трусики женские украина

На головну

 Деманганация води - Хімія

Деманганация води

До теперішнього часу розроблені та впроваджені в практику різні методи очищення води від марганцю. Діаграма Пурбе Е = ф (рН) дає наочне уявлення про можливі способи очищення води від марганцю (див. Рис. 17.1, б): збільшенням окислювально-відновного потенціалу середовища шляхом застосування сильних окислювачів без коригування значення рН води, підвищенням значення рН води при недостатньому окислювально-відновному потенціалі в разі використання слабких окислювачів; спільним застосуванням більш сильного окислювача і підвищенням значення рН води.

Багато з них засновані на окислюванні присутнього у воді іона марганцю (II) до марганцю (III) і марганцю (IV), що утворюють гідроксиди, розчинність яких при рН> 7 менше 0,01 мг / л. Для цього застосовують різні окислювачі: перманганат калію, озон, хлор і його похідні, кисень повітря. Крім того, видалення марганцю з води може бути досягнуто за допомогою іонного обміну (водень або натрій катіонуванням), при пом'якшенні ізвестковосодовим методом, при фільтруванні води через завантаження з марганцевого цеоліту, біохімічними та іншими методами.

Відомі в технології поліпшення якості води методи її деманганации можна класифікувати на безреагентниє і реагентні, на окислювальні, сорбційні, іонообмінні та біохімічні. До числа безреагентних методів видалення марганцю з води слід віднести: глибоку аерацію з подальшим відстоюванням (варіант) і фільтруванням на швидких осветлітельних фільтрах з сорбцией марганцю на свежеобразованной гидроксиде заліза, метод «Віредокс».

До числа реагентних методів деманганации води насамперед належать окислювальні з використанням хлору і його похідних, озону, перманганату калію, технічного кисню. До них відносяться і методи, що передбачають використання лужних реагентів.

Для окислення марганцю (II) в діоксид марганцю повинен підтримуватися певний окислювально-відновний потенціал, значення якого залежить від необхідної в даному конкретному випадку концентрації залишкового марганцю і рН середовища.

Видалення марганцю методом глибокої аерації з наступним фільтруванням передбачає початкове витяг з води під вакуумом вільної вуглекислоти (рН підвищується до 8... 8,5), яке виробляється в вакуумно-Ежекційна апараті з наступним насиченням оброблюваної води киснем повітря в його ежекционной частини, її диспергування до крапельного стану і фільтрування через зернисту завантаження. Технологічна схема складається з швидких осветлітельних фільтрів, над дзеркалом води яких розміщені напірні вакуумно-ежекційні апарати. Метод застосуємо при окисляемости вихідної води до 9,5 мг 02 / л. Подібна технологія дозволяє успішно вирішувати завдання не тільки деманганации, деферізаціі, але і дегазації води.

Необхідною умовою розглянутого методу даманганаціі води є присутність у ній заліза (II), яке при окислюванні розчиненим киснем утворює гідроксид заліза, адсорбує на поверхні марганець (II) і каталитически що впливає на його окислення. Процес успішно протікає при рН аерірованной води нижче 8,5 і величиною Е <0,4 В. Сорбційний характер вилучення марганцю підтверджується изотермой адсорбції, побудованої за результатами виробництв венного експерименту, графік якого адекватний изотерме Бедеккера - Фрейндліха.

Виробничі експерименти, виконані кафедрою водопостачання МГСУ (Г. І. Николадзе, В. Б. Викулина та ін.) На п'яти артезіанських вододжерелах показники якості, води яких характеризувалися рН 7. . . 7,4, загальною жорсткістю до 7 мг-екв / л, лужністю 4 ... 6 мг-екв / л, окислюваність до 8,1 мг 02 / л, сухим залишком 0,5 ... 0,76 г / л . ? = 0,21 ... 0,39 В, вмістом вільної вуглекислоти до 6,5 мг / л, змістом загального заліза до 6,3 мг / л, а марганцю (II) до 0,76 мг / л, підтвердили доцільність використання даного методу для отримання питної води. Слід зазначити, що співвідношення концентрацій заліза (II) і марганцю (II) у вихідній воді повинно бути не менше 7: 1.

