Содержание
Удаление железа и марганца из воды
Описание процесса деманганации с точки зрения химии
Под землей марганец представляет собой хорошо растворимую соль, его состояние при этом двухвалентное (Mn2+). Чтобы избавиться от марганца в воде, надо сделать так, чтобы он стал нерастворимым. Для этого достаточно преобразовать его в III или IV- валентную форму, для этого элемент окисляют. После такого воздействия марганец гидролизуется, причем во время процесса образуются гидроксиды марганца с различной валентностью (3 и 4), практически не растворяющиеся в воде.
Четырехвалентный гидроксид марганца после оседания на зернистом наполнителе фильтра становится катализатором, он способствует ускорению окислительного процесса двухвалентного марганца с участием растворенного кислорода.
Чтобы избавление от марганца методом окисления при помощи кислорода было эффективным, уровень рН должен находиться в пределах 9,5-10,0. При использовании перманганата калия, хлора, а также его производных (гипохлорита натрия) или же применении озона процесс деманганации может проходить и при меньшем значении рН (8,0-8,5).
Чтобы окислить 1 мг растворенного в воде марганца, понадобится 0,291 мг кислорода. Один из самых сильных окислителей, озон, может быть эффективным при широком диапазоне значений рН.
Методы деманганации
Один из самых распространенных методов – проведение глубокой аэрации с последующей фильтрацией. На первой стадии обработки воде из нее под вакуумом выделяют свободную углекислоты, таким образом удается повысить уровень рН до значения 8.0-8,5. Традиционно применяют вакуумно-эжекционное оборудование, в котором производится диспергирование воды, а затем она обогащается кислородом. После этого вода фильтруется с применением зернистого наполнителя, к примеру, кварцевого песка.
Такой метод может применяться, если перманганатная окисляемость начальной воды не превышает 9,5 мгО/л. Кроме того, обязательно наличие двухвалентного железа, во время окисления которого выделяется гидроксид железа, впитывающий двухвалентный марганец и окисляющий его. При этом следует соблюдать соотношение между двухвалентными железом и марганцем 1:7.
Если это условия не выполняется, в воду следует добавить железный купорос (сульфат железа).
Избавиться от марганца можно при помощи перманганата калия. Этот способ подходит для очищения как поверхностных вод, так и для грунтовых. Когда в воду добавляют перманганат калия, происходит окисление растворенного марганца, при этом образуется малорастворимый оксид этого элемента. Он оседает вниз, имеет при этом хлопьеобразное состояние, обладает высокой удельной поверхностью, приблизительно 300 кв. м на 1 г вещества, благодаря чему ему свойственны высокие свойства впитывания. Этот осадок – отличный катализатор, в его присутствии возможна демангация при значении рН 8,5. С целью избавления от 1 мг двухвалентного марганца придется затратить 1,92 мг реагента (перманганата калия).
Ранее уже говорилось о том, что с помощью перманганата калия можно удалить не только марганец, но и различные формы железа. Одновременно исчезают запахи и улучшается вкус воды (благодаря сорбции).
Практическими опытами было установлено оптимальное соотношения для избавления от марганца с использованием перманганата калия, на каждый 1 мг марганца следует брать 2 мг перманганата калия.
При такой пропорции окислится около 97% двухвалентного марганца.
Следующий этап очистки воды – введение в нее коагулянта, это нужно для выведения продуктов окисления, а также элементов, находящихся в воде в виде взвеси. После коагуляции вода подвергается фильтрации с применением песчаного наполнителя. Также может использоваться ультрафильтрующее оборудование. Если от марганца потребовалось очистить грунтовые воды, следует одновременно с перманганатом калия добавлять в них кремниевую кислоту (активированную), в количестве 3-4 мг/л, также можно использовать флокулянты. Тогда хлопья марганца будут крупнее.
Каталитическое окисление марганца
Подобно процессу обезжелезивания при избавлении от марганца во время остановки его оксидов на поверхности зернистой фильтрующей загрузки происходит катализация окисления марганца растворенным кислородом. Если фильтруется вода после аэрации (по потребности и подщелачивания), на зернах песчаного наполнителя может оседать слой гидроксида четырехвалентного марганца.
Ионы двухвалентного марганца впитываются поверхностью гидроксида марганца, затем происходит процесс гидролизации, во время которого получается Mn2O3, затем он окисляется и снова становится четырехвалентным Mn(OH)4. В результате вновь может участвовать в реакции каталитического окисления. При этом его расход практически нулевой.
