تصفیه محیطی پرمنگنات پتاسیم

مقدمه

پرمنگنات پتاسیم (KMNO4) ، به عنوان یک اکسیدان قوی ، نقش مهمی در زمینه تصفیه محیط زیست دارد. این نه تنها می تواند آلاینده های آلی را از آب خارج کند ، تقاضای اکسیژن بیوشیمیایی (BOD) را کاهش دهد ، بلکه باکتری ها ، ویروس ها و سایر میکروارگانیسم ها را نیز در آب از بین می برد و از این طریق تصحیح کیفیت آب و اطمینان از ایمنی و بهداشت منابع آب می شود.

در حین تصفیه آب ، پرمنگنات پتاسیم ساختار ماده آلی را از طریق اکسیداسیون مختل می کند و باعث می شود که با فرآیندهای درمانی بیولوژیکی بعدی تجزیه شود. علاوه بر این ، کاهش محصول پرمنگنات پتاسیم ، دی اکسید منگنز (MNO2) ، نامحلول است و می تواند از طریق روشهای فیزیکی از فاضلاب جدا شود تا بتواند کیفیت آب را بیشتر تصفیه کند.

استفاده از پرمنگنات پتاسیم محدود به تصفیه آب نیست ، همچنین در ضد عفونی خاک ، پیشگیری و کنترل بیماری های کشاورزی و سایر جنبه ها نقش دارد. در ضد عفونی خاک ، پرمنگنات پتاسیم می تواند عوامل بیماری زا و آفات موجود در خاک را از بین ببرد و باعث بروز بیماری های زراعی شود. در پیشگیری و کنترل بیماریهای کشاورزی ، از پرمنگنات پتاسیم برای جلوگیری از بیماری های مختلف گیاهی و اطمینان از رشد سالم محصولات زراعی استفاده می شود.

با افزایش آگاهی از حفاظت از محیط زیست و توسعه فناوری ، استفاده از پرمنگنات پتاسیم در تصفیه محیط زیست ممکن است بیشتر گسترش یابد. از طریق نوآوری مداوم فن آوری و بهینه سازی ، استفاده از پرمنگنات پتاسیم کارآمدتر ، ایمن و سازگار با محیط زیست خواهد بود و سهم بیشتری در محافظت از محیط زیست و سلامت انسان می کند.

ویژگی های اصلی پرمنگنات پتاسیم

پرمنگنات پتاسیم. معمولاً به عنوان کریستال یا ذرات منشور سیاه و سفید ، باریک و دارای درخشش فلزی ظاهر می شود. وزن مولکولی پرمنگنات پتاسیم 158.03400 است ، با چگالی تقریبا 1.01 گرم در میلی لیتر (در دمای 25 درجه سانتیگراد) و یک نقطه ذوب 240 درجه سانتیگراد در 20 درجه سانتیگراد ، محلول آب پرمنگنات پتاسیم 6.38g/100ml است ، و آن را در آب و محلول آلکالین ، محلول در آب و آلکالین است.

مهمترین ویژگی پرمنگنات پتاسیم توانایی اکسید کننده قوی آن است. به عنوان یک اکسیدان قوی ، پرمنگنات پتاسیم می تواند بسیاری از مواد معدنی و آلی را اکسیده شود. در محیط اسیدی ، به آرامی به دی اکسید منگنز (MNO2) ، نمک های پتاسیم و اکسیژن تجزیه می شود و نور در این تجزیه تأثیر کاتالیزوری دارد ، بنابراین معمولاً در بطری های قهوه ای ذخیره می شود تا از تجزیه ناشی از نور جلوگیری شود. خاصیت اکسید کننده پرمنگنات پتاسیم باعث می شود که از آن به عنوان یک اکسیدان در آزمایشگاه ها و صنعت استفاده شود ، مانند سنتز ارگانیک برای اکسیداسیون ترکیبات مانند الکل ، آلدهیدها ، کتون ها ، و غیره. ترکیبات ، کنترل بو و تجزیه. علاوه بر این ، پرمنگنات پتاسیم همچنین دارای اثرات باکتری کش ، دئودوریزاسیون و سم زدایی است که معمولاً برای ضد عفونی و زخم ها استفاده می شود. در هنگام استفاده ، غلظت و مدت زمان پرمنگنات پتاسیم برای جلوگیری از آسیب احتمالی به سلامت انسان و محیط زیست نیاز به کنترل دقیق دارد.

کاربرد در تصفیه آب

از بین بردن آلاینده های ارگانیک

پرمنگنات پتاسیم ، به عنوان یک اکسیدان قوی ، می تواند با آلاینده های مختلف آلی واکنش نشان دهد ، ساختار شیمیایی آنها را از بین ببرد و در نتیجه به هدف از بین بردن آلاینده ها برسد. در محدوده pH مشترک تصفیه آب ، پرمنگنات پتاسیم از توانایی اکسیداسیون قوی به سمت آلاینده های آلی برخوردار است. محصول کاهش آن نامحلول و دی اکسید منگنز سازگار با محیط زیست (MNO2) است که جدا کردن از محلول آسان است. همچنین می توان با جذب ، اکسیداسیون و کمک انعقاد با پرمنگنات پتاسیم ، از آلودگی به طور هم افزایی از آلودگی خارج شد. علاوه بر این ، پرمنگنات پرمنگنات قبل از اکسیداسیون می تواند به طور موثری تولید محصولات جانبی ضد عفونی شده در پساب ، مانند تری هالومتان و اسید هالواستیک را کاهش دهد.