Результати проведених експериментів дозволяють наступним чином пояснити механізм явища. Величина дзета-потенціалу гідроксиду заліза дорівнює нулю при рН = 6,7, зі зростанням рН негативна величина потенціалу збільшується. Позитивно заряджені іони заліза (II) і марганцю (II) сорбируются осадом із з'єднань заліза (III), які мають негативний потенціал при рН> 7. Оскільки при підвищенні значення рН негативна величина потенціалу зростає, адсорбція іонів заліза (II) і марганцю (II) збільшується.

При фільтруванні відбуваються такі процеси. Поверхня піску при рН ~ 7 має малий електричний негативний заряд і тому володіє слабкими сорбційні властивості по відношенню до іонів марганцю (II) і заліза (II) г мають позитивний заряд. З ростом рН ці властивості посилюються. При фільтруванні через пісок спочатку відбувається адсорбція іонів заліза (II) і марганцю (II) поверхнею його зерен. Під дією розчиненого у воді кисню іон заліза (II) окислюється до заліза (III), який, гідролізуючись, утворює на поверхні зерен завантаження якісно новий сорбент, що складається із з'єднань заліза, який і сорбує іони марганцю (II). Розчинна у воді вільна вуглекислота також сорбируется цим сорбентом, погіршуючи ефект очищення за рахунок зниження значення рН.

Перевагою цього методу очищення є можливість видаляти марганець не тільки з вод, в яких він присутній спільно з залізом, а й з вод, де залізо відсутня, створюючи додавання у воду залізного купоросу, одного з найбільш Дешевих реагентів.

Видалення марганцю з підземних вод може бути досягнуто в пласті за умови досить високого значення рН. При введенні в підземний потік води, що містить розчинений кисень, або повітря, технічного кисню досягається окислення заліза (II) і марганцю (II), їх співосадження і затримання в порах водовмещающих порід. На процес деманганации і деферізаціі води за цим методом істотний вплив роблять залізо-і Марганець бактерії. Метод економічний, відносно простий, однак, не завжди забезпечує належну глибину деманганации води. Вважається доцільним його використання при вмісті марганцю в підземній воді до 0,5 мг / л і високому рН.

Найбільш ефективним і технологічно простим методом видалення марганцю з вод поверхневих і підземних джерел в даний час є обробка їх перманганатом калію. Цей метод може бути застосований на очисних комплексах будь-якої продуктивності при будь-якій якості вихідної води; істотної зміни технологічної схеми при цьому не відбувається. На видалення 1 мг Mn (II) витрачається 1,88 мг КМп04.

Використання каталізаторів окислення марганцю. Встановлено, що попередньо обложені на поверхні зерен фільтруючого завантаження оксиди марганцю надають каталітичний вплив на процес окислення іона марганцю (П) розчиненим у воді киснем. При фільтруванні аерірованной і подщелаченной (при низьких (рН) води, що містить марганець, через піщану завантаження після деякого часу на поверхні зерен піску утворюється шар, що складається з негативно зарядженого осаду гідроксиду марганцю Мп (ОН) 4, який адсорбує позитивно заряджені іони марганцю ( II). Гідролізіруясь, ці іони реагують з осадом Мп (ОН) 4, утворюючи добре окислюється полутораоксід Мn203 по реакціях:

Мn (ОН) 4 + Мn (ОН) 2 > Mn203 + ЗН20,

2Мn203 + 02 + 8Н20 > Mn (ОН) 4

Таким чином, в результаті знову утворюється гідроксид марганцю (IV), який знову бере участь в процесі окислення в якості каталізатора. Використання цієї властивості оксидів марганцю дало можливість застосувати в практиці кондиціонування води метод її фільтрування через пісок, зерна якого попередньо покриті плівкою оксиду марганцю (так званий «чорний пісок»). Для цього звичайний кварцовий пісок розміром 0,5 ... 1,2 мм обробляють послідовно 0,5% -ним розчином хлориду марганцю і перманганату калію.