Фильтрация посредством модифицированного наполнителя
С целью увеличения срока использования фильтрующего наполнителя благодаря образованию на нем пленки катализатора, состоящей из оксида марганца и гидроксидов железа, а также для снижения затрат перманганата калия можно использовать еще один способ. Суть его в том, что перед фильтрацией через наполнитель пропускают железный купорос в растворенном состоянии снизу вверх и перманганат калия. После этой манипуляции загрузка подвергается воздействию сульфита натрия (Na2SO3) и тринатрийфосфата (Na3PO4). Исходная вода подается сверху, скорость ее фильтрации равна 8-10 м/ч. Для создания каталитической пленки можно также использовать хлорид марганца (0,5% раствор) и перманганат калия, пропускаемые через наполнитель фильтра.
Применение реагентов-окислителей
На скорость окисления марганца хлором, диоксидом хлора, гипохлоритом натрия, озоном влияет показатель рН. Если добавляется гипохлорит натрия или хлор, достаточно полный эффект окислительной реакции можно будет наблюдать при рН не меньше 8,0-8,5 при длительности взаимодействия между водой и окислителем 60-90 минут. Чаще всего исходную воду приходится подщелачивать, эта необходимость возникает при использовании в качестве окислителя кислорода и при рН меньше 7.
Согласно стехиометрии, чтобы окислить двухвалентный марганец до четырехвалентного, понадобится 1,3 мг реагента на 1 мг марганца. Но это теоретические сведения, практические дозы обычно намного выше.
Гораздо эффективнее обрабатывать воду диоксидом хлора или озоном. Окисление марганца в таком случае отнимает всего 10-15 минут при условии, что параметр рН равен 6,5-7,0. По стехиометрии порция озона должна составлять 1,45 мг (диоксида хлора 1,35 мг) на 1 мг двухвалентного марганца.
Следует учесть, что в процессе озонирования озон разлагается оксидами марганца, из-за чего его порция должна быть больше, чем указано в теоретических расчетах.
Приведенные выше дозы окислителей (перманганата калия, оксида хлора и озона) взяты из книжек. На практике дозировка зависит от рН воды, времени воздействия окислителей на воду, соединений, образующихся в процессе окисления, наличия органических веществ, используемого оборудования. Чаще всего их необходимо брать больше, чем получается из теоретических расчетов: перманганата калия – в 1-6 раз; оксида хлора – в 1,5-10 раз, озона – в 1,5-5 раз.
Избавиться от марганца можно также способом ионного обмена. Для этого проводится натриевое или водородное катионирование. Метод хорош в тех случаях, когда надо не только избавиться от избытка железа и марганца, но и смягчить воду.
Три опыта с марганцовкой — tavika.ru
для детей | опыты | химия | эксперименты
АвторТатьяна Пироженко
Продолжаем наши “Химические опыты с лекарствами из аптечки“.
Следующее наше “подопытное” вещество – марганцовка. Это бытовое название. А химики называют это вещество перманганат калия или марганцовокислый калий, калиевая соль марганцовой кислоты. Химическая формула KMnO4
Раньше она свободно продавалась в аптеках. И лично мы для опытов пользуемся еще чуть ли не советской баночкой с порошком. Ведь для приготовления растворов его нужно совсем чуть-чуть, буквально несколько кристалликов!
Сейчас марганцовку в аптеке не продают, но ее можно купить в садоводческих магазинах как средство борьбы с болезнями растений.
Почему она оказалась у нас в аптечке?
Дело в том, что марганцовка – прекрасное антисептическое средство. Несколько капель раствора марганцовки можно добавить в воду в аквариуме, чтобы избавиться от его цветения и вылечить рыб от грибковых заболеваний. А еще ею можно обеззаразить почву перед посадкой растений, удобрить землю, замочить в растворе семена или опрыскать растения против грибковых и бактериальных болезней.
Да и многие люди продолжают ею лечиться.
Но мы народные рецепты пробовать на себе не будем, а лучше поэкспериментируем с химическими веществами 🙂
К тому же помните, что марганцовка – сильный окислитель. Очень сильный!
Поэтому будьте с ней осторожны!
Реакции с большинством восстановителей (сахарозой, танинами, глицерином и многими другими) происходит так бурно, что идет нагрев, возможно самовозгорание и даже взрыв! При соприкосновении с соляной кислотой тоже будет взрыв.
И еще – очень опасно растирание сухого перманганата калия с органическими веществами и порошками активных металлов и неметаллов (кальцием, алюминием, магнием, фосфором, серой и др.). Тоже может все взорваться.
Понимаете теперь, почему марганцовку перестали продавать в аптеках?
Так что объясните это старшим детям, если они уже самостоятельно пользуются набором типа “Юный химик”. Там есть и перманганат калия, и разные кислоты, и порошки. Напомните им, что не понимая сути химических реакции и не зная пропорций НЕЛЬЗЯ бездумно смешивать все подряд!
