锰砂接触氧化法除铁滤料选择

锰砂接触氧化法除铁滤料选择

关键词：锰砂;除铁效果;催化剂
     1、接触氧化法除铁滤料的选择；  
      我们围绕除铁滤料的选择,探讨一下滤料对地下水除铁的作用。天然锰砂本身对水中亚铁离子的氧化是否有催化作用，早在1933年,最早的除铁理论提出锰砂表面的二氧化锰是亚铁离子氧化的催化剂,这个观点后来被发展为天然锰砂暴气除铁的经典理论,这个理论认为天然锰砂的除铁过程是:
       (1)、锰砂表面的二氧化锰被水中的溶解氧氧化为七价锰的氧化物。
       (2)、七价锰的氧化物将水中的二价铁氧化为三价铁,同时本身还原为二氧化锰,用反应式表达为:

3MnO2+O2→MnO Mn2O7
MnO Mn2O7+4Fe2++2H2O→3MnO2+4Fe3++4OH-

      由于天然锰砂接触氧化法除铁不要求暴气,原水可直接进入滤池过滤,因而,可省去反应池和沉淀池,受到普遍推广。但是,在长期的实践中人们发现了许多与上述理论矛盾的现象。如:在除铁过程中,锰砂表面逐步被棕黄色的铁质化合物所包围,但除铁效能并未因锰砂表面被覆盖而减弱;新锰砂滤料初期除铁效果并不好,只有经过一段时间的除铁运行后,锰砂表面被铁锈所覆盖,才开始具有稳定的除铁能力;当滤层反冲洗时,如果反冲洗强度过大,时间过长,则其过滤水质变差。这三个现象都可说明表面清洁的锰砂滤料除铁效果并不好,表面越洁净,对亚铁离子的催化作用越小。这使人们产生了怀疑,锰砂对亚铁离子的氧化是否有催化作用?要想证明锰砂不是催化剂,还必须找出加快亚铁离子氧化的催化物质。
       2、“铁质活性滤膜”是催化剂
       试验发现,在去除亚铁离子的过程中,滤料表面会逐步附着一层铁质化合物,随着这层铁质化合物数量的增加,滤层的除铁效果明显增强,如果把这层铁质化合物重新冲洗掉,其除铁效能降低。显而易见,这层铁质化合物对亚铁离子的氧化有强烈的催化作用。
      我们发现,一个发育成熟的滤料,除核心为原滤料外,外层是一些疏松状的物质。我们将表面附有疏松物质的滤料与经过认真清洗表面不再有疏松物质的滤料分别装入两根滤料试管中,实验证明带有疏松物质的滤料除铁效果良好,而洗去疏松物质的滤料滤后水质很差。这表明起催化作用的不是内层较密实的铁质化合物。而是表面疏松的铁质化合物,为方便起见,将其称为“铁质活性滤膜”。
      试验还发现,如果把发育成熟的滤料取出后存放一段时间, 那么,表面“铁质活性滤膜”的催化作用就会相应减弱。我们用三根滤管进行试验,一根装入发育成熟的滤料马上投入运行,另外两根分别搁置不同时间后再投入运行,试验结果表明,搁置一段时间在运行的滤料除铁性能已大大降低,搁置时间越长,滤料的除铁效能越差。此现象说明,铁质滤膜尚有个“活性”问题。即它的催化作用只有在连续的除铁过程中才能发挥作用,并在这个过程中不断覆盖(或更新)新滤膜,才能使滤料永远保持活性。