Фильтрующий материал для очистки воды от железа, марганца и сероводорода и способ его получения
Владельцы патента RU 2447922:
Учреждение Российской академии наук Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН (ИФПМ СО РАН) (RU)
Изобретение относится к области водоподготовки, а именно к очистке природных вод от железа, марганца и сероводорода, и может быть использовано для очистки скважинной воды. Фильтрующий материал содержит горелую породу, на поверхности которой образован каталитически активный слой, содержащий смесь оксидно-гидроксидных соединений марганца: гидроксида марганца Mn(OH)2 и оксидов марганца Mn2O3 и MnO2 при их массовом соотношении (1-0,5):(3-2):(6-5), соответственно. Способ получения фильтрующего материала осуществляют путем обработки горелой породы, по крайней мере, двумя растворами, содержащими соли марганца, первый из которых содержит соли двухвалентного марганца и сульфат натрия, а второй представляет собой раствор перманганата калия, причем перед обработкой раствором перманганата калия проводят обработку раствором щелочи, а на последней стадии осуществляют обработку раствором реагента, способствующего восстановлению марганца (VII) и образованию смеси оксидных соединений марганца на поверхности горелой породы. Изобретение обеспечивает получение материала, который одновременно удаляет железо, марганец и сероводород из воды. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 8 табл.
Изобретение относится к области водоподготовки питьевой воды, а именно к очистке природных вод от железа, марганца и сероводорода, и может быть использовано для очистки скважинной воды.
Россия, а в особенности такой регион как Западная Сибирь, располагает значительными запасами подземных вод, в которых в большом количестве содержатся железо, марганец и сероводород, что препятствует употреблению таких вод для питьевых нужд.
В соответствии с требованиями Санитарных Норм и Правил, ГОСТ 2.1.4.559-96 и рекомендациями Всемирной организации здравоохранения концентрация железа в воде не должна превышать 0,3 мг/л, марганца 0,1 мг/л, сероводорода 0,005 мг/л.
Наличие сероводорода в воде придает ей неприятный запах. Удаление сероводорода из воды может происходить как в результате окисления сероводорода кислородом воздуха, так и каталитическим разложением. При действии сильных окислителей сероводород окисляется до диоксида серы или до свободной серы, в зависимости от условий: pH раствора, температуры, концентрации окислителя.
В настоящее время широкое распространение для очистки природной воды получили фильтрующие среды на основе таких природных дисперсных материалов, как песок, антрацит, сульфоуголь, керамзит, пиролюзит, а также фильтрующие материалы, обработанные катализаторами, ускоряющими процессы окисления железа, марганца и сероводорода.
Наибольшее распространение получили фильтрующие загрузки с каталитическими свойствами: Manganese Greensand, МТМ и МЖФ.
Каталитические свойства вышеперечисленных загрузок обусловлены наличием на поверхности их основы (природных зернистых материалов) оксидов марганца. Механизм каталитического действия оксидов марганца основан на окислительно-восстановительных процессах соединений железа, марганца и сероводорода.
Для получения слоя высших оксидов марганца на поверхности природных дисперсных материалов, как правило, используют обработку раствором перманганата калия.
Greensand начал использоваться в США с 20-х годов прошлого века как природный цеолит для умягчения воды путем ионного обмена, a Manganese Greensand - с 50-х годов для удаления из воды железа, марганца и сероводорода.
Manganese Greensand - глауконитовый зеленый песок, являющийся природным песком, покрытый соединениями марганца [James A. Hunt. A Referevce quide for dealers. Water Conditioning and Purification, May 2001, p.34].
Технология изготовления Manganese Greensand включает предварительную обработку натриевого глауконита (Na2Z) раствором хлорида марганца:
Na2Z+MnCl2<->MnZ+2NaCl.
Растворенные в воде соединения двухвалентных железа и марганца окисляются при контакте с высшими оксидами марганца и задерживаются на поверхности зерен Manganese Greensand. Одновременно окисляется и сероводород до свободной серы. Удержанные примеси удаляются из наполнителя обратной промывкой.
