RU2447922C1 - Filtration material for cleaning water of iron, manganese and hydrogen sulphide and method of its production - Google Patents
Filtration material for cleaning water of iron, manganese and hydrogen sulphide and method of its production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2447922C1 RU2447922C1 RU2010135591/05A RU2010135591A RU2447922C1 RU 2447922 C1 RU2447922 C1 RU 2447922C1 RU 2010135591/05 A RU2010135591/05 A RU 2010135591/05A RU 2010135591 A RU2010135591 A RU 2010135591A RU 2447922 C1 RU2447922 C1 RU 2447922C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- manganese
- solution
- rock
- iron
- water
- Prior art date
Links
Landscapes
- Removal Of Specific Substances (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
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.The invention relates to the field of water treatment of drinking water, namely, the purification of natural waters from iron, manganese and hydrogen sulfide, and can be used to purify well water.
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.Russia, and especially a region such as Western Siberia, has significant groundwater reserves, which contain large amounts of iron, manganese and hydrogen sulfide, which prevents the use of such water for drinking needs.
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.In accordance with the requirements of the Sanitary Norms and Rules, GOST 2.1.4.559-96 and the recommendations of the World Health Organization, the concentration of iron in water should not exceed 0.3 mg / l, manganese 0.1 mg / l, hydrogen sulfide 0.005 mg / l.
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.The presence of hydrogen sulfide in water gives it an unpleasant odor. Removal of hydrogen sulfide from water can occur both as a result of oxidation of hydrogen sulfide by atmospheric oxygen and catalytic decomposition. Under the influence of strong oxidizing agents, hydrogen sulfide is oxidized to sulfur dioxide or to free sulfur, depending on the conditions: pH of the solution, temperature, concentration of the oxidizing agent.
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.Currently, filtering media based on natural dispersed materials such as sand, anthracite, sulfonated coal, expanded clay, pyrolusite, as well as filtering materials treated with catalysts that accelerate the oxidation of iron, manganese, and hydrogen sulfide are widely used to purify natural water.
Наибольшее распространение получили фильтрующие загрузки с каталитическими свойствами: Manganese Greensand, МТМ и МЖФ.The most widely used filter media with catalytic properties: Manganese Greensand, MTM and MZHF.
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.The catalytic properties of the above downloads are due to the presence of manganese oxides on the surface of their base (natural granular materials). The mechanism of the catalytic action of manganese oxides is based on the redox processes of iron, manganese and hydrogen sulfide compounds.
Для получения слоя высших оксидов марганца на поверхности природных дисперсных материалов, как правило, используют обработку раствором перманганата калия.To obtain a layer of higher manganese oxides on the surface of natural dispersed materials, as a rule, potassium permanganate solution is used.
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.Greensand began to be used in the USA from the 20s of the last century as a natural zeolite for softening water by ion exchange, and Manganese Greensand - from the 50s to remove iron, manganese and hydrogen sulfide from water.
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].Manganese Greensand - glauconite green sand, which is natural sand, covered with manganese compounds [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:The manufacturing technology of Manganese Greensand includes pre-treatment of sodium glauconite (Na 2 Z) with a solution of manganese chloride:
Na2Z+MnCl2<->MnZ+2NaCl.Na 2 Z + MnCl 2 <-> 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.The divalent iron and manganese compounds dissolved in water are oxidized upon contact with higher manganese oxides and are retained on the surface of Manganese Greensand grains. At the same time, hydrogen sulfide is oxidized to free sulfur. Retained impurities are removed from the filler by backwashing.
МТМ - гранулированная фильтрующая среда с каталитическим покрытием из диоксида марганца MnO2. Данный наполнитель применяется для удаления из воды железа, марганца и сероводорода.MTM is a granular filter medium with a catalytic coating of manganese dioxide MnO 2 . This filler is used to remove iron, manganese and hydrogen sulfide from water.