Но те опыты, которые я привела в этом посте, совершенно безопасны.
Их запросто можно делать вместе с детьми. Конечно, соблюдая при этом технику безопасности.
Опыт 13. Марганцовка и свет
Понадобится:
- розовый раствор марганцовки – 0,5 стакана воды и кристаллы марганцовки на кончике ножа.
Ход эксперимента:
1. Налейте немного раствора в два одинаковых чистых прозрачных стакана или пробирки.
2. Одну поставьте в темный шкаф для последующего сравнения.
3. А второй поставьте на яркий солнечный свет.
4. Через 3-4 дня достаньте раствор из шкафа и сравните его цвет со второй половиной.
Результат: Примерно на третьи сутки раствор, который был на свету, приобретет буро-оранжевый цвет. А раствор, который стоял в темноте, останется розовым.
Объяснение: Водный раствор перманганата калия очень неустойчив. Под действием солнечных лучей он разложился с образованием бурого осадка диоксида марганца. Свет только ускорил реакцию – постепенно разложится и станет оранжевой и вторая половина раствора.
Если хотите на это посмотреть, оставьте марганцовку стоять в шкафу еще несколько дней.
Опыт 14. Марганцовка, меняющая цвет от “Крота”
Понадобится:
- раствор марганцовки из прошлого опыта
- гидроксид натрия (едкий натр – средство для прочистки труб “Крот”)
- чистый стакан
Ход эксперимента:
1. Налейте в чистый стакан раствор марганцовки и разбавьте его водой до очень бледного цвета (как на фото). Чтобы изменения цвета были видны.
2. Добавьте в марганцовку столько же раствора “Крота” и поставьте стакан спокойно постоять.
3. Подождите 5 минут. Жидкость станет фиолетовой.
4. Подождите еще 20 минут – раствор станет зеленым!
Результат: Розовая жидкость сначала станет фиолетовой, а потом зеленой!
Опыт 15. Радужная марганцовка с сахаром
Понадобится:
- раствор марганцовки с водой – 50 г
- гидроксид натрия (средство для прочистки труб “Крот”) – 50 г
- 1 ч.
л. сахара без горки - чистый стакан
л. сахара без горкиХод эксперимента:
1. Налейте в чистый стакан раствор “Крота”, насыпьте в него сахар и перемешайте до растворения – у нас получилась бесцветная жидкость.
2. А теперь приготовьтесь – изменения будут идти быстро. Буквально 3 секунды на всё!
Готовы наблюдать?
Тогда долейте в стакан к бесцветной жидкости розовый раствор марганцовки.
Что произойдет – смотрите на моем видео!
Результат: Розовая жидкость за несколько секунд сначала станет сине-фиолетовой, потом зеленой, а потом оранжевой!
Объяснение: Марганцовка окислила сахар в щелочной среде, и образовался оранжевый диоксид марганца.
Ссылки на другие наши о опыты с лекарствами вы найдете в заглавном посте “Химические опыты и эксперименты с лекарствами для детей”.
А вот здесь еще: 🎨 Цветные опыты по химии (получаем разноцветные жидкости в результате химических реакций), 🔮“Волшебное зелье” (опыты по смешению жидкостей разного цвета и плотности) и 🔥 Цветной огонь (химические опыты с окрашиванием пламени)
Перманганат калия — Питьевая вода
Последнее обновление пн, 02 января 2023 г.
|
Питьевая вода
Перманганат калия больше не используется в развитых странах для уничтожения патогенов.
ВОДООЧИСТКА | ||
ТЕХНОЛОГИИ, ДОСТУПНЫЕ НАМ | ||
Тепло | ||
только для чтения | ||
ФИЗИЧЕСКИЙ | Дистилляция | |
МЕТОДЫ | Микрофильтры | |
Песчаные фильтры | ||
| 9УФ-свет | ||
ТЕХНОЛОГИИ | ||
Он намного слабее, чем другие упомянутые альтернативы, дороже и оставляет неприятный розовый или коричневый цвет.
Тем не менее, некоторые слаборазвитые страны полагаются на него, особенно в приложениях для домашнего использования. Если его необходимо использовать, 1 грамм на литр, вероятно, будет достаточно против бактерий и вирусов (данные о его эффективности против цист простейших отсутствуют). Перекись водорода можно использовать для очистки воды, если нет ничего другого. Исследования показали 99-процентная инактивация полиовируса за 6 часов 0,3-процентным раствором перекиси водорода и 99-процентная инактивация риновируса 1,5-процентным раствором за 24 минуты. Перекись водорода более эффективна против бактерий, хотя Fe+2 или Cu+2 должны присутствовать в качестве катализатора, чтобы получить разумное соотношение концентрации и времени.
