使用臭氧去除鐵和錳

 

去除鐵和錳是飲用水系統(tǒng)中臭氧的更常見(jiàn)用途之一。鐵和錳很容易被臭氧氧化。本文件將有助于了解用臭氧氧化鐵和錳的基本原理。我們還將介紹臭氧在此應(yīng)用中的實(shí)際應(yīng)用，同時(shí)提供多年來(lái)學(xué)到的有用提示。
 

 

 

臭氧氧化鐵和錳是一種極快的反應(yīng)。在許多臭氧應(yīng)用中，由于可溶性鐵和錳無(wú)意中被臭氧氧化并在不太理想的位置掉出溶液，因此鐵和錳的含量升高會(huì)引起麻煩問(wèn)題。如果這些問(wèn)題引起了您的注意，請(qǐng)繼續(xù)閱讀，我們將提供有用的提示，以盡可能地緩解這些問(wèn)題。

 

化學(xué)

水中的鐵和錳不會(huì)引起健康問(wèn)題，因?yàn)樗淖兩コF和錳的主要目的是美觀。由于在管道，固定裝置和其他表面上積聚鐵和錳，也可能需要去除。

 

鐵Fe（II）和錳Mn（II）都可溶于水（不可除去），導(dǎo)致它們直接通過(guò)常規(guī)過(guò)濾而沒(méi)有某種形式的氧化，從而將它們轉(zhuǎn)化為顆粒（可除去）。

 

除鐵

 

可溶性鐵Fe（II）稱為亞鐵。通過(guò)臭氧將亞鐵Fe（II）氧化成三價(jià)鐵Fe（III）。然后，這種三價(jià)鐵Fe（III）水解形成Fe（OH）3，它是一種顆粒，可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)濾除去。亞鐵Fe（II）與鐵Fe（II）的反應(yīng)每mg Fe（II）消耗0.43mg臭氧。鐵也可以被氧氧化。由于氧氣對(duì)鐵的氧化，用于除鐵的臭氧系統(tǒng)可能更有效，計(jì)算出的臭氧需求為每毫克鐵0.43毫克臭氧。亞鐵的氧化僅需要電子交換，因此是快速反應(yīng)。在任何錳氧化之前，該反應(yīng)的速度通常會(huì)消耗鐵氧化反應(yīng)中的幾乎所有臭氧。

 

錳去除

 

可溶性錳Mn（II）被臭氧氧化形成二氧化錳MnO2，它是一種顆粒，可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)濾容易地除去。該方法每mg錳Mn（II）消耗0.88mg臭氧。然而，過(guò)度氧化錳會(huì)形成可溶性高錳酸鹽MnO4-。雖然高錳酸鹽通常會(huì)隨著時(shí)間的推移（20-30分鐘）返回二氧化錳MnO2，但 很好設(shè)計(jì)一個(gè)具有適當(dāng)臭氧劑量的錳去除系統(tǒng)，并整合控制以防止過(guò)度氧化。

 

過(guò)濾

臭氧會(huì)氧化鐵和錳，形成不溶的微粒，可以很容易地從水中過(guò)濾掉。隨著時(shí)間的推移，鐵和錳會(huì)積聚在過(guò)濾器上，必須從工藝用水中除去。對(duì)于這些應(yīng)用，強(qiáng)烈建議使用可反洗的過(guò)濾器。由于簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)和持久的過(guò)濾介質(zhì)，砂濾器廣泛用于去除鐵和錳。在連續(xù)使用系統(tǒng)中，必須并聯(lián)使用兩（2）個(gè)過(guò)濾器，并且在相反的時(shí)間進(jìn)行反洗循環(huán)。

 

這些過(guò)濾器的反洗水含有極高水平的鐵和錳，必須小心處理。雖然鐵或錳都沒(méi)有任何健康或安全風(fēng)險(xiǎn)，但要記住管道因素，因?yàn)殡S著時(shí)間的推移，排水管可能會(huì)因鐵和錳的積聚而受阻。

 

實(shí)際應(yīng)用

 

使用臭氧去除鐵和錳是非常常見(jiàn)的并且已經(jīng)使用多年，臭氧和這些金屬的反應(yīng)相當(dāng)簡(jiǎn)單和直接。在安裝用于去除鐵和錳的臭氧系統(tǒng)之前，應(yīng)考慮一些設(shè)計(jì)因素。

 

系統(tǒng)規(guī)模

 

典型的臭氧注入系統(tǒng)

 

確定消除鐵和錳的臭氧系統(tǒng)的規(guī)模可以相當(dāng)直接。必須計(jì)算基本的臭氧需求，以確定氧化鐵和錳所需的臭氧量。請(qǐng)記住，水中的所有其他元素都可能與臭氧發(fā)生反應(yīng)并消耗一些臭氧。必須考慮其他潛在的反應(yīng)并將其輸入計(jì)算中。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們假設(shè)樣品水中只含有鐵和錳。

 

化學(xué)計(jì)量臭氧需求率包含在本文件的化學(xué)部分中。鐵含量為0.43毫克，錳含量為0.88毫克。

 

使用以下公式計(jì)算水中的臭氧劑量：

 

例如，如果每分鐘10加侖（GPM）的進(jìn)水含有3 ppm的鐵和0.5 ppm的錳，則將使用以下計(jì)算

 

3ppm鐵x 0.43 = 1.29ppm臭氧消耗量

 

0.5 ppm錳x 0.44 ppm臭氧消耗量

 

1.29 + 0.44 = 1.73 ppm總臭氧消耗量 

 

（3.78 * 60 * 10 GPM * 1.73 ppm）/ 1000 = 3.9克/小時(shí)的臭氧需求量

 

該計(jì)算提供了以克/小時(shí)（g / hr）為單位的必要臭氧，以氧化鐵和錳。可能需要額外的臭氧產(chǎn)生以克服系統(tǒng)低效率，水溫或其他因素。（這僅用于演示目的。）

 

額外的臭氧配方和方程式

 

摘要

 

用于鐵和錳氧化的臭氧可以很好地解決使用其他技術(shù)可能難以解決的問(wèn)題。臭氧可以非常容易和可靠地實(shí)施，無(wú)需大量維護(hù)或運(yùn)營(yíng)成本。但是，如果安裝不當(dāng)，臭氧也很難管理。鐵可以在不希望的位置從溶液中沉淀出來(lái)，并且即使在臭氧處理之后，錳也可以被過(guò)度氧化并通過(guò)過(guò)濾。此信息性文檔旨在提供一些有用的提示和有用的信息。如果您認(rèn)為臭氧可能是您的應(yīng)用的解決方案，請(qǐng)致電我們的辦公室并與我們的應(yīng)用工程師聯(lián)系，以幫助您設(shè)計(jì)適合您的解決方案。