МТМ - гранулированная фильтрующая среда с каталитическим покрытием из диоксида марганца MnO2. Данный наполнитель применяется для удаления из воды железа, марганца и сероводорода.
МЖФ - фильтрующий материал, являющийся продуктом переработки пород, содержащих доломит. Это пористый материал, состоящий из смеси оксидов и карбонатов кальция и магния, а также оксидов алюминия и кремния. В порах наполнителя закреплен каталитический компонент - диоксид марганца. МЖФ, действуя как катализатор, ускоряет процессы окисления кислородом воздуха как двухвалентных железа и марганца, сероводорода.
Недостатком вышеперечисленных материалов для удаления растворенных в воде солей марганца является необходимость предварительной обработки раствором перманганата калия перед эксплуатацией данных загрузок. Для восстановления их окислительной способности также необходимо использовать периодическую или непрерывную регенерацию раствором перманганата калия либо осуществлять его постоянное дозирование в воду.
Известен способ очистки воды от соединений марганца и железа [SU 1546435 A1]. Изобретение относится к очистке воды озонированием и может быть использовано при очистке природных и сточных вод от железа и марганца. Целью изобретения является повышение степени очистки, увеличение длительности фильтроцикла, сокращение расхода озона. Для осуществления способа исходную воду озонируют в режиме, обеспечивающем остаточную концентрацию озона 0,3-0,5 мг/л и фильтруют через зернистую загрузку, затем на загрузку подают неозонированную воду. В качестве фильтрующей загрузки используют состав, состоящий из носителя (керамзит, или цеолит, или кварцевый песок) - 94-98% и гидроксида марганца (IV) - 2-6 мас.%.
Недостатком данной фильтрующей загрузки является то, что на поверхности природного материала нанесен только гидроксид марганца (IV). Такой слой обеспечивает очистку воды только в присутствии озона, поскольку только в этом случае происходит образование оксидов марганца из гидроксида.
Известен фильтр [JP 11128742 A], содержащий фильтрующую среду, представляющую собой пористый носитель и каталитический слой, состоящий, главным образом, из гидрата оксида марганца. Данная фильтрующая среда обладает теми же недостатками, что и предыдущий аналог.
В качестве прототипа для материала и способа выбран фильтрующий материал для очистки воды от марганца и железа [RU 2275335 C2], содержащий в качестве основы зернистый материал природного происхождения, при этом на его поверхности образован каталитически активный слой, состоящий из смеси оксидов MnO, Mn2O3 и MnO2 при их массовом соотношении, соответственно равном (5-6):(3-2):(2-1). В прототипе заявлен также способ получения фильтрующего материала для очистки воды от марганца и железа, в котором зернистый материал природного происхождения подвергают обработке раствором модифицирующего реагента, содержащего соли марганца, при этом обработку осуществляют последовательно двумя реагентами, содержащими ионы марганца, при этом сначала осуществляют обработку материала раствором, содержащим соли двухвалентного марганца, а затем раствором перманганата калия и дополнительно осуществляют обработку раствором реагента, способствующим восстановлению марганца (VII) и образованию смеси оксидных соединений марганца на поверхности зернистого материала.
Данный материал не позволяет осуществлять эффективное удаление сероводорода из воды.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка фильтрующего материала на основе природных материалов, так называемых фильтрующих зернистых загрузок с каталитически активным слоем на основе оксидно-гидроксидных соединений марганца.
Технический результат - одновременное эффективное окисление железа, марганца и окислительно-восстановительное разложение сероводорода.
Поставленная задача достигается тем, что, как и известный, предлагаемый фильтрующий материал для очистки воды от железа, марганца и сероводорода содержит в качестве основы зернистый материал природного происхождения, а именно горелую породу.
Новым является то, что на поверхности основы образован каталитически активный слой, содержащий смесь оксидно-гидроксидных соединений марганца: гидроксида марганца Mn(OH)2 и оксидов марганца Mn2O3 и MnO2.
