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探讨锰砂滤料地下水除铁除锰技术！http://www.ldscl.net/
更新时间：2013-03-06 09:08 来源:龙达水处理 点击数：
探讨锰砂滤料地下水除铁除锰技术！http://www.ldscl.net/
综合大量的实验研究，发现改性滤料的过滤效果主要体现在以下几个方面：
（1）去除水中的悬浮杂质。同济大学高乃云等人采用氧化铝改性石英砂作为滤料，进行强化过滤处理微污染水的实验研究，结果发现石英砂经处理后的表面零电荷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处理时，不需要再添加任何混凝剂就可以达到降低浊度的目的。并且原水中的悬浮杂质以及微量溶解性有机物也有不同程度的去除。
（2）吸附水中的重金属离子，如Pb2+、Cd2+、Cu2+、Ni2+、Cr2+等，去除机理主要是化学吸附、离子交换吸附和离子沉淀。
（3）去除水中的砷。MattewL.Pierce等人用无定型的氢氧化铁来吸附水中的As（Ⅲ）和As（Ⅴ），结果表明，在吸附剂和砷浓度比例恰当及适当的PH条件下，可以使砷的去除率达到92%。
（4）去除水中的硒。利用氧化铝覆盖的砂粒作为吸附剂，可以有效的去除水中的Se（Ⅵ）和Se（Ⅳ）。在适当的PH值、吸附剂量以及吸附时间的条件下，Se的去除率可达将近100%。
（5）去除水中的微生物，去除机理主要是利用滤料表面的电性、强化静电吸附或者降低静电排斥。
4、铁质滤膜、锰质滤膜
当含有铁、锰的水长期通过滤料表面时，在滤料表面就会生成铁质和锰质滤膜。由于该性滤料对铁、锰的吸附能力更强，所以经过改性滤料可以缩短铁质、锰质滤膜的形成时间，自然条件下形成的铁质滤膜往往需要几个礼拜的时间，而形成锰质滤膜的时间就更久。所形成的铁质、锰质滤膜对铁、锰的去除一般具有催化作用，即我们所称的“活性滤膜”。
4.1铁质滤膜
在天然锰砂接触氧化除铁的过程中，人们一直认为起接触催化作用的是二氧化锰，但经过大量的实验发现，天然锰砂表面在除铁过程中会附着一层铁质化合物，按照以往人们的观点，锰砂表面附着铁质化合物后，其催化作用应该减弱，然而，实验结果恰恰相反，锰砂的接触催化作用不但没有减弱，反而有大大的提高。这说明起催化作用的不是锰质化合物，而是铁质化合物，即铁质活性滤膜，天然锰砂对铁质活性滤膜只起到承载的作用。关于铁质活性滤膜的组成，尚有不同的看法，李圭白先生认为，铁质活性滤膜的化学组成为，新鲜的滤膜具有强的催化活性，随着时间的增长，滤膜脱水、老化，催化活性也会随之减弱，滤膜老化终生成羟基氢氧化铁（FeOOH），之后便丧失催化活性；高井雄提出，在除铁滤池中自然形成的FeOOH的羟基表面起接触催化作用。现在经过实验方法已经研究出人工合成的与自然形成的滤膜具有相同除铁、除锰作用的活性滤膜。
4.2锰质滤膜
利用接触氧化法形成锰质活性滤膜除锰的技术已经困扰人们多年，问题在于锰质活性滤膜的形成需要很长的时间，并且形成的滤膜不稳定，经反冲洗后很容易脱落。实验中的锰砂是利用氯化锰和高锰酸钾通过滤料，经反复处理以及人工的稳定处理，在介质表面形成一层氧化膜（MnO2·H2O）而形成的。MnO2·H2O所利用的是原水中的铁和锰，它也是锰质滤膜的一个组成部分。在很多文章中，我们可以看到对于锰质滤膜组分的见解，李圭白先生在所著文章中写道，锰质活性滤膜的主要成分是MnO2。而大量的实验研究表明，锰质滤膜是很复杂的，它是多种锰化合物的混合物，可用化学式MnOx（x=1.33）表示。近来有人认为它可能是黑锰矿（x=1.33-1.42）和水黑锰矿（x=1.15-1.45）的混合物。
