目前大多数研究侧重于对于锰砂滤料吸附能力和改进氧化阶段的工艺,在锰去除反应动力学方面的研究较少,对锰去除反应动力学方面研究关系到锰氧化速率、去除率及除铁除锰滤层厚度的确定,进而影响到除铁除锰工艺的选择和工程的设计计算等。
锰砂滤料分为高质量天然锰砂(Mn02质量分数为37.78%)、中质量天然锰砂滤料(Mn02质量分数为31.86%)、低质量天然锰砂滤料(Mn02质量分数为24.26%)。
原水经过跌水曝气后,溶解氧值的平均值为3.97mg/L,pH值的平均值为6.93。将地下水经跌水曝气后直接引入装有各品质锰砂的滤柱中,原水经过滤柱过滤后,在不同时间内测试滤后水中锰离子的质量浓度。
高品质锰砂滤料在运行初期滤后水锰离子质量浓度不稳定,在0.8一0.95mg/L波动,在第14天左右就达到《生活饮用水卫生标准》GB5749一2006)0.1mg/L的标准,且锰离子质量浓度很快低于0.1mg/L且稳定。
中品质锰砂滤料在运行初期时,滤后水锰离子质量浓度为0.72一1.1mg/L,降解率比较低,而在50d后,曲线斜率较大,降解率逐渐加大,在第26天形成活性滤膜;到第66天时滤后水锰离子浓度低于0.1mg/L且稳定,其成熟期为66d。
低品质天然锰砂在第68天时形成活性滤膜,在80d之前滤后水锰离子质量浓度在0.72—1.45mg/L变化,第80天~第86天滤后水锰离子质量浓度在0.1一0.6mg/L变化,在第86天后才达到《生活饮用水卫生标准》CB5749一2006)0.1mg/L标准且稳定。这表明低品质天然锰砂滤料稳定成熟期为86d,其吸附容量小。
以上数据表明由于高品质天然锰砂滤料MnO2质量分数较高为37.78%,形成活性滤膜也比较快,只用了8d的时间,吸附容量大,且成熟周期短为14d。MnO2质量分数为31.86%的中品质锰砂滤料成熟期要长,降解速度较慢。这是由于在溶液中,固体物质优先吸附与它组成相同或相近的离子,因此高质量分数Mn02天然锰砂能更好地吸附水中锰离子,且吸附速率快,成熟期短;低质量分数MnO2的天然锰砂吸附速率慢,成熟期长。在处理含锰地下水工程中应尽量选择成熟期短,反应速度常数大的高品质锰砂滤料。
那么锰砂滤料的检测标准有哪些呢?锰砂滤料的成分是很难有机构去检测,因为检测方法太复杂,二氧化锰的活性很难检测,所以说锰砂滤料作为主要的净水材料,存在检测误区,国家上通用的氧化系数1.5822是不科学的,所以说锰砂滤料检测以含锰量比较统一,化验误差很小,可是作为水处理的锰砂滤料主要是看二氧化锰的活性。
锰砂滤料中MnO2含量大于35%的锰砂滤料既可以除锰,又可以除铁,MnO2含量小于30%的只宜于除铁,锰砂滤料主要是依靠其接触氧化能力和吸附能力来除锰除铁,而决定这两项能力的主要因素是锰砂滤料表面的二氧化锰含量,含量越高除锰除铁的效果越好,使用年限越长。