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天然锰砂除铁是一种接触催化除铁工艺,适合于地下水含铁量小于20mg/l的除铁。
天然锰砂中含的高价锰能将水中的二价铁氧化成三价铁,同时在表面形成有催化作用的“活性滤膜”,进一步提高了除铁效果。含铁水经曝气后,只经天然锰砂一次过滤,就能完成全部除铁过程,常用于饮用水除铁、除锰过滤装置,地下水除铁除锰净化水质使用。
在除铁锰滤池中运行时,水中低价铁锰离子先被覆合锰砂滤膜吸附,然后被氧化和水解,生成氢氧化物水合分子[Fe(OH)3XH2O] 和[Mn(OH)nXH2O] 形成的活性滤膜,并作为新的催化剂参与接触氧化反应,使活性滤膜有随着使用增厚的趋势,形成了覆合锰砂的自修复特性,使用一年的覆合锰砂,锰含量增加18.2%,铁含量增加4.8%;使用两年半的锰含量增加了27.3%,铁含量增加14.3%.锰砂容重较低(为1.55~1.60g/cm3),特别适用于大中型水厂的虹吸除铁锰滤池和各型除铁锰滤罐 虹吸滤池由于反冲洗水头较低,往往不宜于使用容重较大的天然锰砂滤料(其容重一般为2.2~2.4g/cm3),使大中型水厂除铁锰滤池的设计使用受到一定限制。
天然锰砂中的MnO2的含量比较高,其除铁效果较理想含铁地下水的PH值大于5.5与天然锰砂接触即可将Fe2+氧化成Fe3+其反应如下4MnO3+3O2=2Mn2O7 a Mn2O7+6Fe2+3H2O=2MnO2+6Fe3+60H生成的Fe3+立即被水解成絮状氢化铁沉淀 Fe3+30H=Fe(oH)3↓CFe(oH)3沉淀物经锰砂滤层后被去除。所以锰砂层起着催化和过滤双层作用。锰砂除铁机理,除了依靠它自身的催化作用外,还有在过滤时在锰砂滤料表面逐渐形成一层铁质滤膜作为活性滤膜,使能起催化作用。
活性滤膜是由r型羟氢化铁r-----FeO(oH)所构成,它能与Fe2+进行离子交换反应,并置换出等当量的氢离子。Fe2+FeO(oH)=FeO(OFe)+H+b结合到化合物中二价铁,能迅速地进行氧化和水解反应,又重新生成羟其氧化铁,使催化物质得到再生。新生成的羟基氧化铁作为活性滤膜物质又参与新催化除铁过程所以活性滤膜除铁过程是一个自动催化过程。
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