При використанні такої завантаження фільтрів окислення марганцю розчиненим у воді киснем повітря можливо здійснити при значеннях рН, значно менших, ніж зазвичай (рН> 7,5).

У практиці водопідготовки за кордоном в якості каталізатора окислення марганцю киснем повітря або хлором набули поширення солі міді, мідно-нікелеві сплави.

Деманганация води перманганатом калію. Заснована на його здатності окислювати марганець (II) з утворенням малорастворимого оксиду марганцю:

вода марганець деманганация

ЗМn2 + + 2МnО4- + 2Н20 > 5Мn02 + 4Н +

Дуже важливим аспектом застосування перманганату калію для очищення води від марганцю є утворення дисперсного осаду оксиду марганцю Мп02, який, маючи велику питому поверхню близько 300 м2 / г, є ефективним сорбентом. При обробці води перманганатом калію зниження присмаків і запахів відбувається також внаслідок часткової сорбції органічних сполук утворюється дрібнодисперсним пластівчастим осадом гідроксиду марганцю. Крім того, осад оксиду марганцю, як це зазначалося вище, володіє каталітичними властивостями по відношенню до процесу окислення іона марганцю (II) киснем повітря.

Застосування перманганату калію дає можливість видалити з води як марганець, так і залізо незалежно від форм їх вмісту у воді. У водах з підвищеним вмістом органічних речовин залізо і марганець утворюють стійкі органічні сполуки (комплекси), повільно і важко видаляються при звичайній обробці хлором і коагулянтом. Застосування перманганату калію, сильного окислювача, дозволяє зруйнувати ці комплекси з подальшим окисленням іонів марганцю (II) і заліза (II) і коагуляцией продуктів окислення. Крім того, колоїдні частинки гідроксиду марганцю Мп (ОН) 4 в інтервалі рН = 5 ... 11 мають заряд, протилежний заряду колоїдів коагулянтів Fe (OH) 3 і А1 (0Н) 3, тому додавання перманганату калію до води інтенсифікує процес коагуляції. Таким чином, пермангаіат калію, надаючи сукупна дія як окислювача, сорбенту і допоміжного кошти коагуляції, є високоефективним реагентом для очищення води від цілого ряду забруднень, в тому числі і від марганцю.

Експерименти показали, що максимальне зниження концентрації марганцю (II) у воді (до 97%) досягається при обробці води перманганатом калію дозою 2 мг КМп04 на I мг марганцю (II) з подальшим додаванням коагулянту для видалення продуктів окислення і зважених речовин. Залишковий вміст марганцю у воді при цьому не перевищувало 0,1 мг / л, а після фільтрування води на піщаних фільтрах вона практично не містила іонів марганцю (II), одночасно спостерігалося повне видалення заліза.

В даний час розроблена технологія застосування перманганату калію для видалення марганцю, а також присмаків і запахів води в промисловому виробництві. Перевагою цього методу є можливість використання його на вже діючих спорудах очищення без зміни існуючої технологічної схеми.

На фільтрувальних комплексах очищення води з поверхневих джерел розчин перманганат калію вводиться в воду до коагулирования в змішувач або на насосній станції I підйому. При видаленні марганцю з підземних вод для збільшення фильтроцикла одночасно з розчином КМп04 в оброблювану воду рекомендується вводити активовану кремнекислоти в кількості 3 ... 4 мг / л або флокулянт К-4. У цьому випадку укрупнюються пластівці утворюються при окислюванні з'єднань марганцю (IV), які повільніше проникають в фільтруючу завантаження.

