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地下水除鐵除錳工藝研究

文章出處:未知責任編輯:admin 作者:admin人氣: 發表時間:2016-08-04 16:09 字體大小:【

荔枝视频app   我國有較豐富的地下水資源,其中有不少地下水資源含有過量的鐵和錳,稱為含鐵含錳地下水。水中含有過量的鐵和錳,將給生活飲用及工業用水帶來很大危害。 

 一、鐵的遷移轉化

  在淺層地下水中,地表植物對水中鐵的質量濃度起著主要的調節作用。茂密樹林附近地下水中鐵的質量濃度是樹林邊緣無植物地區地下水中的5~120倍;另一方面,淺層地下水中氧氣可能與溶解性的亞鐵離子反應,氧化為三價鐵離子。三價鐵離子不穩定,容易形成氫氧化鐵沉淀。降雨沖刷和蒸發都能在很大程度上影響鐵在地下水中的遷移轉化。

  當氧氣被各種過程消耗后,地下水處于還原性狀態。此時,微生物開始利用三價鐵和硫酸根離子作為電子受體。三價鐵被還原為二價鐵,六價硫被還原為負二價硫,形成硫化亞鐵沉淀。

荔枝视频app   Fe3+ →Fe2+ Fe2+ + SO2-4 + 8H+ →FeS + 4H2O

  在深層地下水,盡管深層氧氣質量濃度很低而且還原性條件較強,溶解性的亞鐵離子濃度可能并不是升高反而可能降低。主要原因是發生了碳酸亞鐵沉淀。 反應步驟如下:

荔枝视频app   H2O →H++OH CaCO3+ H+→Ca2 ++ HCO-

  氫離子被消耗,導致pH值升高;另一方面,二氧化碳的存在導致碳酸鈣離解: CO2 + H2O →H2CO3 CaCO3 + H2CO3 →Ca2 + + 2HCO-3 二氧化碳含量越高,用于反應的H2CO3越多,反應越趨向右邊。 Fe2+ + HCO-3→FeCO3↓+ H+

  因此,二氧化碳質量濃度和pH值越高,沉淀程度越高。

地下水除鐵除錳工藝研究

 

 二、鐵錳的危害

  鐵、錳都是構成生物體的基本元素,但是鐵、錳過量也會給人們的生活和生產帶來很多不便和危害。從生理學上講,人體攝入過量的錳,會造成相關器官的病變。世界各國生活飲用水標準對于錳含量都有明確規定:鐵、錳質量濃度之和為0.3mg/L,錳的允許質量濃度為0.05mg/L。我國飲用水標準規定:錳的允許質量濃度為0.1mg/L。 

 三、選擇設備

荔枝视频app   本課題中鐵的濃度為4.6mg/L,錳的濃度為0.242mg/L,均超出了國家要求,因此需要對其進行除鐵除錳。

荔枝视频app   根據實際情況,含鐵量小于5mg/L,含錳量小于1.5mg/L時,我們選用接觸氧化法。將曝氣裝置反應池與濾池同建一體。濾料我們選擇效果較好的硼砂。含量較低的錳可隨著鐵一并去除。

  含Fe2+、Mn2+地下水曝氣后進入濾層中,能使高價鐵、錳的氫氧化物逐漸被附著在濾料表面,形成鐵質、錳質濾膜,這種自然形成的活性濾膜具有接觸催化作用, 鐵質活性濾膜首先吸附水中的亞鐵離子,被吸附的亞鐵離子在活性濾膜的催化作用下迅速氧化為三價鐵,并且使催化劑再生,反應生成物為催化劑,又參與新的催化反應,鐵質活性濾膜接觸氧化鐵的過程是一個自催化反應過程。

荔枝视频app   在pH值中性范圍內, Fe2+、Mn2+就能被濾膜吸附,然后再被溶解氧化,又生成新的活性濾膜物質參與反應,所以錳質活性濾膜的除錳過程是一個自催化反應,接觸催化劑為Fe (OH)3、MnO2。接觸氧化法中鐵質活性濾膜對容易氧化的鐵錳的祛除非常有效。 接觸氧化除鐵反應式為:

荔枝视频app   吸附:Fe(OH)3•2H2O+Fe2+→Fe(OH)2(OFe) •2H2O+H+

荔枝视频app   氧化:Fe(OH)2(OFe) •2H2O+ Fe2++1/4O2+5/2H2O→Fe(OH)3•2H2O+ H+ 接觸氧化除錳反應式為:

  Mn2+的吸附:Mn2++MnO2·xH2O = MnO2·MnO·(x-1)H2O+2H+ Mn2+的氧化:MnO2·MnO·(x-1)H2O+1/2O2+H2O = 2MnO2·xH2O

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