При этом массовое соотношение гидроксида марганца Mn(OH)2 и оксидов марганца Mn2O3 и MnO2 в смеси соответственно равно (1-0,5):(3-2):(6-5).
Поставленная задача достигается также тем, что, как и в известном, в предлагаемом способе получения фильтрующего материала для очистки воды от железа, марганца и сероводорода горелую породу подвергают обработке последовательно, по крайней мере, двумя растворами, содержащими соли марганца, при этом сначала осуществляют обработку горелой породы в растворе, содержащем соли двухвалентного марганца, а затем раствором перманганата калия и дополнительно осуществляют обработку раствором реагента, способствующего восстановлению марганца (VII) и образованию смеси оксидных соединений марганца на поверхности зернистого материала.
Новым является то, что первый раствор дополнительно содержит соли натрия, при этом перед обработкой раствором перманганата калия горелую породу обрабатывают раствором щелочи. В качестве раствора щелочи используют NaOH и/или KOH.
Кроме того, в качестве первого раствора используют смесь растворов солей марганца двухлористого (MnCl2) и сульфата натрия: (Na2SO4) при следующих их концентрациях, г/л:
| марганец двухлористый | 15-25 |
| сульфат натрия | 20-10 |
В качестве раствора щелочи используют NaOH в концентрации 6-10 г/л.
Кроме того, восстановление перманганата марганца осуществляют обработкой материала в растворе 0,1-2,0% сульфита натрия.
Предлагаемый в данном изобретении способ обработки фильтрующей зернистой загрузки, в качестве которой использована горелая порода (природный дисперсный материал с размером зерна от 0,1 мм до 40 мм), модифицирующими реагентами, содержащими как соединения марганца разной валентности, так и дополнительными реагентами, позволяет получить на ее поверхности комплекс не только оксидных соединений марганца, но и дополнительно гидроксидное соединение марганца.
При реализации предлагаемого в настоящем изобретении способа на поверхности фильтрующей зернистой загрузки, в качестве которой выбрана горелая порода, получали смесь, состоящую из гидрооксида марганца Mn(OH)2 и оксидов марганца Mn2O3, MnO2.
Экспериментально было установлено, что для удаления сероводорода необходимо более высокое общее содержание оксидов и гидроксидов марганца на поверхности горелой породы. Сорбционная способность такой природной формы, как горелая порода, в основном кальциевая, и она значительно ниже, чем натриевая. Наличие солей натрия (Na2SO4) при обработке загрузки (горелой породы) в растворе соли двухвалентного марганца приводит к увеличению сорбционной емкости горелой породы. Для получения образцов с одинаковой степенью замещения обменных катионов на ионы Mn2+ для горелой породы требуются растворы в 3-5 раз более концентрированные, чем для Na-формы (внесение Na в горелую породу позволяет получить большее количество вышеупомянутых соединений Mn на ее поверхности). Комплекс данных соединений обусловливает высокую каталитическую активность загрузки по отношению к растворенным в воде железу, марганцу и сероводороду.
Процесс образования в заявляемом способе гидроксида марганца на горелой породе можно рассматривать в соответствии со следующими двумя механизмами:
I. Уравнения сорбции Na2SO4 и MnCl2 поверхностью горелой породы с участием NaOH:
СаС(горелая порода)+Mn2+→MnC+Ca2+
NaC+Mn2+→MnC+Na+
MnC+NaOH→Mn(OH)2+NaC
II. И второй механизм - механизм непосредственного химического взаимодействия реагентов:
MnCl2+NaOH→Mn(OH)2+NaCl
Появление, по сравнению с прототипом, в каталитическом слое гидроксида марганца способствует более эффективному разложению сероводорода при сохранении каталитической активности по отношению к различным соединениям железа и марганца, растворенным в воде.
Полученный комплекс оксидно-гидроксидных соединений марганца на поверхности фильтрующей загрузки вступает во взаимодействие с соединениями железа, растворенными в воде, с образованием нерастворимых соединений, которые осаждаются на поверхности загрузки. Кислород, растворенный в воде, адсорбируется на поверхности загрузки, затем он вступает во взаимодействие с ионами марганца, растворенными в воде, с образованием соответствующих оксидов.
