天然锰砂过滤器除铁除锰的工作原理
天然锰砂过滤器除铁除锰的工作原理
天然锰砂滤层的接触催化-凝聚除铁原理 含铁地下水曝气后,立即经天然锰砂滤层过滤,可以将水中的铁质除去。这时,在天然锰砂滤层中进行的应该有两个过程:1.催化-氧化过程。使水中的二价铁离子(Fe2+)迅速地被氧化成三价铁离子(Fe3+);2.截留过程。使Fe2+水解生成的氢氧化铁粒子被截留于砂滤层中,从而完成除锰铁过程。
目前关于地下水除铁的理论,基本上都是在旧的曝气-反应-砂滤法除铁工艺的实践基础上提出来的,它把除铁过程按顺序区分为氧化、水解、絮凝、过滤截留等阶段,并且要求氧化、水解、絮凝阶段的反应要在砂滤池以前完成,而砂滤池的作用只是将水中悬浮的氢氧化铁絮凝粒子过滤除去,从而完成除铁过程。这种理论大体上是符合工艺的实际的。但是,以这种理论来指导曝气-天然锰砂过滤法除铁新工艺,不仅不能说明大量的物理的和物理化学的现象,并且还起着阻碍新工艺发展的作用。所以,在曝气-天然锰砂过滤法除铁新工艺的实践的基础上,提出新的正确的理论,已经成为当前生产技术方面的迫切需要。
根据上述天然锰砂过滤器除铁的基本现象,我们认为,天然锰砂过滤除铁的过程,基本上是一种接触催化-凝聚过程。这个过程可以设想为:就水中每一个二价铁离子(Fe2+)而言,当它通过天然锰砂滤层时,若在与天然锰砂表面接触的一瞬间,在天然锰砂的催化作用下被氧化为三价铁离子,那么它将同时被固着于天然锰砂表面上进行水解和凝聚反应,从而瞬时地完成了二价铁离子的催化一氧化和截留分离过程。
根据接触催化-凝聚的理论,天然锰砂滤料的粗细不同,只会使滤层单位体积里的天然锰砂颗粒的总表面积不同,而不会改变天然锰砂滤层除铁的规律性。我们曾用粒径为1-2mm和2-4mm的极粗的天然锰砂滤料作除铁试验,可以获得和细滤料效果相同的结果,只是由于粗滤料单位体积的颗粒总表面积较少,所以需要较厚的滤层。根据接触催化-凝聚的理论,滤池的过滤速度不同,只会影响水中二价铁离子与天然锰砂颗粒表面接触的机率,而不会改变天然锰砂滤层除铁的规律性。事实上,当增大滤速时,只要适当增厚滤层,就能获得相同的除铁效果。
由于天然锰砂除铁是接触催化-凝聚过程,所以铁质在滤料颗粒表面上粘附的牢固程度,要比澄清滤池中疏松的絮凝体在滤料表面上粘附的牢固程度大得多。所以,在天然锰砂滤层中,含铁浓度的分布没有下移现象,滤池出水含铁浓度在整个周期里稳定不变,不会出现过滤周期后期因杂质“穿透”滤层(如澄清滤池那样)而使出水水质不合格的现象。这已为大量生产实践所证实。
由于天然锰砂除铁是接触催化-凝聚过程,所以经滤层过滤的水中的二价铁离子,在没有和锰砂接触以前不会被氧化,而一旦和锰砂表面接触就被氧化为三价铁离子,便同时被固着于锰砂表面而从水中分离出去,所以水中不会有三价铁的化合物存在。按照这个接触催化-凝聚的理论,天然锰砂除铁滤池将能实现粗滤料高滤速工作,将能获得高质量除铁水,将易于实现除铁除锰工艺的一元化、微型化和自动化。
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