كيفية حساب جرعة برمنجنات البوتاسيوم لإزالة الحديد والمنغنيز وكبريتيد الهيدروجين

يستخدم برمنجنات البوتاسيوم (KMnO₄) بشكل شائع في معالجة المياه لأكسدة حديد الحديد (Fe⊃2;⁺) والمنجنيز المذاب (Mn⊃2;⁺) وكبريتيد الهيدروجين (H₂S) قبل الترشيح.

لكن أحد الأسئلة الأكثر أهمية بالنسبة لمشغلي معالجة المياه ومشتري المواد الكيميائية هو:

كم ثمن برمنجنات البوتاسيوم ؟ هل يجب إضافة

تعتمد الإجابة على تركيز الملوثات، وكيمياء المياه الخام، ودرجة الحموضة، والمواد العضوية، ووقت الاتصال، ونظام الترشيح. النهج العملي هو:

تحليل المياه ← حساب الطلب الأولي ← اختبار الجرة ← التحقق من المتبقي ← الترشيح

تحدد إرشادات وكالة حماية البيئة الأمريكية البرمنجنات كخيار معالجة لأكسدة الحديد والمنغنيز وتشير إلى أن الجرعات الفعلية تعتمد بشدة على جودة المياه ونقطة التطبيق.

جرعة برمنجنات البوتاسيوم: مرجع سريع

بالنسبة للحساب الأولي، تكون النسب التالية مفيدة:

توفر الأدبيات الفنية لوكالة حماية البيئة (EPA) متطلبات نظرية تبلغ حوالي 0.94 مجم / لتر KMnO₄ لكل 1 مجم / لتر حديد و 1.92 مجم / لتر KMnO₄ لكل 1 مجم / لتر منجنيز.

بالنسبة للتحكم في كبريتيد مياه الصرف الصحي، تشير إرشادات وكالة حماية البيئة إلى أن نسب وزن KMnO₄-إلى-H₂S تبلغ حوالي 6:1 إلى 7:1 كنطاق تشغيلي عام.

وينبغي التعامل مع هذه القيم كنقاط بداية وليس كجرعات تشغيل نهائية.

1. كيفية حساب جرعة KMnO₄ لإزالة الحديد

يمكن أكسدة حديد الحديد المذاب إلى مركبات حديديك غير قابلة للذوبان والتي يتم إزالتها لاحقًا عن طريق الترسيب أو الترشيح.

العلاقة النظرية هي تقريبا:

1 مجم/لتر Fe⊃2;⁺ × 0.94 = 0.94 مجم/لتر KMnO₄

مثال

إذا كان الماء الخام يحتوي على:

الحديد = 2.0 ملغم / لتر

ثم:

2.0 × 0.94 = 1.88 ملجم/لتر KMnO₄

وبالتالي فإن المتطلبات النظرية الأولية لبرمنجنات البوتاسيوم هي تقريبًا:

1.88 ملغم/لتر

ومع ذلك، يمكن للمواد العضوية الطبيعية وغيرها من المواد المختزلة أيضًا أن تستهلك البرمنجنات، لذلك يجب تأكيد الجرعة النباتية الفعلية من خلال الاختبار.

2. كيفية حساب جرعة KMnO₄ لإزالة المنغنيز

يتطلب المنغنيز عادة كمية أكبر من برمنجنات البوتاسيوم مقارنة بالحديد.

العلاقة النظرية هي تقريبا:

1 مجم/لتر Mn⊃2;⁺ × 1.92 = 1.92 مجم/لتر KMnO₄

مثال

إذا كان تركيز المنغنيز هو:

0.5 ملجم/لتر Mn⊃2;⁺

ثم:

0.5 × 1.92 = 0.96 ملجم/لتر KMnO₄

الطلب المحسوب الأولي هو:

0.96 ملغم/لتر KMnO₄

يشكل المنغنيز المؤكسد أكاسيد المنغنيز الجسيمية التي يجب إزالتها بعد ذلك عن طريق عملية ترشيح مناسبة.

3. ما هي كمية برمنجنات البوتاسيوم اللازمة لإزالة H₂S؟

يخلق كبريتيد الهيدروجين رائحة 'البيضة الفاسدة' المميزة الموجودة في بعض أنظمة المياه الجوفية ومياه الصرف الصحي.

يمكن لبرمنجنات البوتاسيوم أكسدة الكبريتيد ويستخدم للتحكم في الرائحة والكبريتيد. يحدد كاروس أيضًا منتجات البرمنجنات لمعالجة كبريتيد الهيدروجين ومركبات الكبريت في التطبيقات البلدية.