В воде раствор сернистого водорода H2S - сероводородная двухосновная слабая кислота. Кислоты, как известно, реагируют с основаниями, основными оксидами и солями, в нашем случае с Mn(OH)2. Увеличение эффективности очистки воды от сероводорода происходит за счет нижеприведенных химических реакций:
H2S+Mn(OH)2→Mn(HS)2+H2O
Mn(HS)2+Mn(OH)2→MnO2+S+H2O
Таким образом, сероводород окисляется до элементарной серы.
В качестве основы (фильтрующей зернистой загрузки) в данном изобретении предлагается использование такого природного зернистого материала, как «горелая порода», которая разрешена к применению и имеет гигиеническое заключение о пригодности для питьевых нужд.
В заявляемом способе на первом этапе загрузка подвергается обработке раствором соли двухвалентного марганца и сульфата натрия с целью осаждения на поверхности загрузки ионов двухвалентного марганца и гидроксида марганца. На втором этапе производится обработка загрузки раствором перманганата калия с целью замещения ионов двухвалентного марганца на ионы семивалентного марганца. Перед обработкой раствором пермагнаната калия осуществляют обработку горелой породы раствором щелочи NaOH и/или KOH. Восстановление ионов семивалентного марганца производят на третьем этапе обработкой загрузки сульфитом натрия, что приводит к образованию комплекса оксидно-гидроксидных соединений марганца. Обработка загрузки раствором сульфита натрия также способствует закреплению этих соединений на поверхности.
Обработка фильтрующей загрузки может производиться несколько часов, что определяется природой и дисперсностью фильтрующей среды. Обработку растворами рекомендуется сопровождать барботажем или перемешиванием фильтрующей среды для более полного осаждения реактивов в порах.
В дальнейшем изобретение поясняется примерами получения фильтрующей среды на основе такого природного материала, как горелая порода, и примеров использования его для очистки воды от железа, марганца и сероводорода.
Природный материал - «горелая порода» фракцией 0,8-2,0 мм (Киселевское месторождение Кемеровской области), промывали для удаления пыли и мелких дисперсных частиц.
Подготовленную таким образом «горелую породу» обрабатывали 3,5% раствором смеси солей двухвалентного марганца и сульфата натрия, затем обрабатывали 0,8% раствором щелочи (NaOH), а затем 4,0% раствором перманганата калия. Окончательно загрузку обрабатывали 1,5% раствором сульфита натрия.
Во время обработки осуществляли поддув воздуха, перемешивание и прокачивание растворов через загрузку.
В таблице 1 приведены примеры получения фильтрующего материала с заявляемым каталитически активным слоем при различных значениях концентраций реактивов.
Во всех случаях получали слой, содержащий оксидно-гидроксидные соединения марганца, но с различной интенсивностью окрашивания в зависимости от количества осажденных оксидно-гидроксидных соединений, мас.%:
| Таблица 1 | |||
| Наименование | Концентрация, г/л | ||
| пример 1 | пример 2 | пример 3 | |
| марганец двухлористый | 15 | 20 | 25 |
| натрий сернокислый | 20 | 15 | 10 |
| натр едкий | 6 | 8 | 10 |
| калий марганцовокислый | 30 | 40 | 50 |
| натрий серноватистокислый | 10 | 15 | 20 |
| соотношение Mn(OH)2:Mn2O3:MnO2 | 0,5:2: 5 | 0,7: 2,5: 5,5 | 1:3:6 |
| интенсивность окрашивания | светло-бежевый с рыжеватым оттенком | коричневый с рыжеватым оттенком | темно-коричневый с рыжеватым оттенком |
Пример I. Интенсивность окрашивания - светло-бежевый с рыжеватым оттенком; каталитически активный слой состоит из Mn(ОН)2, Mn2O3, MnO2, при весовом соотношении (0,5:2:5).