对于锰质活性滤膜的制备虽有很多的意见，但所生成的滤膜往往活性不强，或者没有活性。对于铁和锰尤其是锰的去除效率不高。实验室常用的方法是用氯化锰和高锰酸钾水浴加热，然后使用活性氧化铝为介质，对活性氧化铝进行改性，在其表面附着一层锰的化合物，由于所生成的物质呈黑色，故又称为“黑砂”，生成“黑砂”的反应式如下：
3Mn2++2MnO-4+2H2O=5MnO2↓+4H+
“黑砂”除锰的过程实质是绿砂表面的对水中锰离子的离子交换吸附，吸附的锰继续被氧化成锰的高价氧化物，从而可以达到催化剂的再生。虽然通过理论分析，按照化学反应式，锰质滤膜似乎是二氧化锰，但是由于稳定的，具有催化活性的锰质滤膜较铁质滤膜更难形成，所以现在还未通过实验的方法人工合成与长期自然形成的具有相同催化活性的锰质滤膜。在这方面还有待于更多的实验研究。
5、结语
由于铁和锰的毒理性很弱，一般不会给人的身体带来危害，所以人们对除铁、除锰的关注不够深切。铁和锰的性质相似，所以水处理过程中常将两者同步去除。但锰的氧化还原电位较铁的高，所以比铁更难去除。现在一些地方已经建成除铁、除锰水厂，但是处理效果并不是很好。原因在于改性滤料制备过程的费用比较高，所以不适用于大型的水处理厂；对于铁质活性滤膜和锰质活性滤膜去除水中铁、锰的研究还处于实验阶段，技术尚不成熟。现在人们又把目光投向生物法去除铁、锰，并且已经取得一些成效。所以，目前很多地方采用接触氧化法并在滤膜中接种微生物的方法来进行铁、锰的去除，这也将成为除铁、除锰技术发展的新趋势。
综合大量的实验研究，发现改性滤料的过滤效果主要体现在以下几个方面：
（1）去除水中的悬浮杂质。同济大学高乃云等人采用氧化铝改性石英砂作为滤料，进行强化过滤处理微污染水的实验研究，结果发现石英砂经处理后的表面零电荷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处理时，不需要再添加任何混凝剂就可以达到降低浊度的目的。并且原水中的悬浮杂质以及微量溶解性有机物也有不同程度的去除。
（2）吸附水中的重金属离子，如Pb2+、Cd2+、Cu2+、Ni2+、Cr2+等，去除机理主要是化学吸附、离子交换吸附和离子沉淀。
（3）去除水中的砷。MattewL.Pierce等人用无定型的氢氧化铁来吸附水中的As（Ⅲ）和As（Ⅴ），结果表明，在吸附剂和砷浓度比例恰当及适当的PH条件下，可以使砷的去除率达到92%。
（4）去除水中的硒。利用氧化铝覆盖的砂粒作为吸附剂，可以有效的去除水中的Se（Ⅵ）和Se（Ⅳ）。在适当的PH值、吸附剂量以及吸附时间的条件下，Se的去除率可达将近100%。
（5）去除水中的微生物，去除机理主要是利用滤料表面的电性、强化静电吸附或者降低静电排斥。
4、铁质滤膜、锰质滤膜
当含有铁、锰的水长期通过滤料表面时，在滤料表面就会生成铁质和锰质滤膜。由于该性滤料对铁、锰的吸附能力更强，所以经过改性滤料可以缩短铁质、锰质滤膜的形成时间，自然条件下形成的铁质滤膜往往需要几个礼拜的时间，而形成锰质滤膜的时间就更久。所形成的铁质、锰质滤膜对铁、锰的去除一般具有催化作用，即我们所称的“活性滤膜”。
