淺談藥劑氧化法在除鐵錳水中的應(yīng)用

蔣立新 文永林

（重慶三峰環(huán)境產(chǎn)業(yè)有限公司， 重慶 400084）

水是地球上一切生物生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是生命體所需的最關(guān)鍵資源之一。水中鐵錳含量超標(biāo)會給人的生產(chǎn)生活帶來巨大的影響。水中鐵錳的主要來源有以下幾個方面：一，工業(yè)污染，工業(yè)排放的廢水中含有大量的重金屬離子，這也是水質(zhì)中鐵錳污染的主要來源0；二，生活中的重金屬廢棄物等，生活垃圾0和建筑垃圾0含有部分的重金屬離子混入水源中，給環(huán)境和人體健康帶來危害；三，自來水給水管道設(shè)計對水的影響，鍍金屬管道，以及管道自身的腐蝕和磨損，會使得部分重金屬離子混入水質(zhì)中0。

在處理含鐵錳水中，一般先除鐵后除錳，除錳主要是去除二價錳（Mn2+），水中鐵離子包括二價鐵離子（Fe2+）和三價鐵離子（Fe3+）。鐵和錳是與有機生物體生存息息相關(guān)的微量元素，對生命起至關(guān)重要的作用。微量的鐵和錳是人生命體所必須的，但是鐵錳一旦超標(biāo)就會給人體帶來許多危害。人體內(nèi)積累鐵含量過多會造成肝臟、胰腺等多處器官發(fā)生病變，對人體皮膚也有較大的損害。

藥劑氧化法指的是利用化學(xué)試劑的強氧化性來去除水中的鐵錳，將水中的二價鐵和二價錳分別氧化成三價鐵和四價錳，利于沉淀形成后將其去除。目前用于水處理的氧化劑主要有：二氧化氯（ClO2）、雙氧水（H2O2）、氯氣（Cl2）、臭氧（O3）、次氯酸鈉（NaClO）、高錳酸鉀（KMnO4）等，這些氧化劑都能對水中的存在的二價鐵和二價錳進行氧化。

1 二氧化氯氧化法

二氧化氯作為一種強氧化劑，它能快速的將水中二價鐵和二價錳氧化形成不溶的沉淀。二氧化氯不僅具有很強的氧化性，還具有一定的消毒殺菌、除色、除臭作用，在飲用水的消毒殺菌過程被廣泛使用0。二氧化氯與Fe2+、Mn2+的反應(yīng)見式1-1、式1-2：

由式1-1、1-2可知，反應(yīng)在中性和堿性條件下更利于二價鐵、二價錳氧化反應(yīng)的進行。研究表明，二氧化氯在水處理的過程中幾乎不產(chǎn)生或少量產(chǎn)生三鹵甲烷、有機鹵代烴等有毒有害物質(zhì)，不會危害人體健康0。

2 臭氧氧化法

臭氧（O3）的氧化性極強，高于氧氣，常用于分解水中的污染物，并能起到殺菌、除臭、去味、脫色等作用。與其他氧化劑相比，臭氧可以在較低pH和無催化劑條件下氧化二價錳，其反應(yīng)見式1-3和式1-4。

利用臭氧氧化去除水中二價鐵、二價錳反應(yīng)比較迅速，在氧化的過程中還會對水質(zhì)起到消毒、殺菌、除色去味等作用。臭氧的發(fā)生裝置較為昂貴、成本較高、投量難以控制，臭氧往往與沸石、活性炭等連用來處理含鐵錳水0。

3 氯氧化法

水處理中常用氯作為氧化劑，具有成本低、操作工藝成熟、水廠中運用廣等優(yōu)點。氯對二價鐵的氧化較為迅速高效，但對二價錳的氧化卻極為緩慢，當(dāng)錳呈有機結(jié)合時，氯不能有效的氧化錳，一般需要增大投氯量或?qū)⒙扰c其他工藝連用才能達到一定的去除效果。