Пример 2. Интенсивность окрашивания - коричневый с рыжеватым оттенком состоит из Mn(OH)2, Mn2O3, MnO2 при весовом соотношении (0,7:2,5:5,5).
Пример 3. Интенсивность окрашивания - темно-коричневый с рыжеватым оттенком состоит из Mn(ОН)2, Mn2O3, MnO3 при весовом соотношении (1:3:6).
Содержание смеси оксидно-гидроксидных соединений марганца составляет 0,8-1,2% от веса основы для всех примеров.
Были проведены сравнительные лабораторные исследования процессов сорбции сульфид-ионов на фильтрующем материале, полученном по прототипу и предлагаемому способу.
Исследования проводились в статических условиях. Модельные растворы готовили разбавлением основного раствора S2- концентрации 100 мг/л, приготовленного из ГСО состава сульфид-ионов 1000 мг/л. Фильтрующий материал массой 0,2000 г помещали в сухую коническую колбу со шлифом объемом 250 мл, добавляли туда 100,0 мл модельного раствора (соотношение фильтрующий материал: раствор = 1:500), перемешивали на универсальной вибрационной машине THYS 2 (Германия) в течение 60 мин, затем отделяли раствор декантацией и определяли массовую концентрацию S2- по РД 52.24.450-95 экстракционно-фотометрическим методом с N,N-диметил-п-фенилендиамином на спектрофотометре ПЭ-5400в (НПО «Экрос», Россия). Проводили 2 параллельных измерения. Равновесную концентрацию сульфид-ионов определяли по результатам «холостого» опыта - модельного раствора той же концентрации, но без фильтрующего материала для учета потерь S2- вследствие улетучивания сероводорода.
Рассчитывали статическую обменную емкость по уравнению:
COE=Vраств.(Cравн..-Cкон.)/mсорб., мг/г
| Таблица 2 | ||||||
| N | CS -2 исх., мг/л | CS -2 равн., мг/л | Фильтрующий материал по прототипу | Предлагаемый фильтрующий материал | ||
| CS -2 кон, мг/л | СОЕ, мг/г | CS -2 кон, мг/л | СОЕ, мг/г | |||
| 1 | 0,10 | 0,015 | 0,011 | 0,002 | 0,007 | 0,004 |
| 2 | 0,30 | 0,20 | 0,13 | 0,035 | 0,011 | 0,0945 |
| 3 | 0,40 | 0,37 | 0,22 | 0,0775 | 0,012 | 0,178 |
| 4 | 0,80 | 0,69 | 0,38 | 0,154 | 0,024 | 0,333 |
| 5 | 1,0 | 0,90 | 0,57 | 0,164 | 0,036 | 0,431 |
| 6 | 1,2 | 1,17 | 0,78 | 0,195 | 0,097 | 0,536 |
Из таблицы 2 следует, что концентрация сероводорода после сорбции на предлагаемом фильтрующем материале меньше, чем после сорбции на материале-прототипе в 10-20. Статическая обменная емкость предлагаемого фильтрующего материала больше соответствующего показателя у материала по прототипу в 2-2,7 раза.
Ниже приведены сравнительные результаты эксплуатационных испытаний проб скважинной воды предприятия ООО "Мажор+" (г.Томск), скважинной воды ул.Нижне-Луговая (г.Томск) и скважинной воды ул.Вавилова, 4, (пос.Кисловка, Томский район) до и после очистки воды с использованием предлагаемого материала, полученного по примеру 3.
