН води рівному 6,5-7,0 протягом 10-15 хв.; витрата оксиду хлору (IV) складає 1,35 мг, озону - 1,45 мг/мг Mn2+.

Марганець видаляють з води також біохімічним методом, пропускаючи її через напірні фільтри, завантажені піском з крупністю зерен до 1-3 мм, який засівають невеликою кількістю бактерій, що споживають марганець, типу Metallogenium personatum, Caulococeus manganifer, Bacteria manganicus. Висоту шару завантаження приймають рівною 1,5 м, швидкість фільтрування – 30 м/год. Відмираючі бактерії утворюють на поверхні зерен піску біомасу, що містить оксиди марганцю, які каталізують окислення.

Контрольні питання:

З якою метою знезалізнюють питну воду?

Які є способи знезалізнення води і в чому їх суть?

Охарактеризуйте безреагентні методи знезалізнення води.

Суть знезалізнення води методом спрощеної аерації.

Суть знезалізнення води методом глибокої аерації.

Суть знезалізнення води методом «сухої» фільтрації.

Схема знезалізнення води з використанням каркасних фільтрів.

Схема знезалізнення підземних вод у пласті.

Схема знезалізнення води фільтрування в підземних умовах з попередньою подачею у пласт окислюваної води («Віредокс»).

Суть знезалізнення води методом аерації і двоступеневого фільтрування.

Суть знезалізнення води методом електрокоагуляції.

 Схарактеризуйте реагентні методи знезалізнення води.

Які процеси відбуваються при реагентному знезалізненні води?

Які реагенти застосовують при реагентному знезалізненні води?

Суть знезалізнення води методом спрощеної аерації, окислювання та фільтрування.

Суть знезалізнення води методом напірної флотації з вапнуванням і фільтруванням.

Суть знезалізнення води методом вапнування, відстоювання і фільтрування.

Суть знезалізнення води методом фільтрування крізь модифіковане завантаження.

Суть знезалізнення води методом озонування і фільтрування.

Суть знезалізнення води комбінованим методом.

Як може бути здійснена деманганація води?


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я