СРЕДСТВА КОАГУЛЯЦИИ/ФЛОКУЛЯЦИИ
Хотя флокуляция не убивает патогены, она снижает их уровень вместе с удалением частиц, которые могут защитить патогены от химического или термического разрушения, и органических веществ, которые могут связывать хлор, добавляемый для очистки.
609Вместе с органическими веществами и тяжелыми металлами из воды будет удалено 8% колиформных бактерий, 65-99% вирусов и 60-90% лямблий.
Некоторые из преимуществ коагуляции/флокуляции можно получить, позволяя частицам со временем осаждаться из воды (осаждение), но для этого им потребуется некоторое время. Добавление коагуляционных химикатов, таких как квасцы, увеличит скорость осаждения взвешенных частиц за счет объединения множества более мелких частиц в более крупные хлопья, которые оседают быстрее. Обычная доза квасцов составляет 10-30 мг/л воды. Эта доза должна быть быстро смешана с водой, затем вода должна взбалтываться в течение 5 минут, чтобы частицы могли образовать хлопья. После этого требуется не менее 30 минут отстаивания, чтобы хлопья опустились на дно и с них можно было слить прозрачную воду над хлопьями.
Большая часть флокулянта удаляется вместе с хлопьями, тем не менее, некоторые ставят под сомнение безопасность использования квасцов из-за токсичности содержащегося в них алюминия.
Научных доказательств, подтверждающих это, практически нет. Практически все муниципальные предприятия в США дозируют воду квасцами. При обработке объемной воды дозу квасцов можно варьировать до тех пор, пока не будет найдена идеальная доза. Необходимая доза зависит от pH воды и размера частиц. Увеличение мутности облегчает получение хлопьев, а не усложняет их из-за увеличения числа столкновений между частицами.
Продолжить чтение здесь: Обеззараживание воды еще раз
Была ли эта статья полезной?
Перманганат калия — поставщик для очистки воды и почвы
Окислитель перманганат калия поставляется в виде сухого порошка >97% чистоты и смешивается с водой комнатной температуры до 5% раствора для инъекций. Порошок можно разбавлять на месте, а для больших количеств можно смешивать и доставлять на место в автоцистернах через нашу службу готовых решений. Поскольку перманганат калия труднее смешать на месте, для этого окислителя часто предпочтительнее смешивание за пределами предприятия.
Hepure является ведущим поставщиком перманганата калия, поэтому мы можем ответить на любые ваши вопросы о нашем продукте.
Перманганат калия представляет собой раствор с нейтральным pH, который не выделяет газ и не выделяет тепло во время реакции с загрязняющими веществами. Кроме того, перманганат калия можно добавлять в котлованы перед засыпкой для очистки грунтовых вод, стекающих обратно в выкопанную территорию. Это отличный способ убедиться, что ваш проект восстановления будет успешным.
В дополнение к различным вариантам упаковки и доставки, как дистрибьютор перманганата калия, Hepure может помочь с подготовкой и ведением документации CSAT для проектов по производству перманганата калия. Наши клиенты не только пользуются преимуществами надежности и экономической эффективности продукции, но и поддержкой для успешного и своевременного завершения своих проектов.
| Анализ | Удельный вес | Объемная плотность | Форма |
|---|---|---|---|
| ≥97% KMnO4 | 2,70 при 15°C | Около 100 фунтов/фут3 Разлагается при температуре около 150°C |
Результаты говорят сами за себя: независимые лабораторные испытания неизменно показывают, что перманганат калия Hepure является самым чистым продуктом, доступным на рынке, для восстановления грунтовых вод и почвы.
Качество имеет значение, и качество поправок, используемых в усилиях по исправлению вашего сайта, имеет особое значение. То, что зарыто в землю, может остаться в земле. Вот почему мы регулярно тестируем все наши продукты для выявления следов металлов, которые могут быть вредными для химического состава ваших грунтовых вод, и поэтому мы предлагаем только самые чистые химические окислители, доступные для восстановления на месте.
Анализ микроэлементов охватывает широкий спектр элементов, и Hepure уделяет особое внимание нескольким ключевым металлам: мышьяку, хрому, ртути и свинцу. Они вызывают особую озабоченность при реабилитации загрязненных участков, поскольку они часто входят в список загрязняющих веществ, поэтому мы уделяем особое внимание тому, чтобы эти металлы были значительно ниже технических требований.
Перманганат калия Hepure также доступен в виде предварительно смешанного раствора с концентрацией до 5%. Это устраняет проблемы со здоровьем и безопасностью на месте и значительно упрощает важную задачу, необходимую для инъекции на месте.