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錳砂是用天然錳砂或錳礦石作原料,經破碎加工,多次篩選,加工成含量不同的錳砂濾料。外觀粗糙,呈褐色,具有良好的除錳除鐵功能,是給水排水行業理想的產品。作為錳砂濾料的錳形態
主要以二氧化錳為主,用戶可根椐不同的處理目的。目前,對使用天然MnO2礦砂除鐵,其原理有二種:一種是以所謂濾膜的作用,錳砂表面有一層較強的氧化作用。另一種是錳礦砂本身反鐵催化作用
,將水中的二價鐵催化成三價鐵,再把三價鐵千周附著在錳礦砂顆粒表面從而起到除鐵的目的。天然二氧化錳能氧化水中二價鐵為三價鐵使其沉淀除去,使水清凈。二氧化錳被水中的溶解氧氧化成七
價錳的氧化物。七價錳再將水中的二價鐵氧化成三價鐵。
天然錳礦砂是一種很強的氧化劑,能對水中股價鐵起氧化作用。鹽酸可以溶解,不能在偏酸性的水中應用。有些廠家和個人在網上宣傳說天然錳砂溶于鹽酸是沒有科學依據的、是錯誤的。
錳砂濾料在我國的發展歷史,建國初,除鐵主要是自然氧化法,曝氣反應沉淀加砂濾;該工藝復雜,設備大,停留時間長(2~3h),且效果不穩定。20世紀50年代,哈工大將天然錳砂濾料用作濾料,發現其對二價鐵氧化有催化作用;水曝氣后進入濾池,就能獲得良好效果,簡化流程,停留時間短至0.5h,降低投資,成為一項先進技術并迅速推廣。
經典理論認為催化劑是錳砂濾料中二氧化錳,但實踐發現覆蓋鐵質的舊錳砂比新錳砂活性強;對此反復試驗,證實錳砂濾料表面覆蓋的鐵質薄膜有催化作用,即催化劑是鐵質活性濾膜而非二氧化錳,進而提出鐵質活性濾膜接觸氧化除鐵工藝。這是重要創新;按該原理,錳砂只是載體。新濾料表面沒有鐵質活性濾膜,除鐵效果不佳。為加快濾膜生成,投產初可采用培養濾膜的措施:低濾速,
低反洗強度和較長的反洗周期,或投加成熟濾料接種;或投加二價鐵鹽和調節pH等,即人造銹砂技術。除鐵技術發展表明,社會需求是科技發展推動力,實踐則是創新源泉;在實踐中不斷創新,使曝氣鐵質活性濾膜接觸氧化除鐵工藝走向成熟。
二、我國地下水除錳技術的發展化學氧化是應用早的除錳法,但建國初限于其成本,只在少數情況下使用。
1958年,在哈爾濱按自然氧化法建成一個除鐵除錳水廠,投產后除鐵較好,但除錳不佳,一年后具有優異除錳能力;進而發現錳砂濾料表面生成了黑色活性濾膜,對二價錳氧化有催化作用,使二
價錳能在中性pH被去除;這是重要發現。活性濾膜的成分以錳的氧化物為主,稱為錳質活性濾膜。
1978年,在哈爾濱以天然錳砂濾料為濾料建成一水廠,投產后在濾料成熟前依靠錳砂吸附除錳,成熟后則為接觸氧化除錳。水廠投產后,出水含錳量始終達標。1981年,劉超等在吉林九臺,對高鐵錳地下水進行大規模中試,采用了多種處理工藝,使用了多種濾料,在獲得良好除鐵錳效果的工藝中,除錳濾料上都自然生成了錳質活性濾膜。
此外,多座除錳水廠也都觀察到濾料表面自然生成錳質活性濾膜。基于大量生產和試驗,提出了曝氣錳質活性濾膜接觸氧化除錳工藝。近年來,人們對錳質活性濾膜除錳機理的認識不斷深化。