ль можна дістати тільки в хімічній лабораторії. Основним критерієм відбору речовини-відновника була його загальнодоступність, а також відсутність психологічного відторгнення (хіміофобіі), так як це речовина повинна використовуватися населенням у процесі очищення питної води.
З доступних речовин на роль відновника годяться залізний купорос FeSO 4 В· 7H 2 O (продається в господарських магазинах), етиловий спирт З 2 Н 5 ВІН і аскорбінова кислота З 6 Н 8 Про 6 (вітамін С, продається в аптеці).
Ми вирішили, що використання залізного купоросу в процесі знезалізнення води викличе психологічне відторгнення у споживачів (Хоча в літературі описана робота установки [9], в якій використовується система «³дновник FeSO 4 - окислювач KMnO 4 В»). У реакції окислення етилового спирту перманганатом калію утворюється токсичний альдегід. В результаті наш вибір зупинився на аскорбінової кислоті.
Окислення аскорбінової кислоти перманганатом калію є багатостадійним і складним процесом [17] (див. додаток 7). Склад продуктів окислення залежить від умов реакції і кількісного співвідношення компонентів, але в кожному разі вони не токсичні для організму людини.
Ми проробили ряд дослідів, щоб підібрати оптимальне співвідношення між компонентами окислювально-відновної реакції.
При надлишку аскорбінової кислоти відбувається відновлення перманганату до двовалентного марганцю, при цьому розчин миттєво знебарвлюється. При нестачі відновника утворюється червоно-коричневий розчин K 2 MnO 4 . p> Дослідним шляхом ми встановили, що для утворення MnO 2 треба взяти розчини аскорбінки і марганцівки з однаковою масовою часткою, наприклад, 0,5% або 1%, і змішати їх у рівних об'ємних відносинах.
Процес окислення при цьому можна описати наступною схемою:
2H + + MnO 4 - + C 6 H 8 O 6 → C 6 H 6 O 6 + MnO 2 ↓ + 2H < sub> 2 O (9)
аскорбінова дегидроаскорбиновая
кислота кислота
Для формування на поверхні піску шару марганцевого каталізатора були використані різні технологічні прийоми: p> 1) послідовне пропускання розчинів через фільтруючу завантаження;
2) ретельне змішування сухого оксиду марганцю з піском;
3) змішування фільтруючого завантаження зі свежеполученной суспензією MnO 2 ;
4) послідовне додавання розчинів окислювача і відновника до піску з ретельним перемішуванням і відстоюванням. p> При будь-якому способі обробки пісок сильно темнів і ставав коричневим за рахунок утворення шару MnO 2 . При фільтруванні води в міру витрати оксиду марганцю пісок освітлюється. У момент проскакування в шарі піску було видно лише невеликі темні зони. Видаленню каталізатора з носія сприяла підвищена кислотність нашого робочого розчину (рН ~ 4-5), а також те, що залізо присутнє в сульфатної формі, а не в карбонатної формі, як у більшості підземних вододжерел. p> У очищеній воді рН підвищувався до 6, отже, частина кислоти витрачалася на розчинення відновлених оксидів марганцю.
Mn 2 O 3 + 6H + в†’ 2Mn 3 + + 3H 2 O (10)
або MnO + 2H + в†’ Mn 2 + + H 2 O (11)
У таблиці 3 представлені результати дослідів з використання завантажень на основі піску для очищення води від заліза.
З отриманих даних випливає, що технологічні прийоми формування каталітичного шару не впливають на ефективність роботи фільтруючих завантажень.
Обсяг очищеної води залежить від кількості оксиду марганцю, що знаходиться в фільтруючому шарі. За нашою оцінкою в завантаженнях на основі піску об'ємом 30 мл містилося приблизно 300 мг MnO 2, тобто в ~ 7 разів менше, ніж на катионите такого ж обсягу, тому і об'єм води, очищеної на піщаних фільтрах, був на порядок менше, ніж при використанні катіоніту.
Можна було б зробити висновок про доцільність застосування в якості фільтруючого завантаження чистого препарату MnO 2, однак ця речовина є дрібнодисперсним порошком, і для використання його в якості фільтруючого завантаження необхідно гранулювання оксиду або використання крупнодісперсного природного мінералу (піролюзит), щоб швидкість фільтрування була прийнятною для експерименту.
Таблиця 3. Очищення води шляхом фільтрування через завантаження на основі силікатної піску.
Фільтруюча завантаження об'ємом 30 мл
Об'єм фільтрованої води до проскакування Fe 3 +
Об'єм фільтрованої води до проскакування Fe 2 +
...