Деманганация води фільтруванням через модифіковане завантаження. Метод фільтрування аерірованной води через завантаження, оброблену оксидами марганцю, має недолік, що полягає в поступовому подрібненні часток, що утворюють покриття зерен завантаження, і проскоке їх в фільтрат. Спроби виправити цей недолік полягали в розчиненні цих частинок до того, як вони знаходили здатність проскакувати в фільтрат, що ускладнює процес очищення води. Іншим недоліком деманганации фільтруванням через «чорний пісок» є значна витрата перманганату калію. Для виключення зазначених недоліків у МГСУ (Г. І. Николадзе, А. І. Назаров та ін.) Був запатентований метод деманганации води фільтруванням через модифіковане завантаження, що готують послідовним пропуском знизу вгору через кварцовий пісок розчинів залізного купоросу і перманганату калію, що дозволяє досягти економіки останнього. Для закріплення що утворює плівки з гідроксиду заліза та оксиду марганцю на зернах фільтруючого завантаження останню потім додатково обробляють тринатрійфосфатом або сульфитом натрію. Оброблювана вода фільтрується зверху вниз зі швидкістю 8 ... 10 м / ч. Виробничі випробування зазначеного методу підтвердили його універсальність і високі техніко-економічні показники.

Очищення води, від марганцю з використанням сильних окислювачів. Швидкість окислення іонів марганцю (II) хлором, озоном, оксидом хлору залежить від величини рН середовища. Хлор - сильний окислювач, однак ефект окислення їм марганцю може бути досить повним при значеннях рН = 8 ... 8,5, що найчастіше вимагає подщелачивания води. На окислення 1 мг Mn (II) в Mn (IV) потрібно 1,3 мг хлору. Експериментальні дослідження показали, що хлор окисляє марганець (II) при рН = 7 за 60 ... 90 хв всього на 50%. У відсутності іонів NH4 + при рН = 8 окислення марганцю (II) хлором за 60 ... 90 хв завершується повністю, залишковий вміст марганцю у воді становить 0,05 ... 0,1 мг / л. Залишковий вміст марганцю (І) у воді, підданої хлоруванню і фільтруванню, через 60 хв при початковій концентрації марганцю 10 мг / л склало: при рН води - 9 ... 5,0 мг / л; при рН = 9,45 .. ~ ... 1,3 мг / л; при рН = 10 - менше 0,02 мг / л, т. е. ефект окислення хлором був набагато нижчим ефекту окислення киснем повітря в присутності каталізатора. Окислення марганцю (II) озоном або оксидом хлору (IV) при рН = 6,5 ... 7,0 завершується протягом 10 ... 15 хв, при цьому витрата озону становить 1,45, а оксиду хлору (^) - 1,35 мг / мг марганцю (П).

Дослідження А. І. Назарова показали, що слабкий окислювач (кисень) у присутності більш сильного (хлору) активізується. Це дозволило розробити технологію деманганации води, сутність якої зводиться до глибокої аерації води, що тягне за собою підвищення рН, збагачення води киснем повітря, окислення заліза (II) з утворенням гідроксиду. Потім в «водяну подушку» фільтра вводиться хлор, що впливає як окислювач і як каталізатор окислювального дії розчиненого кисню. В результаті в поровом просторі фільтруючого завантаження формується гідроксид заліза (III), на поверхні якого адсорбується, а потім окислюється марганець (II). Утворений оксид марганцю (IV) також каталізує процес окислення марганцю (II).

Як показали результати експериментів, для здійснення цього методу потрібне дотримання співвідношення Fe2 + / Mn2 + - 10. Процес деманганации води залежить від її температури, РН, окислюваність, присутності силікатів, співвідношення Fe (II) / Mn (II).

Результати досліджень процесів окислення іона марганцю (II) озоном показали, що витрата останнього на I мг марганцю склав: при концентрації марганцю 0,4 мг / л - 2 мг і при концентрації 0,8 мг / л - 4 мг. Пояснити цей факт можна каталітичним розкладанням озону дрібнодисперсного агрегативно-стійкою суспензією оксидів марганцю, що утворюються в процесі озонування води. Видалення суспензії відбувається ефективно після коагуляція і фільтрування. Без коагулирования (просто фільтруванням) суспензія віддаляється незначно. Виявлено, що суспензія оксидів заліза, що утворюється в першу чергу, також є каталізатором розпаду озону. У зв'язку з цим очистку вод, що містять одночасно велику кількість заліза (І) і марганцю (II), пропонується проводити в дві стадії (рис. 17.8): на першому здійснюється окислення заліза (II) і виділення його з води, та другий - окислення марганцю (II) озоном, коагулирование, відстоювання і фільтрування. Очевидно, що відома громіздкість цієї технологічної схеми може бути виправдана лише для водопроводів великої продуктивності, в основному при заборі води з поверхневих джерел. Незважаючи на свою високу ефективність, озон використовують рідко через високу вартість і складності експлуатації озонаторних установок.