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.MZhF - filtering material, which is a product of processing rocks containing dolomite. This is a porous material consisting of a mixture of oxides and carbonates of calcium and magnesium, as well as aluminum and silicon oxides. A catalytic component, manganese dioxide, is fixed in the pores of the filler. MJF, acting as a catalyst, accelerates the oxidation of air oxygen as divalent iron and manganese, hydrogen sulfide.
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.The disadvantage of the above materials for the removal of manganese salts dissolved in water is the need for pretreatment with potassium permanganate solution before operating these downloads. To restore their oxidizing ability, it is also necessary to use periodic or continuous regeneration with a solution of potassium permanganate or to carry out its constant dosing in water.
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.%.A known method of purifying water from compounds of manganese and iron [SU 1546435 A1]. The invention relates to the purification of water by ozonation and can be used in the purification of natural and waste water from iron and manganese. The aim of the invention is to increase the degree of purification, increase the duration of the filter cycle, reduce ozone consumption. To implement the method, the initial water is ozonated in a mode providing a residual ozone concentration of 0.3-0.5 mg / l and filtered through a granular charge, then unzoned water is fed to the charge. As a filter load, a composition is used consisting of a carrier (expanded clay, or zeolite, or quartz sand) - 94-98% and manganese (IV) hydroxide - 2-6 wt.%.
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.The disadvantage of this filter media is that only manganese (IV) hydroxide is deposited on the surface of the natural material. Such a layer provides water purification only in the presence of ozone, since only in this case is the formation of manganese oxides from hydroxide.
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.A known filter [JP 11128742 A], comprising a filter medium comprising a porous support and a catalytic layer consisting mainly of manganese oxide hydrate. This filter medium has the same disadvantages as the previous counterpart.
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.As a prototype for the material and method, a filter material was selected for purifying water from manganese and iron [RU 2275335 C2], containing as a basis a granular material of natural origin, while a catalytically active layer consisting of a mixture of MnO, Mn 2 oxides was formed on its surface O 3 and MnO 2 in their mass ratio, respectively, equal to (5-6) :( 3-2) :( 2-1). The prototype also claimed a method of obtaining a filter material for water purification from manganese and iron, in which the granular material of natural origin is subjected to treatment with a solution of a modifying reagent containing manganese salts, while the treatment is carried out sequentially with two reagents containing manganese ions, while first processing the material a solution containing salts of divalent manganese, and then a solution of potassium permanganate and additionally carry out processing with a reagent solution, posobstvuyuschim recovery of manganese (VII), and formation of a mixture of compounds of manganese oxide on the surface of the particulate material.
Данный материал не позволяет осуществлять эффективное удаление сероводорода из воды.This material does not allow the effective removal of hydrogen sulfide from water.
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.The objective of the invention is to develop a filter material based on natural materials, the so-called filter granular loads with a catalytically active layer based on oxide-hydroxide compounds of manganese.
Технический результат - одновременное эффективное окисление железа, марганца и окислительно-восстановительное разложение сероводорода.EFFECT: simultaneous effective oxidation of iron and manganese and redox decomposition of hydrogen sulfide.
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.The problem is achieved in that, like the well-known, the proposed filter material for purifying water from iron, manganese and hydrogen sulfide contains as a basis a granular material of natural origin, namely burnt rock.
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.New is the fact that a catalytically active layer containing a mixture of manganese oxide-hydroxide compounds: manganese hydroxide Mn (OH) 2 and manganese oxides Mn 2 O 3 and MnO 2 is formed on the surface of the base.
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).The mass ratio of manganese hydroxide Mn (OH) 2 and manganese oxides Mn 2 O 3 and MnO 2 in the mixture, respectively, is (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.The task is also achieved by the fact that, as in the known, in the proposed method for producing filter material for water purification from iron, manganese and hydrogen sulfide, the burned rock is subjected to sequential treatment with at least two solutions containing manganese salts, while first processing burned rock in a solution containing salts of divalent manganese, and then with a solution of potassium permanganate and additionally carry out processing with a solution of a reagent that promotes the restoration of manganese (VII) formation of a mixture of compounds of manganese oxide on the surface of the particulate material.