بالنسبة للتحكم في كبريتيد مياه الصرف الصحي، فإن التقدير التشغيلي الأولي المفيد هو:

تركيز H₂S × 6–7 = جرعة KMnO₄ التقريبية

مثال

إذا كان تركيز H₂S هو:

0.5 ملغم/لتر

الطلب المقدر على KMnO₄:

0.5 × 6 = 3.0 ملجم/لتر

ل

0.5 × 7 = 3.5 ملجم / لتر

لذا فإن نطاق التقييم الأولي سيكون تقريبًا:

3.0-3.5 ملغم/لتر KMnO₄

نظرًا لأن كيمياء الكبريتيد تتغير مع درجة الحموضة وظروف المعالجة، فإن اختبار البدلاء مهم بشكل خاص قبل تحديد معدل التغذية النهائي.

4. كيفية حساب KMnO₄ عند وجود العديد من الملوثات

قد تحتوي المياه الجوفية الحقيقية على الحديد والمنغنيز وكبريتيد الهيدروجين في نفس الوقت.

تقدير البداية المفيد هو:

الطلب المقدر على KMnO₄ = الطلب على الحديد + الطلب على المنغنيز + الطلب على H₂S

على سبيل المثال، لنفترض أن تحليل المياه يظهر:

• الحديد: 1.5 ملغم/لتر

• المنغنيز: 0.20 ملغم/لتر

• H₂S: 0.10 ملجم/لتر

الطلب على الحديد

1.5 × 0.94 = 1.41 ملجم/لتر

الطلب على المنغنيز

0.20 × 1.92 = 0.384 ملغم / لتر

الطلب على H₂S

0.10 × 6–7 = 0.60–0.70 ملجم/لتر

الطلب الأولي المقدر على KMnO₄

1.41 + 0.384 + 0.60–0.70

= حوالي 2.39-2.49 ملجم/لتر KMnO₄

وهذا يمنح المشغل نطاق اختبار أولي ، وليس نقطة ضبط نهائية تلقائية للجرعات.

5. لماذا الجرعة النظرية ليست الجرعة النهائية

يحتوي الماء الخام على أكثر من Fe⊃2;⁺ وMn⊃2;⁺ وH₂S.

قد يتفاعل برمنجنات البوتاسيوم أيضًا مع:

• مادة عضوية طبيعية

• معادن مخفضة أخرى

• كبريتيدات

• الملوثات العضوية

• تقليل المركبات في مياه الصرف الصناعي

ونتيجة لذلك، فإن مصدرين للمياه لهما نفس تركيز الحديد قد يتطلبان جرعات عملية مختلفة من KMnO₄.

تُظهر وثائق وكالة حماية البيئة أن الجرعات الميدانية يمكن أن تختلف بشكل كبير عن الطلب النظري وأن اختبار الجرة والتجارب الميدانية يُستخدمان لتحديد ظروف التشغيل المناسبة.

6. استخدم اختبار الجرة لتحديد الجرعة الفعلية

بعد حساب الطلب النظري، قم بإجراء اختبار الجرة أو الاختبار التجريبي باستخدام المياه الخام الفعلية.

العملية العملية هي:

الخطوة 1 - تحليل المياه

يقيس:

• حديد مذاب

• المنغنيز المذاب

• H₂S أو كبريتيد

• الرقم الهيدروجيني

• التعكر

• مادة عضوية

• درجة حرارة

الخطوة 2 - حساب الطلب الأولي على KMnO₄

استخدم النسب النظرية أو التشغيلية كنقطة انطلاق.

الخطوة 3 – اختبار عدة جرعات

اختبر تركيزات مختلفة قليلاً من KMnO₄ حول المتطلبات المحسوبة.

الخطوة 4 – السماح بوقت رد الفعل المناسب

الأكسدة ليست دائما لحظية. يمكن أن يؤثر وقت التلامس ودرجة الحموضة بشكل كبير على معالجة المنغنيز والكبريتيد.

الخطوة 5 – التحقق من المياه المعالجة

يقيس:

• الحديد المتبقي

• المنغنيز المتبقي

• كبريتيد

• التعكر

• برمنجنات المتبقية

الخطوة 6 - تصفية المواد الصلبة المؤكسدة

يحول KMnO₄ الملوثات الذائبة إلى أشكال مؤكسدة، ولكن لا يزال يتعين إزالة هذه المواد الصلبة عن طريق الترشيح أو أي عملية فصل أخرى.

تستخدم إرشادات مياه الشرب في كاليفورنيا أيضًا اختبار الجرة كوسيلة عملية لتحسين جرعات المعالجة الكيميائية.

تجنب تناول جرعة زائدة من برمنجنات البوتاسيوم

المزيد من KMnO₄ لا يعني تلقائيًا علاجًا أفضل.

يمكن أن يؤدي البرمنجنات الزائدة إلى:

• اللون الوردي أو الأرجواني المستمر

• زيادة بقايا المنغنيز

• ارتفاع استهلاك المواد الكيميائية

• تحميل المواد الصلبة الإضافية

• تكلفة التشغيل غير الضرورية

تحذر إرشادات وكالة حماية البيئة (EPA) على وجه التحديد من أن الجرعة الزائدة من البرمنجنات يمكن أن تسمح للمنغنيز الزائد بالمرور خلال عملية العلاج.

