УДАЛЕНИЕ МАРГАНЦА ИЗ ВОДЫ

В природных водах марганец присутствует в различных формах. Например, в подземных водах марганец встречается в основном в форме бикарбоната двухвалентного марганца, который  хорошо растворим в воде. В водах поверхностных источниках, марганец может находиться в виде сульфата марганца MnSO4 или в виде коллоидных органических соединений.

Чаще всего марганец в воде присутствует вместе с железом в разных количественных соотношениях.

В природных водах марганец присутствует в различных формах. Например, в подземных водах марганец встречается в основном в форме бикарбоната двухвалентного марганца, который  хорошо растворим в воде. В водах поверхностных источниках, марганец может находиться в виде сульфата марганца MnSO4 или в виде коллоидных органических соединений.

Чаще всего марганец в воде присутствует вместе с железом в разных количественных соотношениях.

По санитарным нормам в Украине в питьевой водопроводной воде содержание марганца допускается не более 0,05 мг/л. Вода с повышенным содержанием марганца не приятная на вкус. Такая вода может оставлять следы на сантехнике и создавать отложения на трубах. В производстве такая вода вредит технологическому и нагревательному оборудованию.

В природных условиях двухвалентный марганец, содержащийся в подземных водах, очень медленно окисляется растворенным в воде кислородом или другими окислителями. Окисление двухвалентного марганца растворенным в воде кислородом при рН воды менее 8 практически не происходит. Только при повышении рН воды более 8,5-9,0 происходит процесс сравнительно быстрого окисления марганца до состояния, когда его можно осадить или отфильтровывать в слое загрузки. При рН<7,5 даже в присутствии катализатора марганец, растворенный в воде, кислородом воздуха практически не окисляется.

Для удаления марганца в технологии промышленной водоподготовки применяют несколько методов. Вот некоторые из них:
  • Если у воды окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) низкий, повышают величину рН воды более 8,5 без применения сильных окислителей.
  • Применяют сильные окислители (перманганат калия, озон, хлореагенты и пр.) без коррекции рН;
  • Совместное применение сильных окислителей и повышения рН воды;

После создания необходимых условий окисленный марганец может быть отфильтрован, т.к. он переходит в нерастворимую форму и легко осаждается в слое фильтрующей загрузки;

В мире разработаны несколько технологий удаления марганца из воды.

Усиленная аэрация с последующим фильтрованием в напорных фильтрах.

Сначала при помощи вакуумно-эжекционного устройства удаляют растворенную свободную углекислоту, что позволяет повысить рН воды до 8-8,5 без использования реагентов. При этом происходит насыщение воды кислородом из воздуха. Далее вода подается на фильтр с зернистой загрузкой.

Данная технология может применяться для вод, в которых перманганатная окисляемость не превышает 9-9,5 мг/л, а также, в которых присутствует двухвалентное железо и его концентрация превышает концентрацию марганца в 7 и более раз. Наличие повышенных концентраций железа необходимо т.к. частицы трехвалентного железа, которые образуются при аэрации сорбируют двухвалентный марганец и каталитически его окисляют. Если в воде железа мало, то применяют дозирование железосодержащих веществ, например, железного купороса.

Окисление перманганатом калия.

Этот метод применим как для скважинных, так и для поверхностных вод. Суть метода заключается в том, что в воду дозируется раствор перманганата калия, при этом растворенный марганец окисляется до нерастворимого оксида марганца. Этот оксид в свою очередь имеет свойства сорбента и катализатора. За счет этого происходит деманганация воды уже при рН≤ 8,5, однако только при рН≥9,5 марганец удаляется из воды почти на 100%. Далее нерастворимые соединения марганца и железо отфильтровываются в слое фильтрующей загрузки.

Перманганат калия позволяет удалять из воды не только марганец, но и железо в различных его формах, а также снижать окисляемость, улучшить цвет и вкус воды.

Применение специализированных каталитических загрузок (например, МЖФ).

В промышленной водоподготовке применяется широкий спектр каталитических загрузок, которые предназначены удалять марганец из воды и которые имеют индивидуальные особенности использования и ограничения применения. Т.е. для обеспечения эффективности их работы необходимо создать специальные условия. В некоторых случаях это экономически оправдано, однако для более широкого использования целесообразно применять материалы менее «капризные» к качеству исходной воды, концентрации марганца, железа и свободного хлора.

В настоящее время искусственно созданы высокоэффективные пористые фильтрующие зернистые материалы (из осадочных пород, в состав которых входят кремний, алюминий, кальций, марганец и железо). Эти материалы содержат в порах зерна диоксид марганца (активный катализатор) и работают при низких значениях рН воды и высоких концентрациях в воде железа (более 20 мг/л) и марганца (более 2,0 мг/л).

Одним из таких материалов является загрузка МЖФ. Эта загрузка является высокоэффективным катализатором при окислении марганца и железа растворенными в воде окислителями (перманганатом калия, гипохлоритом натрия, кислородом или озоном).

Эта загрузка корректирует рН очищаемой воды, и на эффективность ее работы рН исходной воды практически не влияет.

Удаление марганца и железа происходит в загрузке даже при рН воды ниже 6,0, присутствии углекислоты и малой щелочности. В процессе очистки происходит практически полное удаление свободной углекислоты. Величина рН стабильно поддерживается в пределах 6,5-8,5.

Также, важным свойством загрузки МЖФ является отсутствие чувствительности к остаточному свободному хлору в воде.

Данная загрузка удаляет из воды сероводород и тяжелые металлы (хром, никель, цинк, свинец, бром, медь и пр.). Частично снижает содержание гуминовых и фульво-кислот. Она не « слёживается» в фильтре и обладает высокой грязеемкостью. При истирании каталитические свойства МЖФ не теряются, т.к. ее состав одинаков по всему объему гранулы.

Такую загрузку можно применять как в локальных системах очистки воды (в бытовых системах), так и промышленных станциях водоподготовки.