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.What is new is that the first solution additionally contains sodium salts, while the burned rock is treated with an alkali solution before being treated with a potassium permanganate solution. As the alkali solution, NaOH and / or KOH are used.
Кроме того, в качестве первого раствора используют смесь растворов солей марганца двухлористого (MnCl2) и сульфата натрия: (Na2SO4) при следующих их концентрациях, г/л:In addition, as the first solution using a mixture of solutions of salts of manganese dichloride (MnCl 2 ) and sodium sulfate: (Na 2 SO 4 ) at their following concentrations, g / l:
В качестве раствора щелочи используют NaOH в концентрации 6-10 г/л.As an alkali solution, NaOH at a concentration of 6-10 g / L is used.
Кроме того, восстановление перманганата марганца осуществляют обработкой материала в растворе 0,1-2,0% сульфита натрия.In addition, the reduction of manganese permanganate is carried out by processing the material in a solution of 0.1-2.0% sodium sulfite.
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.The method of processing filter granular charge proposed in this invention, which is used as a burned rock (natural dispersed material with a grain size of 0.1 mm to 40 mm), by modifying reagents containing both manganese compounds of different valencies and additional reagents, allows to obtain on its surface, a complex of not only manganese oxide compounds, but also an additional manganese hydroxide compound.
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.When implementing the method of the present invention, on the surface of the filter granular charge, for which the rock is selected, a mixture was obtained consisting of manganese hydroxide Mn (OH) 2 and manganese oxides Mn 2 O 3 , MnO 2 .
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.It was experimentally established that to remove hydrogen sulfide, a higher total content of manganese oxides and hydroxides on the surface of the burned rock is necessary. The sorption capacity of such a natural form as burned rock, mainly calcium, and it is much lower than sodium. The presence of sodium salts (Na 2 SO 4 ) during processing of the charge (burnt rock) in a solution of divalent manganese salt leads to an increase in the sorption capacity of the burnt rock. To obtain samples with the same degree of substitution of exchange cations for Mn 2+ ions for a burnt rock, solutions are required 3-5 times more concentrated than for the Na form (adding Na to the burnt rock allows to obtain a larger amount of the aforementioned Mn compounds on its surface). The complex of these compounds determines the high catalytic activity of the charge with respect to iron, manganese, and hydrogen sulfide dissolved in water.
Процесс образования в заявляемом способе гидроксида марганца на горелой породе можно рассматривать в соответствии со следующими двумя механизмами:The process of formation in the inventive method of manganese hydroxide on a rock can be considered in accordance with the following two mechanisms:
I. Уравнения сорбции Na2SO4 и MnCl2 поверхностью горелой породы с участием NaOH:I. The equations of sorption of Na 2 SO 4 and MnCl 2 by the surface of the burned rock with the participation of NaOH:
СаС(горелая порода)+Mn2+→MnC+Ca2+ CaC (burned rock) + Mn 2+ → MnC + Ca 2+
NaC+Mn2+→MnC+Na+ NaC + Mn 2+ → MnC + Na +
MnC+NaOH→Mn(OH)2+NaCMnC + NaOH → Mn (OH) 2 + NaC
II. И второй механизм - механизм непосредственного химического взаимодействия реагентов:II. And the second mechanism is the mechanism of direct chemical interaction of reagents:
MnCl2+NaOH→Mn(OH)2+NaClMnCl 2 + 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.The appearance, in comparison with the prototype, in the catalytic layer of manganese hydroxide contributes to a more efficient decomposition of hydrogen sulfide while maintaining catalytic activity in relation to various compounds of iron and manganese dissolved in water.
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.The resulting complex of manganese oxide-hydroxide compounds on the surface of the filter charge interacts with iron compounds dissolved in water to form insoluble compounds that precipitate on the surface of the charge. Oxygen dissolved in water is adsorbed on the loading surface, then it interacts with manganese ions dissolved in water to form the corresponding oxides.