4.1铁质滤膜
在天然锰砂接触氧化除铁的过程中，人们一直认为起接触催化作用的是二氧化锰，但经过大量的实验发现，天然锰砂表面在除铁过程中会附着一层铁质化合物，按照以往人们的观点，锰砂表面附着铁质化合物后，其催化作用应该减弱，然而，实验结果恰恰相反，锰砂的接触催化作用不但没有减弱，反而有大大的提高。这说明起催化作用的不是锰质化合物，而是铁质化合物，即铁质活性滤膜，天然锰砂对铁质活性滤膜只起到承载的作用。关于铁质活性滤膜的组成，尚有不同的看法，李圭白先生认为，铁质活性滤膜的化学组成为，新鲜的滤膜具有强的催化活性，随着时间的增长，滤膜脱水、老化，催化活性也会随之减弱，滤膜老化终生成羟基氢氧化铁（FeOOH），之后便丧失催化活性；高井雄提出，在除铁滤池中自然形成的FeOOH的羟基表面起接触催化作用。现在经过实验方法已经研究出人工合成的与自然形成的滤膜具有相同除铁、除锰作用的活性滤膜。
4.2锰质滤膜
利用接触氧化法形成锰质活性滤膜除锰的技术已经困扰人们多年，问题在于锰质活性滤膜的形成需要很长的时间，并且形成的滤膜不稳定，经反冲洗后很容易脱落。实验中的锰砂是利用氯化锰和高锰酸钾通过滤料，经反复处理以及人工的稳定处理，在介质表面形成一层氧化膜（MnO2·H2O）而形成的。MnO2·H2O所利用的是原水中的铁和锰，它也是锰质滤膜的一个组成部分。在很多文章中，我们可以看到对于锰质滤膜组分的见解，李圭白先生在所著文章中写道，锰质活性滤膜的主要成分是MnO2。而大量的实验研究表明，锰质滤膜是很复杂的，它是多种锰化合物的混合物，可用化学式MnOx（x=1.33）表示。近来有人认为它可能是黑锰矿（x=1.33-1.42）和水黑锰矿（x=1.15-1.45）的混合物。
对于锰质活性滤膜的制备虽有很多的意见，但所生成的滤膜往往活性不强，或者没有活性。对于铁和锰尤其是锰的去除效率不高。实验室常用的方法是用氯化锰和高锰酸钾水浴加热，然后使用活性氧化铝为介质，对活性氧化铝进行改性，在其表面附着一层锰的化合物，由于所生成的物质呈黑色，故又称为“黑砂”，生成“黑砂”的反应式如下：
3Mn2++2MnO-4+2H2O=5MnO2↓+4H+
“黑砂”除锰的过程实质是绿砂表面的对水中锰离子的离子交换吸附，吸附的锰继续被氧化成锰的高价氧化物，从而可以达到催化剂的再生。虽然通过理论分析，按照化学反应式，锰质滤膜似乎是二氧化锰，但是由于稳定的，具有催化活性的锰质滤膜较铁质滤膜更难形成，所以现在还未通过实验的方法人工合成与长期自然形成的具有相同催化活性的锰质滤膜。在这方面还有待于更多的实验研究。
5、结语
由于铁和锰的毒理性很弱，一般不会给人的身体带来危害，所以人们对除铁、除锰的关注不够深切。铁和锰的性质相似，所以水处理过程中常将两者同步去除。但锰的氧化还原电位较铁的高，所以比铁更难去除。现在一些地方已经建成除铁、除锰水厂，但是处理效果并不是很好。原因在于改性滤料制备过程的费用比较高，所以不适用于大型的水处理厂；对于铁质活性滤膜和锰质活性滤膜去除水中铁、锰的研究还处于实验阶段，技术尚不成熟。现在人们又把目光投向生物法去除铁、锰，并且已经取得一些成效。所以，目前很多地方采用接触氧化法并在滤膜中接种微生物的方法来进行铁、锰的去除，这也将成为除铁、除锰技术发展的新趋势。
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