| Таблица 3 | |||||
| Проба воды до очистки. ООО "Мажор +", г.Томск | |||||
| № п/п | Определяемый элемент | Результат анализа, мг/л | ПДК, мг/л СанПин 2.1.1074-01 | Погрешность анализа, % | НД на методику анализа |
| 1 | pH | 6,65 | 6-9 | ±0,2 | ПНДФ 14.1:2:4.121 |
| 2 | железо общее | 67 | 0,3 | ±25 | ГОСТ 4011 |
| 3 | марганец (II) | 2,4 | 0,1 | ±25 | ГОСТ 4974 |
| 4 | перманганатная окисляемость | 8,5 мг О/л | 5,0 мг О/л | ±30 | ПНДФ 14.1:2:4.154 |
| 5 | сероводород | 0,52 | 0,005 | ±25 | РД 52.24.45 |
| Таблица 4 | |||||
| Проба воды после очистки. ООО "Мажор +", г.Томск | |||||
| № п/п | Определяемый элемент | Результат анализа, мг/л | ПДК, мг/л СанПин 2.1.1074-01 | Погрешность анализа, % | НД на методику анализа |
| 1 | pH | 6,65 | 6-9 | ±0,2 | ПНДФ 14.1:2:4.121 |
| 2 | железо общее | менее 0,05 | 0,3 | ±25 | ГОСТ 4011 |
| 3 | марганец (II) | 0,04 | 0,1 | ±25 | ГОСТ 4974 |
| 4 | перманганатная окисляемость | 0,6 мг О/л | 5,0 мг О/л | ±30 | ПНДФ 14.1:2:4.154 |
| 5 | сероводород | 0,002 | 0,005 | ±25 | РД 52.24.45 |
| Таблица 5 | |||||
| Проба скважинной воды до очистки. Томский район, пос.Кисловка, ул.Вавилова, 4 | |||||
| № п/п | Определяемый элемент | Результат анализа, мг/л | ПДК, мг/л СанПин 2.1.1074-01 | Погрешность анализа, % | НД на методику анализа |
| 1 | pH | 7,65 | 6-9 | ±0,2 | ПНДФ 14.1:2:4.121 |
| 2 | железо общее | 1,5 | 0,3 | ±25 | ГОСТ 4011 |
| 3 | марганец (II) | 0,04 | 0,1 | ±25 | ГОСТ 4974 |
| 4 | перманганатная окисляемость | 3,6 мг О/л | 5,0 мг О/л | ±30 | ПНДФ 14.1:2:4.154 |
| 5 | сероводород | 0,21 | 0,005 | ±25 | РД 52.24.45 |
| Таблица 6 | |||||
| Проба воды после очистки. Томский район, пос.Кисловка, ул.Вавилова 4 | |||||
| № п/п | Определяемый элемент | Результат анализа, мг/л | ПДК, мг/л СанПин 2.1.1074-01 | Погрешность анализа, % | НД на методику анализа |
| 1 | pH | 7,67 | 6-9 | ±0,2 | ПНДФ 14.1:2:4.121 |
| 2 | железо общее | 0,1 | 0,3 | ±25 | ГОСТ 4011 |
| 3 | марганец (II) | 0,04 | 0,1 | ±25 | ГОСТ 4974 |
| 4 | перманганатная окисляемость | 0,6 мг О/л | 5,0 мг О/л | ±30 | ПНДФ 14.1:2:4.154 |
| 5 | сероводород | 0,004 | 0,005 | ±25 | РД 52.24.45 |
| Таблица 7 | |||||
| Проба скважинной воды до очистки г.Томск, ул.Нижне-Луговая | |||||
| № п/п | Определяемый элемент | Результат анализа, мг/л | ПДК, мг/л СанПин 2.1.1074-01 | Погрешность анализа, % | НД на методику анализа |
| 1 | pH | 6,45 ед. рН | 6-9 | ±0,2 | ПНДФ 14.1:2:4.121 |
| 2 | железо общее | 16,5 | 0,3 | ±25 | ГОСТ 4011 |
| 3 | марганец (II) | 9,6 | 0,1 | ±25 | ГОСТ 4974 |
| 4 | перманганатная окисляемость | 3,6 мг О/л | 5,0 мг О/л | ±30 | ПНДФ 14.1:2:4.154 |
| 5 | сероводород | 0,23 | 0,005 | ±25 | РД 52.24.45 |
| Таблица 8 | |||||
| Проба скважинной воды после очистки, г.Томск, ул.Нижне-Луговая | |||||
| № п/п | Определяемый элемент | Результат анализа, мг/л | ПДК, мг/л СанПин 2.1.1074-01 | Погрешность анализа, % | НД на методику анализа |
| 1 | pH | 7,10 ед. рН | 6-9 | ±0,2 | ПНДФ 14.1:2:4.121 |
| 2 | железо общее | 0,18 | 0,3 | ±25 | ГОСТ 4011 |
| 3 | марганец (II) | 0,03 | 0,1 | ±25 | ГОСТ 4974 |
| 4 | перманганатная окисляемость | 1,02 мг О/л | 5,0 мг О/л | ±30 | ПНДФ 14.1:2:4.154 |
| 5 | сероводород | 0,003 | 0,005 | ±25 | РД 52.24.45 |
Анализы воды выполнялись в соответствии с нормативной документацией:
ГОСТ 2761-84 Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора.