隨著研究工藝的逐漸成熟，科研工作者們發(fā)現(xiàn)氯氧化有著對人體健康和環(huán)境友好不利的缺點。氯會與水中的有機物產(chǎn)生氯仿等致癌物，危害生命健康；在其處理過程中也可能會產(chǎn)生有臭味的衍生有機化合物0。

4 高錳酸鉀氧化法

高錳酸鉀是一種比氯氧氧化性還強的氧化劑，在污水處理中，它能迅速氧化水中的二價鐵和二價錳，經(jīng)混凝沉淀過濾后去除，其反應(yīng)過程見式1-5和式1-6。

高錳酸鉀作為氧化劑時，應(yīng)特別注意其投加量，投加量過低會導(dǎo)致鐵錳的去除效果較差，而投加量過多則會使得水呈現(xiàn)粉紅色，使得去除過程變得更為復(fù)雜。高錳酸鉀投加量只要控制在一定的安全范圍內(nèi)，就能保證處理后的水具有良好的水質(zhì)狀況。這一安全范圍受溶液pH影響，pH值越高，范圍越寬，且所需投加量也較少。此外，高錳酸鉀不僅能作為氧化劑氧化去除水中鐵錳，它還能除臭，作為消毒劑和除藻劑使用。文獻指出，高錳酸鉀可以減少氯化消毒過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，且較為有效。

5 次氯酸鈉氧化法

次氯酸鈉（NaClO）是一種常見的強氧化劑，常用作凈水劑、消毒劑、殺菌劑。次氯酸鈉具有氧化性強、性質(zhì)穩(wěn)定、易于溶解、易投加等特點。次氯酸鈉氧化水中二價鐵反應(yīng)較為迅速，通常在幾分鐘內(nèi)就能完成，將二價鐵氧化形成膠狀Fe(OH)3沉淀，然后經(jīng)過過濾等手段去除，反應(yīng)方程式見式1-7。次氯酸鈉氧化去除水中的二價錳也具有較好的效果，其反應(yīng)方程見式1-8。

在水溶液中次氯酸鈉不能穩(wěn)定存在，受多種因素的影響，如光照、溫度、pH等。在不同pH下，次氯酸鈉有Cl2、HClO2、HClO、NaClO等幾種形態(tài)存在于水溶液中，因此其儲存環(huán)境通常在堿性、低溫、避光條件下。其中HClO極其不穩(wěn)定，會分解出氧氣，所以次氯酸鈉也是一種高效的氧化劑和含氯消毒劑，其氧化性能極強。次氯酸鈉具有處理效果好、氧化效率高、反應(yīng)迅速、環(huán)境友好等特點，因此次氯酸鈉被廣泛的應(yīng)用于水質(zhì)凈化消毒工程中。

6 雙氧水氧化法

過氧化氫（H2O2）是公認(rèn)的最為清潔、環(huán)境友好的強氧化劑，純的過氧化氫是一種淡藍(lán)色粘稠液體，可與水以任意比例混溶為無色透明液體，常見有3%與30%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的過氧化氫。在光照或是加熱的條件下容易分解為水和氧氣。過氧化氫的水溶液常用作醫(yī)用消毒，因此過氧化氫也是一種常見的消毒劑，還能有效地去除水中存在的有機污染物。

研究表明，過氧化氫氧化除鐵的效果較佳，除錳的效果卻不是很理想。過氧化氫的強氧化性主要是由于它自身在某些物質(zhì)或催化劑存在的條件下，生成了自由基，OH·氧化性極強，不僅能去除水中難以降解的有機物，還能去除低價態(tài)重金屬離子，使水質(zhì)和去除效率大大提高。此外，過氧化氫具有環(huán)境友好、無二次污染的特點，因此，在除水中鐵或除鐵和少量的錳的情況下，首先考慮采用過氧化氫。

7 總結(jié)

鐵錳超標(biāo)是水處理中普遍存在的問題，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，關(guān)于水中除鐵除錳的方法有很多，如吸附法、離子樹脂交換法、混凝法、離子交換法等，這些方法在其特定的使用條件下，同樣能發(fā)揮較佳的除鐵除錳效果。