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:In water, a solution of hydrogen sulfide H 2 S is a hydrogen sulfide dibasic weak acid. Acids are known to react with bases, basic oxides and salts, in our case, with Mn (OH) 2 . The increase in the efficiency of water purification from hydrogen sulfide occurs due to the following chemical reactions:
H2S+Mn(OH)2→Mn(HS)2+H2OH 2 S + Mn (OH) 2 → Mn (HS) 2 + H 2 O
Mn(HS)2+Mn(OH)2→MnO2+S+H2OMn (HS) 2 + Mn (OH) 2 → MnO 2 + S + H 2 O
Таким образом, сероводород окисляется до элементарной серы.Thus, hydrogen sulfide is oxidized to elemental sulfur.
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.As a basis (filter granular load), the present invention proposes the use of such a natural granular material as a "burnt rock", which is approved for use and has a hygienic conclusion on suitability for drinking needs.
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.In the inventive method, at the first stage, the charge is treated with a solution of a salt of divalent manganese and sodium sulfate in order to deposit ions of divalent manganese and manganese hydroxide on the surface of the charge. At the second stage, the charge is treated with a solution of potassium permanganate in order to replace divalent manganese ions with heptavalent manganese ions. Before treatment with a solution of potassium permagnanate, the burned rock is treated with a solution of alkali NaOH and / or KOH. The reduction of heptavalent manganese ions is carried out at the third stage by treatment with sodium sulfite loading, which leads to the formation of a complex of manganese oxide-hydroxide compounds. Processing the charge with a solution of sodium sulfite also helps to fix these compounds to the surface.
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.Processing of the filter load can take several hours, which is determined by the nature and dispersion of the filter medium. Solution treatment is recommended to be followed by bubbling or stirring of the filter medium for a more complete deposition of reagents in the pores.
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.The invention is further illustrated by examples of obtaining a filter medium based on such natural material as burnt rock, and examples of its use for purifying water from iron, manganese and hydrogen sulfide.
Природный материал - «горелая порода» фракцией 0,8-2,0 мм (Киселевское месторождение Кемеровской области), промывали для удаления пыли и мелких дисперсных частиц.Natural material - “burned rock” with a fraction of 0.8-2.0 mm (Kiselevskoye deposit in the Kemerovo region) was washed to remove dust and fine particulate matter.
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.The “burned rock” thus prepared was treated with a 3.5% solution of a mixture of salts of divalent manganese and sodium sulfate, then treated with a 0.8% alkali solution (NaOH), and then with a 4.0% solution of potassium permanganate. The final charge was treated with a 1.5% sodium sulfite solution.
Во время обработки осуществляли поддув воздуха, перемешивание и прокачивание растворов через загрузку.During processing, air was blown, and the solutions were mixed and pumped through the charge.
В таблице 1 приведены примеры получения фильтрующего материала с заявляемым каталитически активным слоем при различных значениях концентраций реактивов.Table 1 shows examples of the preparation of filter material with the inventive catalytically active layer at various concentrations of reagents.
Во всех случаях получали слой, содержащий оксидно-гидроксидные соединения марганца, но с различной интенсивностью окрашивания в зависимости от количества осажденных оксидно-гидроксидных соединений, мас.%:In all cases, a layer was obtained containing oxide-hydroxide compounds of manganese, but with different intensities of staining, depending on the amount of precipitated oxide-hydroxide compounds, wt.%:
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).Example I. The intensity of the staining - light beige with a reddish tint; the catalytically active layer consists of Mn (OH) 2 , Mn 2 O 3 , MnO 2 , in a weight ratio (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).Example 2. The intensity of the staining - brown with a reddish tint consists of Mn (OH) 2 , Mn 2 O 3 , MnO 2 in a weight ratio (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).Example 3. The intensity of the staining - dark brown with a reddish tint consists of Mn (OH) 2 , Mn 2 O 3 , MnO 3 with a weight ratio of (1: 3: 6).
Содержание смеси оксидно-гидроксидных соединений марганца составляет 0,8-1,2% от веса основы для всех примеров.The content of the mixture of oxide-hydroxide compounds of manganese is 0.8-1.2% by weight of the base for all examples.