Рис. 17.8. Установка деманганации води озонуванням.

1 - подача озону, 2 - камера озонування, 3 - ступінчастий каскадний аератор, 4 - поглинач залишкового озону, 5 - подача вихідної води, 6 - двошаровий фільтр, 7 - відведення чистої води

Оксид хлору СО2 також є сильним окислювачем, однак, використання цього реагенту утруднено через необхідність застосування складних в будівництві та експлуатації установок, що особливо невигідно на спорудах очистки підземних вод невеликої продуктивності, які становлять більшість.

Видалення марганцю (Ц) і заліза (II) з води методом іонного обміну. Це відбувається як при натрій, так і при водень-катіонірованіе при фільтруванні води через катионитового завантаження в ході пом'якшення. Метод доцільно застосовувати при необхідності одночасного глибокого пом'якшення води та звільнення її від заліза (II) і марганцю (II).

Біохімічний метод видалення марганцю. Полягає в висіванні на зернах завантаження фільтра марганці споживають бактерій типу Bacteria manganicus, Metallogenium personatum, Caulococeus manganifer і наступному фільтруванні оброблюваної води. Ці бактерії поглинають марганець з води в процесі життєдіяльності, а відмираючи, утворюють на зернах піску пористу масу, яка містить велику кількість оксиду марганцю, службовця каталізатором окислення марганцю (II). При швидкості фільтрування до 22 м / ч фільтри повністю видаляють з води марганець.

Дослідження біологічних та біохімічних методів очищення води від марганцю тривають. Т. П. Пейчеву запропонований метод видалення марганцю на біофільтрах і швидких звичайних фільтрах. Випробовувалася артезіанська вода з вмістом заліза 3,75 ... 9,0 мг / л і марганцю 0,2-0,8 мг / л. Для очищення води від заліза і марганцю використовувалися двоступеневі біофільтри. Перший ступінь призначалася для видалення заліза і складалася з двох шарів кварцового піску: нижнього висотою 0,8 м і крупністю I ... 2 мм і верхнього висотою 1,05 м і крупністю 1,5 ... 2,5 мм. Другий ступінь призначалася для видалення марганцю; її завантаження складалася з піску крупністю 1,5 ... 2,5 мм, висота шару склала 1,4 м. При швидкості фільтрування 16 ... 28 м / ч досягалося стабільне зниження вмісту заліза до 0,1 ... 0, 2 мг / л, марганцю - до 0,02 ... 0,05 мг / л. Тривалість фильтроцикла (до досягнення опору 0,08 ... 0,1 МПа) становила 40 ... 100 год залежно від швидкості фільтрування. Для інтенсифікації процесів очищення на біофільтри подавався кисень.

Зі сказаного випливає, що для деманганации підземних вод найбільший інтерес представляють: метод сорбції на гидроксиде заліза (III), фільтрування через модифікуванню завантаження і біохімічний метод.

ЛІТЕРАТУРА

Алексєєв Л. С., Гладков В. А. Поліпшення якості м'яких вод. М., Стройиздат, 1994 р

Алфьорова Л. А., Нечаєв А. П. Замкнені системи водного господарства промислових підприємств, комплексів та районів. М., 1984.

Аюка Р. І., Мельцер В. 3. Виробництво і застосування фільтруючих матеріалів для очищення води. Л., 1985.

Вейцер Ю. М., Мііц Д. М. Високомоллекуляріие флокулянти в процесах очищення води. М., 1984.

Єгоров А. І. Гідравліка напірних трубчастих систем у водопровідних очисних спорудах. М., 1984.

Журба М. Г. Очищення води на зернистих фільтрах. Львів, 1980.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка