Чистая вода — дело техники!

КАТАЛИЗАТОРЫ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ

     Все гранулированные каталитические фильтрующие материалы, используемые для обезжелезивания и деманганации воды, схожи в том, что их каталитическая активность базируется на свойствах диоксида марганца, который распределен в развитой поверхности зерна катализатора. Основа материала матрицы катализатора может меняться, но функция диоксида марганца всегда остается неизменной: его способность сравнительно легко изменять свое валентное состояние.

     Двухвалентные железо (Fe²⁺) и марганец (Mn²⁺), содержащие в растворимых и хорошо диссоциирующих в воде солях, при контакте с двуокисью марганца окисляются до трехвалентного состояния, а затем образуют нерастворимые в воде соединения. Этот процесс можно описать следующими уравнениями химических реакций:

2·R-MnO₂ + Fe²⁺ + H₂O → R-Mn₂O₃ + Fe³⁺ + 2·OH^-;

R-MnO₂ + Mn²⁺ + 2·OH^– → R-Mn₂O₃ + H₂O,

где, R – матрица катализатора.

В качестве фильтрующих загрузок насыпных фильтров обезжелезивания используют природные, содержащие диоксид марганца, или искусственно модифицированные материалы, обогащенные диоксидом марганца в процессе их производства.

Из природных материалов, содержащих большое количество диоксида марганца (пиролюзита), широкое применение нашли следующие каталитические загрузки:

«Pyrolox» (фирма «Prince Minerals, Inc.», США) («Catalox») – природный пиролюзит, содержащий до 75% диоксида марганца; применяется для процессов окисления в воде железа (II) до 5 мг/л (рН ≥ 6,5), марганца (II) до 1 мг/л (рН ≥ 7,5) и сероводорода до 1 мг/л (рН ≥ 6,5) кислородом воздуха, озоном, перманганатом калия, а также гипохлоритом натрия при объемной скорости фильтрации 8-12 м/час. Скорость обратной промывки должна быть 55-65 м/час из-за высокого насыпного веса.

«Aqua-Mandix» («AMDX») (фирма «Aqua Techniek B.V.», Нидерланды) – природный пиролюзит, содержащий до 80% диоксида марганца; применяется для процессов окисления в воде железа (II) до 5 мг/л (рН ≥ 6,5), марганца (II) до 1 мг/л (рН ≥ 7,5) кислородом воздуха, озоном, перманганатом калия, а также гипохлоритом натрия при объемной скорости фильтрации 6-9 м/час. Скорость обратной промывки должна быть 40-45 м/час из-за высокого насыпного веса. 

«Сорбент АС» (фирма «Алсис», г.Екатеринбург) – природная алюмосиликатная микропористая осадочная порода с жестко закрепленными в ее структуре окислами марганца с содержанием до 1%; применяется для процессов окисления в воде железа (II) до 10 мг/л (рН ≥ 6,2), марганца (II) до 1 мг/л (рН ≥ 7,5) и сероводорода до 1 мг/л (рН ≥ 6,2) кислородом воздуха, озоном, перманганатом калия, а также гипохлоритом натрия при объемной скорости фильтрации 10-15 м/час.

«Сорбент МС» (фирма «Алсис», г.Екатеринбург) – природная алюмосиликатная микропористая осадочная порода с жестко закрепленными в ее структуре окислами марганца с содержанием до 47%; применяется для процессов окисления в воде железа (II) до 5 мг/л (рН ≥ 6,2), марганца (II) до 1 мг/л (рН ≥ 7,5) и сероводорода до 1 мг/л (рН ≥ 6,2) кислородом воздуха, озоном, перманганатом калия, а также гипохлоритом натрия при объемной скорости фильтрации 5-11 м/час. Скорость обратной промывки должна быть 50-60 м/час из-за высокого насыпного веса.