Были проведены сравнительные лабораторные исследования процессов сорбции сульфид-ионов на фильтрующем материале, полученном по прототипу и предлагаемому способу.Comparative laboratory studies of the sorption of sulfide ions on the filter material obtained by the prototype and the proposed method were carried out.
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.Research was conducted under static conditions. Model solutions were prepared by diluting an S 2 basic solution with a concentration of 100 mg / L prepared from a GSO of 1000 mg / L sulfide ions. Filter material weighing 0.2000 g was placed in a dry conical flask with a thin section of 250 ml, 100.0 ml of model solution was added there (the ratio of filter material: solution = 1: 500), mixed on a THYS 2 universal vibration machine (Germany) for 60 min, then the solution was separated by decantation and the mass concentration of S 2- was determined according to RD 52.24.450-95 by the extraction-photometric method with N, N-dimethyl-p-phenylenediamine on a PE-5400v spectrophotometer (NPO Ekros, Russia). Conducted 2 parallel measurements. The equilibrium concentration of sulfide ions was determined by the results of a “blank” experiment — a model solution of the same concentration, but without filter material to account for the loss of S 2– due to volatilization of hydrogen sulfide.
Рассчитывали статическую обменную емкость по уравнению:The static exchange capacity was calculated by the equation:
COE=Vраств.(Cравн..-Cкон.)/mсорб., мг/гCOE = V sol. (C equ. -C con. ) / M sorb. mg / g
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.From table 2 it follows that the concentration of hydrogen sulfide after sorption on the proposed filter material is less than after sorption on the material prototype in 10-20. The static exchange capacity of the proposed filter material is greater than the corresponding indicator for the material according to the prototype 2-2.7 times.
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.Below are the comparative results of operational tests of borehole water samples of the enterprise LLC Major + (Tomsk), borehole water of Nizhne-Lugovaya St. (Tomsk) and borehole water of 4 Vavilova St. (Kislovka village, Tomsk region) before and after water purification using the proposed material obtained in example 3.
Анализы воды выполнялись в соответствии с нормативной документацией:Water analyzes were carried out in accordance with regulatory documents:
ГОСТ 2761-84 Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора.GOST 2761-84 Sources of centralized drinking water supply. Hygienic, technical requirements and selection rules.
ГОСТ 4011-72 Вода питьевая. Методы измерения массовой концентрации общего железа.GOST 4011-72 Drinking water. Methods for measuring the mass concentration of total iron.
ГОСТ 4974-72 Вода питьевая. Методы измерения массовой концентрации марганца.GOST 4974-72 Drinking water. Methods for measuring the mass concentration of manganese.
ГОСТ Р 51232-98 Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества.GOST R 51232-98 Drinking water. General requirements for organization and quality control methods.
ПНДФ 14.1:2:4.121-97 Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерения pH в водах потенциометрическим методом (изм. 1-2001 г.)PNDF 14.1: 2: 4.121-97 Quantitative chemical analysis of water. Procedure for measuring pH in waters by potentiometric method (amend. 1-2001)
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.PNDF 14.1: 2: 4.154-99 (2004 edition) Quantitative chemical analysis of water. Methodology for measuring permanganate oxidizability in samples of drinking, natural and wastewater.
РД 52.24.450-95 Методические указания. Методика выполнения измерений массовой концентрации сероводорода и сульфидов в водах фотометрическим методом сRD 52.24.450-95 Guidelines. The method of measuring the mass concentration of hydrogen sulfide and sulfides in water by the photometric method with
N,N-диметил-п-фенилендиамином.N, N-dimethyl-p-phenylenediamine.
