O в†’ 8 MnO 2 + 2KOH (5)
Каталітичне дію оксиду марганцю настільки велике, що процес окислення заліза (II) завершується в шарі завантаження товщиною 10-15 см при фільтруванні знезалізнюють води зі швидкістю 10 м/год. Таким чином, на поверхні плівки відбувається окислення заліза (II), адсорбція його іонів і найдрібніших агрегатів гідроксиду заліза (III).
У міру фільтрування все нових і нових порцій води в складі плівки зменшується вміст оксиду MnO 2 і росте кількість оксиду Mn 2 O 3 . Окислювальна здатність плівки вичерпується при переважанні в її складі оксиду Mn 2 O 3 і блокуванні активної поверхні в результаті адсорбції сполук заліза. Зазначений метод знезалізнення доцільно використовувати при низьких значеннях рН води, невеликому вмісті сірководню та солей амонію [13].
Метод фільтрування через фільтруючу завантаження з каталітичним дією не отримав широкого поширення в нашій країні через відносно високу вартість хлориду марганцю і перманганату калію, необхідних для регенерації та приготування фільтруючого завантаження. Проте варіанти цього методу використовуються деякими фірмами з виробництва фільтрів для очищення води.
Наприклад, компанія В«ЕвроводаВ» (м. Мінськ, Партизанський пр-т, 144-38) рекламує фільтри з різними типами завантажень [9]. Завантаження Greensand (пісок з зеленокаменних порід) є сильним каталізатором окислення заліза і сірководню, не критична до рівня кислотно-лужного балансу (рН). Крім того, завантаження має величезний ресурс роботи, не втрачає свої розміри, не вимивається з фільтруючих систем. Одним з недоліків даної завантаження вважається необхідність періодичного відновлення марганцевокислим калієм.
Завантаження Pyrolox також є сильним каталізатором окислення розчиненого заліза, може працювати при низьких значеннях рН. Безсумнівна перевага цього завантаження це те, що її використання не вимагає застосування хімічних реагентів за винятком подачі невеликої кількості повітря в мережу перед фільтром.
Мультимедійна завантаження (кварцовий пісок високої чистоти і вугілля) за наявності невеликої кількості повітря успішно бореться не тільки з підвищеним вмістом заліза, але також з каламутністю, кольоровістю і запахом.
Компанія В«АмазонВ» (м. Мінськ, вул. Я.Коласа, 21) пропонує фільтри для знезалізнення та пом'якшення води, де робочим елементом є іонообмінні смоли [16].
Технологія приготування фірмових завантажень засекречена. Фірми мають свої В«ноу-хауВ», тому нам вдалося відшукати в літературі досить обмежені відомості про методики приготування завантажень з каталітичним дією.
Глава II. Експериментальна частина
1. Вивчення ефективності дії різних фільтруючих завантажень в процесі знезалізнення води
Для створення найпростішої установки знезалізнення води ми вибрали метод фільтрування через фільтруючу завантаження з каталітичним дією.
Пробні досліди проводили в малому масштабі, використовуючи як ємності для фільтрування краплинні воронки об'ємом 50 мл. Об'єм фільтруючого завантаження становив 30 мл. Робочим розчином був 0,0005 М розчин солі Мора, який готували безпосередньо перед експериментом щоб уникнути окислення заліза киснем повітря (методика приготування розчину дана в додатку 1). Розчин мав кислотність рН ~ 4-5 і містив 28 мг/л Fe 2 + , що приблизно в 100 разів перевищує ГДК (У питній воді ГДК 0,3 мг/л) і приблизно в 10 разів вище вмісту заліза в підземних джерелах (див. таблицю 1).
Наявність двох-і тривалентного заліза у воді після фільтрування визначали за допомогою крапельного аналізу (методика аналізу дана в додатку 2).
а) Отримання марганцевого каталізатора
Для отримання фільтруючого завантаження з каталітичним дією треба було вибрати спосіб формування каталітичного шару на носії. У літературі [8] передбачено такі реакції для отримання марганець (IV) оксиду: t
Mn (NO 3 ) 2 → MnO 2 + 2NO 2 ↑ (6)
2KMnO 4 + 3C 2 H 5 OH в†’ 2MnO 2 + 2H 2 O + 2KOH + 3CH 3 CHO (7)
2KMnO 4 + 3 MnSO 4 + 2H 2 O в†’ 2MnO 2 + K 2 SO 4 + 2H 2 SO 4 (8)
Перша реакція - розкладання марганець (II) нітрату (рівняння 6) - проводиться при сильному нагріванні і супроводжується виділенням токсичного газоподібного оксиду азоту (IV), з цих причин використання її в побутових умовах неприйнятно. У другій реакції - окислення етанолу - також утворюється токсичний продукт ацетальдегід (рівняння 7). Крім того, ми враховували, що використання етилового спирту для очищення води може викликати нерозуміння у пересічного споживача.
Таким чином, найбільш пр...