وبالتالي فإن الهدف هو تحديد أقل جرعة فعالة تحقق الأكسدة وتسمح بالترشيح الموثوق.

العوامل التي تؤثر على جرعة KMnO₄

الرقم الهيدروجيني

يتغير سلوك التفاعل مع الرقم الهيدروجيني، وخاصة بالنسبة للمنجنيز وكبريتيد الهيدروجين.

مادة عضوية

يمكن للمواد العضوية الطبيعية أن تستهلك البرمنجنات وتزيد من الطلب الكيميائي.

وقت الاتصال

قد يؤدي وقت التفاعل غير الكافي إلى أكسدة غير كاملة قبل الترشيح.

درجة حرارة

درجات الحرارة المنخفضة يمكن أن تبطئ تفاعلات الأكسدة.

نظام الترشيح

يجب إزالة الحديد والمنغنيز المؤكسد بعد العلاج. وبالتالي تؤثر وسائط الترشيح وظروف التشغيل على الأداء العام للعلاج.

سير عمل جرعات KMnO₄ العملي

بالنسبة لمعالجة المياه الصناعية والبلدية، فإن سير العمل المفيد هو:

1. تحليل المياه

↓

2. تحديد تركيزات الحديد والمنجنيز وH₂S

↓

3. حساب الطلب الأولي على البرمنجنات

↓

4. قم بإجراء اختبار الجرة أو الاختبار التجريبي

↓

5. اضبط جرعة KMnO₄

↓

6. تحقق من بقايا الحديد والمنجنيز والكبريتيد

↓

7. تصفية المواد الصلبة المؤكسدة

↓

8. تحسين معدل التغذية

يعتبر هذا الأسلوب أكثر موثوقية من اختيار جرعة من تركيز الملوث وحده.

الأسئلة المتداولة

ما هي كمية KMnO₄ اللازمة لإزالة 1 ملجم/لتر من الحديد؟

المتطلبات النظرية هي حوالي 0.94 مجم/لتر KMnO₄ لكل 1 مجم/لتر من Fe⊃2;⁺.

ما هي كمية KMnO₄ اللازمة لإزالة 1 ملجم/لتر من المنغنيز؟

المتطلبات النظرية هي حوالي 1.92 مجم/لتر KMnO₄ لكل 1 مجم/لتر من Mn⊃2;⁺.

ما هي كمية KMnO₄ اللازمة لكبريتيد الهيدروجين؟

تشير إرشادات مياه الصرف الصحي الخاصة بوكالة حماية البيئة (EPA) إلى نسبة وزن عامة لـ KMnO₄:H₂S تبلغ حوالي 6:1-7:1 للتحكم في الكبريتيد. تعتمد المتطلبات الفعلية بشدة على كيمياء المياه وظروف العملية.

هل يمكنني استخدام الجرعة المحسوبة مباشرة؟

وينبغي التعامل معه كتقدير أولي . يجب تقييم المياه الفعلية من خلال اختبار الجرة، أو الاختبار التجريبي، أو تحسين العملية الخاضعة للرقابة قبل تحديد معدل التغذية الكيميائية المستمر.

اختيار برمنجنات البوتاسيوم لمعالجة المياه

عند شراء برمنجنات البوتاسيوم لمعالجة المياه، يجب على المشترين تقييم:

• فحص KMnO₄

• نقاء

• رُطُوبَة

• مادة غير قابلة للذوبان في الماء

• حجم الجسيمات

• التعبئة والتغليف

• توفر شهادة توثيق البرامج

• الحزب الديمقراطي الصربي/MSDS

• اتساق الدفعة

• الدعم الفني للموردين

توفر AOZUN برمنجنات البوتاسيوم للتطبيقات الصناعية ومعالجة المياه ، مع المواصفات وخيارات التعبئة والتغليف المتاحة وفقًا لمتطلبات العملاء.

للاستفسار، يمكن أن يساعد توفير تحليل المياه والتطبيق والكمية المطلوبة والتعبئة ومنفذ الوجهة في تحديد مواصفات المنتج المناسبة.

خاتمة

يبدأ حساب جرعة برمنجنات البوتاسيوم بتركيز الملوثات المعالجة.

كمرجع أولي:

حديد:
KMnO₄ ≈ الحديد × 0.94

المنغنيز:
KMnO₄ ≈ Mn × 1.92

كبريتيد الهيدروجين:
KMnO₄ ≈ H₂S × 6–7 لتقديرات التحكم في كبريتيد مياه الصرف الصحي العامة.

لكن الحساب النظري هو مجرد نقطة البداية.

للحصول على علاج موثوق، استخدم:

تحليل الماء ← الطلب النظري ← اختبار الجرة ← فحص المتبقي ← الترشيح ← تحسين الجرعة

تساعد هذه الطريقة على تحقيق إزالة فعالة للحديد والمنغنيز وكبريتيد الهيدروجين مع تقليل مخاطر الجرعات الزائدة أو إضافة البرمنجنات المفرطة.