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:The advantage of the proposed material, in comparison with the filtering materials existing on the market today for the comprehensive purification of water from iron, manganese and hydrogen sulfide, for example Manganese Greensand, MTM and MZHF, are:
- отсутствует необходимость предварительной обработки такими сильными окислителями, как перманганат калия, озон или гипосульфит натрия;- there is no need for pre-treatment with such strong oxidizing agents as potassium permanganate, ozone or sodium hyposulfite;
- по сравнению с МЖФ материал имеет прочную основу, не слеживается и не разрушается в воде при его длительной эксплуатации;- in comparison with MOLF, the material has a solid base, does not cake and does not collapse in water during its long-term operation;
- технология получения материала является импортозамещающей, что отражается, соответственно, на его цене;- the technology for obtaining the material is import-substituting, which is reflected, respectively, in its price;
- материал эффективно удаляет железо, марганец и сероводород из скважинной воды;- the material effectively removes iron, manganese and hydrogen sulfide from well water;
- десятикратное увеличение разложения сероводорода на предлагаемом фильтрующем материале по сравнению с фильтрующем материалом по прототипу.- tenfold increase in the decomposition of hydrogen sulfide on the proposed filter material in comparison with the filter material of the prototype.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010135591/05A RU2447922C1 (en) | 2010-08-25 | 2010-08-25 | Filtration material for cleaning water of iron, manganese and hydrogen sulphide and method of its production |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010135591/05A RU2447922C1 (en) | 2010-08-25 | 2010-08-25 | Filtration material for cleaning water of iron, manganese and hydrogen sulphide and method of its production |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010135591A RU2010135591A (en) | 2012-02-27 |
RU2447922C1 true RU2447922C1 (en) | 2012-04-20 |
Family
ID=45851864
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010135591/05A RU2447922C1 (en) | 2010-08-25 | 2010-08-25 | Filtration material for cleaning water of iron, manganese and hydrogen sulphide and method of its production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2447922C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2528253C1 (en) * | 2013-02-13 | 2014-09-10 | Ольга Алексеевна Полозова | Method of obtaining granulated filtering charge of industrial technological filters for well water purification |
MD4288C1 (en) * | 2013-04-02 | 2015-01-31 | Институт Химии Академии Наук Молдовы | Process for groundwater treatment from hydrogen sulfide, iron (II) and manganese (II) ions |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116272841B (en) * | 2023-05-11 | 2024-04-19 | 中南大学 | Manganese dioxide/ferric hydroxide porous adsorption material and preparation method and application thereof |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2091158C1 (en) * | 1995-03-10 | 1997-09-27 | Институт коллоидной химии и химии воды им.А.В.Думанского Национальной АН Украины | Method for producing filtering material intended to remove manganese ions from water |
RU2229336C1 (en) * | 2003-05-15 | 2004-05-27 | Иванов Александр Александрович | Water cleaning-destined sorption-filtration material and a method for preparation thereof |
RU2238788C1 (en) * | 2003-07-17 | 2004-10-27 | Московский государственный университет инженерной экологии | Method of production of filter material for water purification |
RU2241535C1 (en) * | 2003-06-27 | 2004-12-10 | Хамизов Руслан Хажсетович | Method of preparing sorbent for treating water and aqueous solutions to remove iron and manganese compounds |
RU2263536C1 (en) * | 2004-06-29 | 2005-11-10 | Закрытое Акционерное Общество "Альянс-Гамма" | Sorbent, a method for preparation and use thereof |
RU2263535C2 (en) * | 2003-11-12 | 2005-11-10 | ЗАО "Проектно-конструкторское предприятие Адсорбер" | Sorbent catalyst for cleaning water to remove manganese |
RU2275335C2 (en) * | 2004-06-24 | 2006-04-27 | Татьяна Анатольевна Губайдулина | Filtering material for treatment of water from manganese and iron, method for it preparing and method for treatment of water from manganese and iron |
-
2010
