Способ очистки воды от марганца

 

Изобретение относится к очистке воды для хозяйственных и питьевых целей и может найти применение, в частности, для очистки природных (подземных, поверхностных) и техногенных вод от марганца. Способ очистки воды от марганца заключается в пропускании ее через фильтрующую загрузку, причем в качестве фильтрующей загрузки используют марганцевую руду карбонатного типа, термически модифицированную при 400-600^oС в течение не менее 30 мин, которая одновременно является катализатором процесса окисления марганца до малорастворимого оксида марганца. Способ обеспечивает упрощение и удешевление очистки воды от марганца за счет исключения операции возобновления каталитических свойств фильтрующей загрузки химическими реагентами. 2 табл.

Предлагаемое изобретение относится к области очистки воды для хозяйственных и питьевых целей и может найти применение, в частности, для очистки природных (подземных, поверхностных) и техногенных вод от марганца.

Известен способ очистки грунтовой воды от марганца по а.с. СССР 1430361, С 02 F 1/64, опубл. в БИ 38 за 1988 г., включающий аэрацию, дегазацию, фильтрование через загрузку в две ступени с использованием в качестве загрузки щебня или гравия крупностью 3-10 мм, причем на второй ступени загрузку предварительно обрабатывают водой, содержащей двухвалентное железо, до потери напора в слое загрузки 1,0-1,5 м при скорости фильтрования 6-10 м/ч, а затем раствором силиката натрия до рН среды в загрузке 10,0-10,5.

К недостаткам указанного способа следует отнести необходимость периодической обработки загрузки второй ступени для восстановления ее каталитических свойств, так как этот процесс требует больших затрат воды, содержащей двухвалентное железо, и последующей ее утилизации, а также расхода химического реагента силиката натрия, для подачи которого на загрузку необходимы устройства для его приготовления и дозирования.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является способ очистки воды от марганца фильтрованием через загрузку, модифицированную оксидами марганца (Г.И.Николадзе, Водоснабжение. М. : Стройиздат. 1989 г., с.313), в котором используют загрузку, обработанную железным купоросом и перманганатом калия. Для закрепления образующейся пленки из гидроксида железа и оксида марганца на зернах фильтрующей загрузки последнюю дополнительно обрабатывают тринатрийфосфатом или сульфатом натрия. Недостаток указанного способа заключается в необходимости периодического возобновления каталитической пленки оксида марганца на загрузке, которая постепенно стирается за счет трения, то есть требуется периодический расход дорогостоящего реагента перманганата калия, а также железного купороса и тринатрийфосфата или сульфата натрия. Использование химических реагентов усложняет и удорожает процесс очистки воды.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является упрощение и удешевление очистки воды от марганца за счет исключения операции возобновления каталитических свойств фильтрующей загрузки с использованием химических реагентов.

Это достигается тем, что в способе очистки воды от марганца, заключающемся в пропускании ее через фильтрующую загрузку, согласно техническому решению в качестве фильтрующей загрузки используют марганцевую руду карбонатного типа, термически модифицированную при 400-600^oС в течение не менее 30 мин, которая одновременно является катализатором процесса окисления марганца до малорастворимого оксида марганца.

Такое решение позволяет использовать в качестве фильтрующей и каталитической загрузки в процессе очистки воды от марганца дешевый природный минерал, достаточно широко распространенный (на территории России 91,4% марганцевых руд составляют карбонатные формы).

Марганцевая руда, термически модифицированная при 400-600^oС, не теряет каталитических свойств в процессе эксплуатации, то есть не надо возобновлять эти свойства химическим или каким-либо другим способом. Температурный интервал 400-600^oС выбран как наиболее оптимальный для марганцевой руды карбонатного типа. При t^o<400С каталитические свойства проявляются еще очень слабо, а при t^o>600^oС практически не увеличиваются, что делает процесс дальнейшего модифицирования экономически нецелесообразным.

Прокаливание марганцевой руды осуществляют в течение не менее 30 мин. За этот период марганцевая руда карбонатного типа приобретает каталитические свойства по отношению к процессу окисления марганца до малорастворимого оксида. Но предпочтительным временем прокаливания является 30-60 мин, т. к. нарастание каталитических свойств проявляется наиболее полно за этот промежуток времени. Время прокаливания свыше 60 мин является экономически нецелесообразным.

Такая совокупность указанных признаков упрощает и удешевляет процесс очистки воды от марганца.

Сущность технического решения иллюстрируется пятью примерами конкретной реализации.

Марганцевую руду карбонатного типа (родохрозит) с содержанием марганца 28% измельчают до крупности 0,5-2,0 мм. Порцию руды оставляют без обработки (исходная), остальные четыре порции руды прокаливают в течение одного часа соответственно при разных температурах: 350, 400, 600 и 800^oС и помещают в пять фильтровальных колонок диаметром 18 мм. Высота фильтрующей загрузки в каждой из фильтровальных колонок 450 мм.

Водопроводную воду, содержащую 1 мг/л двухвалентного марганца, пропускают через фильтровальные колонки со скоростью 15 мл/мин (4-4,5 м/ч). В фильтратах периодически (4-5 раз в сутки) определяют содержание марганца. Один раз в сутки фильтровальные колонки отмывают обратным током воды в течение 2-3 минут для удаления накопившегося осадка оксидов марганца и газовой фазы.

Фильтровальные колонки отработали в непрерывном режиме 18 суток. Содержание марганца в фильтратах каждой из пяти фильтровальных колонок практически не изменялось в течение всего периода испытаний. Результаты испытаний представлены в таблице 1.

Из таблицы 1 видно, что оптимальной температурой для прокаливания марганцевой карбонатной руды с целью получения фильтрующей загрузки, обладающей каталитическим свойствами по отношению к процессу окисления марганца двухвалентного до малорастворимого оксида, является t^o=400-600^oС, так как при t^o= 350^oС содержание марганца в фильтрате выше нормативного (0,1 мг/л). Прокаливание при t^o>600^oС нецелесообразно, так как улучшения качества фильтрата не наблюдается.

Данные, представленные в таблице 2, показывают, что оптимальным временем для прокаливания фильтрующей загрузки является период 30-60 минут.

Таким образом, способ отличается простотой, термически модифицированная фильтрующая загрузка не требует химической или какой-либо другой регенерации каталитических свойств и обеспечивает нормативную концентрацию марганца (0,1 мг/л) в фильтрате. Предлагаемая для использования марганцевая руда карбонатного типа является дешевым и достаточно распространенным природным материалом.

Формула изобретения

Способ очистки воды от марганца, заключающийся в пропускании ее через фильтрующую загрузку, отличающийся тем, что в качестве фильтрующей загрузки используют марганцевую руду карбонатного типа, термически модифицированную при 400-600^oС в течение не менее 30 мин, которая одновременно является катализатором процесса окисления марганца до малорастворимого оксида марганца.

РИСУНКИ

Рисунок 1