水中物质及其去除.doc.doc

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1、水中物质及其去除一、常见阳离子（1）、铁（Fe）和锰（Mn）：铁化合物是常见矿物，所以天然水中铁也是常见杂质。地表水中由于溶解氧充足，铁主要以Fe形态存在，可以成为氢氧化铁沉淀物或者胶体微粒。沼泽水中铁可被腐殖酸等有机物吸附或络合成为有机铁化合物。城市饮用水一般含有小于0.3mg/L。地下水中的铁由于不接触空气而以Fe形态存在，它的来源是土壤中的Fe化合物在缺氧条件下，经生物化学作用而转化为可溶解的Fe以后进入地下水中的。一般说来地表水的含铁量较小，而在某些地下水中含铁量可能高达数十mg/L。含铁地下水

2、本是透明的，但种水取出与空气接触后，Fe容易被空气中的氧所氧化而转变成Fe，然后生成氢氧化铁沉淀物和胶体等，使水呈黄褐色浑浊状态。一般含铁量超过1mg/L时就会出现这种现象。锰的各种特性都与铁相近，它在天然水中的含量要比铁少得多。水中的锰常以Mg形态存在，其氧化反应比铁要困难且进行缓慢，也有以胶体状态存在的有机锰化合物。去除方法：Fe和Mn的氧化；去除水中铁和锰最常用的方法是将水中溶解性的Fe、Mn氧化成不溶于水的三价铁和四价锰状态。常用的氧化剂有O2、Cl2和KMnO4等。在有氧存在时，铁、锰都会被氧

3、化，其氧化反应方程为：604Fe(aq)+O2(g)+10H2O(l)4Fe(OH)3(s)+8H(aq)2Mn(aq)+O2(g)+2H2O(l)2MnO2(s)+4H(aq)用氯气和次氯酸盐氧化铁、锰的反应方程为：2Fe(aq)+Cl2(g)+6H2O(l)2Fe(OH)3(s)+2Cl(aq)+6H(aq)Mn(aq)+Cl2(g)+2H2O(l)MnO2(s)+2Cl(aq)+4H(aq)每0.64mg/LCl2能氧化1mg/LFe；1.29mg/LCl2能氧化1mg/LMn。每氧化1mg/LF

4、e需消耗2.70mg/L的碱度（以CaCO3计），而每氧化1mg/LMn则需要3.64mg/L碱度（以CaCO3计）。以中和产生的H用高锰酸钾也可以氧化铁和锰为：3Fe(aq)+KMnO4+7H2O3Fe(OH)3(s)+MnO2(s)+K(aq)+5H(aq)3Mn+2KMnO4+2H2O5MnO2(s)+2K(aq)+4H(aq)每氧化1mg/LFe需要0.94mg/L的KMnO4，氧化1mg/LMn需要1.92mg/LKMnO4。而每氧化1mg/LFe或Mn分别需要1.50mg/L和1.21mg/

5、L的碱度（以CaCO3计）以中和产生的H。KMnO4用量通常要小于理论计算量。由于反应的MnO2会起催化作用，发生二次反应：2Fe(aq)+2MnO2(s)+5H2O(l)2Fe(OH)3(s)+Mn2O3(s)+4H(aq)3Mn(aq)+MnO2(s)+4H2O(l)2Mn2O3(s)+8H(aq)只有在PH值为7左右时，氧化效果好。60臭氧是一种很强的氧化剂，不仅能迅速地氧化水中的二价铁。并且在比较低的PH值（6.5）和无催化剂的条件下，也可使二价锰完全氧化：2Fe+O3+5H2O2Fe(OH)3

6、+O2+4H2Mn+2O3+4H2O2MnO(OH)2+2O+4H每氧化1mg/LFe(Ⅱ)，理论上需要0.43mg/L臭氧；每氧化1mg/LMn(Ⅱ)，理论上需要0.87mg/L臭氧。接触氧化法：一般情况下，曝气、石英砂过滤工艺多适应于含铁量小于4mg/L的水质；而曝气、天然锰砂（是二价离子的催化剂－催化成三价沉淀物）接触过滤工艺则适应于含铁量大于10mg/L的水质。其跌水高度一般为0.4～1.0m即可满足要求。影响接触氧化法的影响因素1.水中的PH值和碱度。水中对二价铁的自然氧化反应速度有极大的影响

7、。为使水中二价铁的氧化反应有足够的速度，一般要求水的PH值不低于7.0。但是对于接触氧化法除铁，由于成熟滤料具有强烈的接触催化作用，所以能在PH值远低于7.0的水中顺利完成除铁过程。含铁地下水的碱度，主要是重碳酸根离子（HCO），它对铁质活性滤膜吸附水中的二价铁离子没有阻碍作用，所以对接触氧化除铁效果也没有影响。只有当水的碱度低，不足以中和二价铁氧化水解产生的酸时，才可能对除铁效果有影响。2.水中二氧化碳浓度。接触氧化除铁过程，首先是活性滤膜对水中二价铁离子进行离子交换吸附，所以二价铁以离子状态存在是进

8、行接触氧化除铁的前提。但是，当二氧化碳浓度60很高时，重碳酸亚铁不能充分离解，结果水中部分二价铁以分子状态的重碳酸亚铁形式存在。重碳酸亚铁分子不能被活性滤膜很好地吸附，且氧化缓慢，从而使除铁效果恶化。3.水中的溶解性硅酸。水中的溶解性硅酸一般并不影响铁质活性滤膜对二价铁离子的离子交换吸附过程，所以接触氧化法在含有溶解性硅酸的水中仍能获得良好除铁效果。但是，铁质活性滤膜对溶解性硅酸也是一种良好的吸附剂，被吸附的硅酸在滤膜表面能生成硅铁配合物。