[发明专利]一种复合锰砂除铁除锰滤料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水处理的过滤材料，尤其是一种复合锰砂除铁除锰滤料及其制备方法。

背景技术

地下水一般呈弱酸性并处于缺氧状态，当地下水流过土壤、矿物质、岩石时，由于物理、化学作用，地下水中经常会含有铁锰。2013年，全国有309个地级及以上城市的835个集中式饮用水源地统计取水情况，地下水水源地主要超标指标为铁、锰和氨氮。调查发现，我国含铁锰地下水占地下水总量的20％。地下水中铁锰的来源一般分为人为来源和自然来源。人为来源一般为人类活动产生的铁锰通过各种方式进入地下水，进入地下水的途径有铁锰矿的开采、含铁锰的垃圾渗滤液通过雨水的淋滤作用、输水管道中老化以及含铁锰的污水未经处理的排放等；自然来源通常是由于岩石和矿物中难溶化合物中铁锰质经生物和化学反应的溶解而致，主要以二价铁离子和二价锰离子形式存在在地下水中。长期使用未经处理的高铁锰地下水作为饮用水，将会带来一系列的危害。对人体，当铁摄入过多时，可引起血色素沉着、提高神经退行性疾病发生的概率，产生高血清铁蛋白，导致糖尿病、心脏疾病、癌症和肾脏问题。当锰摄入过多时，人的中枢神经系统会受到影响。对生活，铁锰暴露在空气中，会使水体呈红褐色和棕褐色，影响视觉。铁、锰氧化物会沉积在管道里，影响输水性能，严重时会堵塞管道。铁、锰氧化物会在餐具和织物上留下黄斑。因此研究地下水除铁除锰十分必要。

吸附法由于具有容量大、耗能少、污染小、去除快和可循环等优点，广泛应用于地下水除铁除锰工程中。吸附法所涉及到的吸附剂主要有锰砂、沸石、火山岩、生物质吸附剂、活性炭、硅碳素等。锰砂处理地下水，具有工艺简单、操作方便、工程造价低、长效稳定、易于管理等优点。目前，国内大部分地下水除锰工程采用曝气接触氧化法，即先通过曝气向水中充氧，使地下水中以Mn2+的形式存在的锰在后续接触氧化滤池中得以去除(参见薛罡，邹联沛等“接触氧化法除地下水铁锰时不同滤料性能的对比研究”[J].东华大学学报(自然科学版)，2002，28(6)：58-61)。接触氧化滤池中滤料采用比较广泛的是锰砂，锰砂是选用块状锰矿和天然砂作为原料，经破碎筛选加工而成，其外观粗糙、呈褐色，具有良好的除铁除锰功能，是给水排水行业最理想的产品。天然锰砂中含有MnO₂，它是Fe²⁺氧化成Fe³⁺的良好催化剂，含锰量(以MnO₂计，下同)不小于35％的天然锰砂滤料，既可用于地下水除铁，又可用于地下水除锰；含锰量为20～30％的天然锰砂滤料，只适宜用于地下水除铁，含锰量低于20％的则不宜采用。成品锰砂价格昂贵，在经济条件相对落后的地区(比如中国东北一些小城镇)应用受到限制。专利CN 103521169 B，发明名称：高锰酸钾改性除锰滤料的制备方法，以廉价的河砂为原料，利用NaOH刻蚀、KMnO₄浸渍后，再经高温灼烧，河砂吸附的KMnO₄被分解，生成的MnO₂负载在沙粒表面，形成锰质活性滤膜，形成具有除锰能力的锰砂。本发明克服了现有的接触氧化除锰滤池成熟期太长和锰砂价格昂贵的弊端。以廉价的河砂为原料，利用KMnO₄为改性剂，在河砂表面负载MnO₂活性滤膜，一经投入运行，可以立即达到去除水中Mn²⁺的目的，并降低了对含锰原水pH值的要求，操作简便，成本低廉，极大地降低了原水除锰的成本。部分解决了锰砂作为滤料的缺点。但是石英砂的比重大，不利于反冲洗。

无烟煤的滤料孔隙率高，比重小，价格低廉，从物理性质上分析完全可以作为铁锰氧化细菌的载体，其较高的孔隙率，可以提高滤层内的生物量，比重小可以节省反冲洗的耗水量和耗电量，特别是对于大型的铁锰含量较高的水厂，价格低廉更是突出的优势。采用无烟煤滤料可以有效的减少了反冲洗强度，延长了反冲洗周期。但是无烟煤滤料作为吸附过滤来进行除铁除锰的效果一般。因此开发出一种可以充分锰砂、石英砂和无烟煤滤料的优点，规避其确定的除铁除锰滤料具有重大的意义。

发明内容

本发明提供了一种复合锰砂除铁除锰滤料及其制备方法，解决了现有以锰砂、石英砂、无烟煤滤料等滤料除铁除锰效果一般，并且反冲洗和再生困难等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种复合锰砂除铁除锰滤料，按照重量份计，包括锰砂30-40份、改性麦饭石10-15份、改性石英砂20-30份、改性无烟煤滤料50-60份、改性活性炭10-15份、高岭土8-10份。