ГОСТ 4011-72 Вода питьевая. Методы измерения массовой концентрации общего железа.
ГОСТ 4974-72 Вода питьевая. Методы измерения массовой концентрации марганца.
ГОСТ Р 51232-98 Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества.
ПНДФ 14.1:2:4.121-97 Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерения pH в водах потенциометрическим методом (изм. 1-2001 г.)
ПНДФ 14.1:2:4.154-99 (издание 2004 г.) Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерения перманганатной окисляемости в пробах питьевых, природных и сточных вод.
РД 52.24.450-95 Методические указания. Методика выполнения измерений массовой концентрации сероводорода и сульфидов в водах фотометрическим методом с
N,N-диметил-п-фенилендиамином.
Преимуществом предлагаемого материала, по сравнению с существующими на сегодняшний день на рынке фильтрующими материалами для комплексной очистки воды от железа, марганца и сероводорода, например Manganese Greensand, МТМ и МЖФ, являются:
- отсутствует необходимость предварительной обработки такими сильными окислителями, как перманганат калия, озон или гипосульфит натрия;
- по сравнению с МЖФ материал имеет прочную основу, не слеживается и не разрушается в воде при его длительной эксплуатации;
- технология получения материала является импортозамещающей, что отражается, соответственно, на его цене;
- материал эффективно удаляет железо, марганец и сероводород из скважинной воды;
- десятикратное увеличение разложения сероводорода на предлагаемом фильтрующем материале по сравнению с фильтрующем материалом по прототипу.
1. Фильтрующий материал для очистки воды от железа, марганца и сероводорода, содержащий в качестве основы горелую породу, отличающийся тем, что на поверхности основы образован каталитически активный слой, содержащий смесь оксидно-гидроксидных соединений марганца: гидроксида марганца Mn(OH)2 и оксидов марганца Mn2O3 и MnO2 при их массовом соотношении, соответственно равном (1-0,5):(3-2):(6-5).
2. Способ получения фильтрующего материала для очистки воды от железа, марганца и сероводорода по п.1, в котором горелую породу подвергают обработке последовательно, по крайней мере, двумя растворами, содержащими соли марганца, сначала осуществляют обработку горелой породы в растворе, содержащем соли двухвалентного марганца, а затем раствором перманганата калия, и дополнительно осуществляют обработку раствором реагента, способствующего восстановлению марганца (VII) и образованию смеси оксидных соединений марганца на поверхности горелой породы, причем первый раствор дополнительно содержит соли натрия, при этом перед обработкой раствором перманганата калия горелую породу обрабатывают раствором щелочи NaOH и/или KOH.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве первого раствора используют смесь растворов солей марганца двухлористого (MnCl2) и сульфата натрия (Na2SO4) при следующих их концентрациях, г/л:
| марганец двухлористый | 15-25 |
| сульфат натрия | 20-10 |
4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что в качестве раствора щелочи используют NaOH в концентрации 6-10 г/л.
5. Способ по п.2, отличающийся тем, что восстановление перманганата марганца осуществляют обработкой горелой породы в растворе 0,1-2,0% сульфита натрия.
