Способ совместного безреагентного извлечения железа и марганца из воды

 

Изобретение относится к способам очистки воды от железа и марганца в хозяйственно-питьевом водоснабжении. Способ осуществляют путем вакуумного эжектирования исходной воды и совместного безреагентного извлечения из воды железа и марганца путем сорбции последнего на свежеобразованном гидроксиде железа (III), причем массовое соотношение железа и марганца в обрабатываемой воде составляет 4:1-5:1. 1 ил.

Изобретение относится к способам очистки воды через зернистую загрузку и может быть использовано для очистки воды от железа и марганца одновременно.

Область применения предлагаемого способа очистки воды ограничивается следующими показателями: - рН выше или равно 7,0, - жесткость общая до 7,0 мг•экв/л, - щелочность - не менее 4 мг•экв/л, - окисляемость - до 9,5 мг•O₂/л, - сухой остаток - до 1,0 г/л, - окислительно-восстановительный потенциал -0,21-0,35 В (после аэрации), - содержание свободной углекислоты - до 100 мг/л, - железо общее - до 10 мг/л, - марганец (II) - до 2,0 мг/л,
- сероводород - до 5,0 мг/л,
- массовое соотношение Fe(II)/Mn(II) должно быть в пределах не менее 4: 1-5:1.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является двухступенчатый способ очистки воды от железа и марганца путем последовательного фильтрования через зернистую загрузку и аэрацией исходной воды только на второй ступени.

Недостатками указанного способа являются низкая производительность очистки (из-за наличия двух ступеней) и малый эффект очистки воды от марганца (из-за недостаточного содержания растворенного в воде кислорода, т.к. аэрация происходит на второй ступени, и низкого значения рН).

Технический результата предлагаемого изобретения состоит в совместном безреагентном извлечении из воды железа и марганца путем сорбции последнего на свежеобразованном гидроксиде железа (III).

Технический результат предлагаемого способа достигается тем, что на поверхности свежеобразованных хлопьев Fe(ОН)₃ адсорбируется Мn(II) и молекулярный кислород. Последний оксидирует марганец (II) до МnO₂, а затем при фильтровании через зернистую загрузку фильтра Fe(ОН)₃ и МnO₂ задерживаются в поровых каналах.

Способ осуществляется следующим образом.

Первоначально исходная вода подается на вакуумно-эжекционные аппараты (ВЭА), размещаемые над зеркалом воды фильтра, где достигается почти полное извлечение из нее СО₂, H₂S, CH₄ и обогащение воздухом, за счет чего происходит повышение рН. В водяной подушке фильтра частично образуется Fе(ОН)₂ и при дальнейшей оксидации железа (II) в межпоровом пространстве зернистой загрузки формируется Fe(ОН)₃. На его поверхности сорбируется Fe(II), Mn(II) и молекулярный кислород, который их оксидирует до Fe(ОН)₃, Mn(ОН)₄. Последний мало растворим в обычных условиях и легко отделяется из воды при фильтровании.

Механизм способа заключается в следующем.

Величина дзета-потенциала гидроксида железа равна нулю при рН 6,7. С возрастанием рН воды отрицательная величина дзета-потенциала увеличивается. Ионы Mn²⁺ и Fe²⁺ сорбируются осадком Fе(ОН)₃, имеющим отрицательный дзета-потенциал при рН>7. При фильтровании ионы Mn и Fe будут сорбироваться на поверхности отрицательно заряженных зерен загрузки при рН≈7. С ростом рН воды сорбционные свойства загрузки будут усиливаться. Сначала будут сорбироваться ионы железа (III), которые оксидируясь образуют Fе(ОН)₃, представляющий качественно новый сорбент, состоящий из соединения железа и сорбирующей ионы марганца (II) с последующей его оксидацией до Мn(ОН)₄.

Сущность способа поясняется чертежом.

Первоначально исходная вода под давлением погружного насоса 1 подается на вакуумно-эжекционные аппараты 2, размещенные над поверхностью воды фильтра. Разбрызгиваемая вода попадает на загрузку скорого фильтра 3, где очищается, и через отвод 4 идет к потребителю. Через трубопроводы 5 и 6 происходит подвод и отвод воды для промывки загрузки фильтра.

Таким образом, изобретение является новым, т.к. оно имеет изобретательский уровень потому, что оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Достоинствами предлагаемого способа очистки воды от железа и марганца являются низкая энергоемкость процесса и малые капиталовложения, а также возможность извлечения марганца из воды, в которой отсутствует железо. В последнем случае оно вводится в обрабатываемую воду в виде соли, доводя массовое cоoтношение Fe(II):Мn(II) 4:1-5:1.

Источники информации
1. Новиков В. К., Михайлова Э.М., Методы очистки природных вод от соединений марганца и железа и других загрязняющих веществ: Обзорная информация, - М.: Институт экономики жилищно-коммунального хозяйства АКХ им. К.Д. Панфилова, 1990 г., с. 52.

Формула изобретения

Способ очистки воды от железа и марганца, включающий фильтрование через зернистую загрузку, отличающийся тем, что очистку воды осуществляют путем вакуумного эжектирования исходной воды и совместного безреагентного извлечения железа и марганца при их массовом соотношении 4:1-5:1, сорбцией последнего на свежеобразованном гидроксиде железа, удерживаемого насадкой с большой удельной поверхностью.

РИСУНКИ

Рисунок 1