     Для снижения насыпного веса каталитической загрузки, увеличения поверхности массопередачи процессов каталитического обезжелезивания и деманганации, а также для расширения возможностей более широкого применения катализаторов были разработаны синтетические каталитические материалы с использованием неорганических ионитов, обладающих развитой удельной поверхностью и катионообменными свойствами:

«Birm» (фирма «Clack Corporation», США) – искусственный катализатор на основе алюмосиликатов, содержит до 25% термохимически нанесенного диоксида марганца; применяется для процессов окисления в воде железа (II) до 5 мг/л (рН ≥ 6,8), марганца (II) до 1 мг/л (рН ≥ 8,0) кислородом воздуха при объемной скорости фильтрации 8-11 м/час. Катализатор «Birm» не устойчив к воздействию окислителей: озона, перекиси водорода, а также гипохлорита натрия. Обратную промывку следует вести с объемной скоростью (≥ 22 м/час).

«Greensand» (фирма «The Inversand Company», США) – искусственный катализатор на основе глауконитового песка, содержит до 1% химически нанесенного диоксида марганца; применяется для процессов окисления в воде железа (II) до 15 мг/л (рН ≥ 6,2), марганца (II) до 15 мг/л (рН ≥ 7,5) и сероводорода до 5 мг/л (рН ≥ 6,2)  кислородом воздуха, озоном, перманганатом калия, а также гипохлоритом натрия при объемной скорости фильтрации 5-11 м/час. Обратную промывку следует вести с объемной скоростью (≥ 30 м/час). 

«GreensandPlus» (фирма «The Inversand Company», США) – искусственный катализатор на основе силикатов, содержит до 5% химически нанесенного диоксида марганца; применяется для процессов окисления в воде железа (II) до 15 мг/л (рН ≥ 6,2), марганца (II) до 15 мг/л (рН ≥ 7,5) и сероводорода до 5 мг/л (рН ≥ 6,2)  кислородом воздуха, озоном, перманганатом калия, а также гипохлоритом натрия при объемной скорости фильтрации 5-11 м/час. Обратную промывку следует вести с объемной скоростью (≥ 30 м/час).

«МТМ» (фирма «Clack Corporation», США) – искусственный катализатор на основе силикатов, содержит до 5% термохимически нанесенного диоксида марганца; применяется для процессов окисления в воде железа (II) до 15 мг/л (рН ≥ 6,2), марганца (II) до 5 мг/л (рН ≥ 7,5) и сероводорода до 2 мг/л (рН ≥ 6,2)  кислородом воздуха, озоном, перманганатом калия, а также гипохлоритом натрия при объемной скорости фильтрации 5-11 м/час. Обратную промывку следует вести с объемной скоростью (≥ 22 м/час).

«Quantum DMI-65» (фирма «Quantum Filtration», Австрия) – искусственный катализатор на основе силикатов, содержит до 1% термически нанесенного диоксида марганца; применяется для процессов окисления в воде железа (II) до 30 мг/л (рН ≥ 5,8), марганца (II) до 3 мг/л (рН ≥ 7,5) с непрерывным дозированием гипохлорита натрия при объемной скорости фильтрации 8-12 м/час. Обратную промывку следует вести с объемной скоростью (≥ 30 м/час) с дополнительным взрыхлением насыпного фильтрующего слоя сжатым воздухом.

«МЖФ» (фирма «Альянс-Нева», г. Санкт-Петербург) – искусственный катализатор на основе доломита, содержит до 5% химически нанесенного диоксида марганца; применяется для процессов окисления в воде железа (II) до 10 мг/л (рН ≥ 5,5), марганца (II) до 2 мг/л (рН ≥ 7,5) кислородом воздуха при объемной скорости фильтрации 7-12 м/час. Катализатор «МЖФ» не устойчив к воздействию окислителей: озона, перекиси водорода, гипохлорита натрия. Склонен к истиранию. Обратную промывку следует вести с объемной скоростью (≥ 28 м/час).

«МФО-47» (фирма «МФО Компоненты», г. Томск) – искусственный катализатор на основе песчаника-горельника, содержит до 5% химически нанесенного диоксида марганца; применяется для процессов окисления в воде железа (II) до 20 мг/л (рН ≥ 6,8), марганца (II) до 2 мг/л (рН ≥ 7,5) кислородом воздуха при объемной скорости фильтрации 8-12 м/час. Катализатор «МФО-47» ограниченно устойчив к воздействию окислителей: озона, перекиси водорода, гипохлорита натрия. Обратную промывку следует вести с объемной скоростью (≥ 30 м/час).