- 2010-08-25 RU RU2010135591/05A patent/RU2447922C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2091158C1 (en) * | 1995-03-10 | 1997-09-27 | Институт коллоидной химии и химии воды им.А.В.Думанского Национальной АН Украины | Method for producing filtering material intended to remove manganese ions from water |
RU2229336C1 (en) * | 2003-05-15 | 2004-05-27 | Иванов Александр Александрович | Water cleaning-destined sorption-filtration material and a method for preparation thereof |
RU2241535C1 (en) * | 2003-06-27 | 2004-12-10 | Хамизов Руслан Хажсетович | Method of preparing sorbent for treating water and aqueous solutions to remove iron and manganese compounds |
RU2238788C1 (en) * | 2003-07-17 | 2004-10-27 | Московский государственный университет инженерной экологии | Method of production of filter material for water purification |
RU2263535C2 (en) * | 2003-11-12 | 2005-11-10 | ЗАО "Проектно-конструкторское предприятие Адсорбер" | Sorbent catalyst for cleaning water to remove manganese |
RU2275335C2 (en) * | 2004-06-24 | 2006-04-27 | Татьяна Анатольевна Губайдулина | Filtering material for treatment of water from manganese and iron, method for it preparing and method for treatment of water from manganese and iron |
RU2263536C1 (en) * | 2004-06-29 | 2005-11-10 | Закрытое Акционерное Общество "Альянс-Гамма" | Sorbent, a method for preparation and use thereof |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2528253C1 (en) * | 2013-02-13 | 2014-09-10 | Ольга Алексеевна Полозова | Method of obtaining granulated filtering charge of industrial technological filters for well water purification |
MD4288C1 (en) * | 2013-04-02 | 2015-01-31 | Институт Химии Академии Наук Молдовы | Process for groundwater treatment from hydrogen sulfide, iron (II) and manganese (II) ions |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010135591A (en) | 2012-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4029578A (en) | Catalytic process for ozonation of water containing organic contaminants | |
JP6372849B2 (en) | Method for producing porous functional material and method for removing environmental pollutants using porous functional material | |
Visa et al. | Concurrent dyes adsorption and photo-degradation on fly ash based substrates | |
Al-Rasheed et al. | Photocatalytic degradation of humic acid in saline waters: Part 2. Effects of various photocatalytic materials | |
JP2008284520A (en) | Supported catalyst-type magnetic adsorbent and method for treating peroxide-containing wastewater | |
EA023776B1 (en) | Method for preparing a composition comprising amorphous iron oxyhydroxide | |
EA023831B1 (en) | Method for preparing a composition comprising amorphous iron oxyhydroxide | |
Namasivayam et al. | Kinetic studies of adsorption of thiocyanate onto ZnCl2 activated carbon from coir pith, an agricultural solid waste | |
RU2447922C1 (en) | Filtration material for cleaning water of iron, manganese and hydrogen sulphide and method of its production | |
US6267896B1 (en) | Ferrate-based water disinfectant and method | |
JPH0639277A (en) | Active paddy husk and water purifying method using same | |
RU2275335C2 (en) | Filtering material for treatment of water from manganese and iron, method for it preparing and method for treatment of water from manganese and iron | |
US5395534A (en) | Water filtration medium and method of use | |
CA2885496C (en) | Method for treating solution containing rare earth | |
RU147403U1 (en) | FILTERING MATERIAL FOR PURIFICATION OF DRINKING WATER FROM IRON AND Manganese Ions | |
JP2002282686A (en) | Phosphate ion adsorbent and method for removing phosphate ion in water | |
JP2007268338A (en) | Method for removing phosphorus included underwater | |
RU2241535C1 (en) | Method of preparing sorbent for treating water and aqueous solutions to remove iron and manganese compounds | |
JPS5933410B2 (en) | How to remove ozone | |
CN110180595B (en) | Catalyst for treating oil field wastewater and preparation process thereof | |
KR20120031087A (en) | Wastewater treatment method | |
RU2676977C1 (en) | Method of obtaining filtering material for water purification from manganese and hydrosulfide ion | |
JP2008200599A (en) | Method for cleaning waste water containing ammonia nitrogen | |
RU2295386C2 (en) | Ceramics-supported heterogeneous catalyst for oxidation of inorganic and/or organic compounds | |
JP2005074368A (en) | Treatment method of organic material-containing water |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180826 |