عقیم سازی و ضد عفونی

پرمنگنات پتاسیم نیز معمولاً برای عقیم سازی و ضد عفونی در تصفیه آب استفاده می شود. این می تواند به طور موثری میکروارگانیسم های مختلفی از جمله باکتری ها ، ویروس ها ، قارچ ها و جلبک ها را از بین ببرد و آلودگی میکروبی در آب را کاهش داده و از شیوع بیماری ها جلوگیری کند. اثر باکتری پرمنگنات پتاسیم از پراکسید هیدروژن قوی تر است و اثر آن ماندگار است. در عمل پزشکی ، از پرمنگنات پتاسیم می توان برای تمیز کردن زخم ها ، زخم ها یا آبسه ها و همچنین برای درمان اگزما و بیماری های حاد پوست به عنوان پانسمان های مرطوب یا مخلوط با محلول غلظت خاصی استفاده کرد. علاوه بر این ، پرمنگنات پتاسیم همچنین می تواند برای ضد عفونی کننده آب آشامیدنی و فاضلاب ، بهبود کیفیت آب و اطمینان از سلامت عمومی و ایمنی استفاده شود.

کاربرد در تصفیه هوا

از بین بردن گازهای مضر

پرمنگنات پتاسیم ، به دلیل خاصیت اکسید کننده قوی ، می تواند برای از بین بردن برخی از گازهای مضر از هوا استفاده شود. به عنوان مثال ، می توان از آن به عنوان یک افزودنی برای فیلترهای کربن در تصفیه کننده هوا استفاده کرد تا دامنه گازهایی را که می توان برداشت کرد ، افزایش دهد. کربن فعال شده به طور موثری می تواند بنزن ، فرمالدئید و بسیاری از ترکیبات آلی فرار دیگر را از بین ببرد ، اما راندمان آن در از بین بردن گازهای متشکل از سولفیدها نسبتاً کم است. برای موقعیت هایی که سولفیدها یا بوها غیرقابل تحمل هستند ، می توان پرمنگنات پتاسیم را به کربن فعال اضافه کرد. پرمنگنات پتاسیم همچنین می تواند برای جذب گازهای مضر مانند بخار جیوه استفاده شود.

ذرات حل و فصل

نقش گیاهان در تصفیه هوا عمدتاً در کاهش غلظت ذرات و تصفیه هوا از طریق احتباس ، دلبستگی و چسبندگی ، که به عنوان رسوب خشک نیز شناخته می شوند ، منعکس می شود. تحقیقات نشان داده است که پوشش گیاهی می تواند زبری سطح را افزایش دهد ، سرعت باد را کاهش دهد ، رطوبت سطح را افزایش داده و در نتیجه میزان رسوب ذرات هوا را افزایش دهد. علاوه بر این ، ضبط و جذب آلاینده های جوی توسط پوشش گیاهی می تواند به طور موثری غلظت ذرات موجود در محیط را کاهش دهد ، که برای پیشگیری و کنترل آلودگی هوای شهری ، برنامه ریزی منطقه ای فضای سبز و توسعه پایدار از اهمیت بالایی برخوردار است.

کاربرد در اصلاح خاک

بهبود ساختار خاک

پرمنگنات پتاسیم می تواند ماده آلی موجود در خاک را بهبود بخشد و بهینه سازی ساختار خاک را از طریق اثر اکسیداسیون آن ترویج کند. در خاک ، پرمنگنات پتاسیم می تواند با مواد آلی واکنش نشان دهد تا ترکیبات پایدار تری تشکیل شود و در نتیجه باروری و نفوذپذیری خاک را بهبود بخشد. علاوه بر این ، پرمنگنات پتاسیم همچنین می تواند فعالیت میکروارگانیسم ها را در خاک ترویج کند و باعث بهبود بیشتر کیفیت خاک شود.

از بین بردن فلزات سنگین

پرمنگنات پتاسیم همچنین پتانسیل در از بین بردن آلودگی فلزات سنگین از خاک را نشان می دهد. این می تواند فلزات سنگین را از طریق واکنش های ردوکس به اشکال سمیت نامحلول یا کم تبدیل کند و از این طریق امکان فراهمی زیستی و مهاجرت فلزات سنگین را کاهش دهد. به عنوان مثال ، پرمنگنات پتاسیم می تواند با یون های فلزی سنگین مانند سرب و کادمیوم موجود در خاک واکنش نشان دهد و باعث ایجاد رسوبات اکسید نامحلول یا هیدروکسید شود و از این طریق امکان دسترسی زیستی این فلزات سنگین را کاهش دهد.

چالش ها و مزایای آن در تصفیه محیط زیست

چالش پرمنگنات پتاسیم

مسئله انتخابی: پرمنگنات پتاسیم در طی فرآیند اکسیداسیون ، به ویژه به سمت ترکیبات آلی حاوی گروه های غنی از الکترونی مانند فنل ها ، پیوندهای مضاعف و گروه های آنیلین ، انتخابی را به سمت آلاینده های آلی انتخاب می کند. این بدان معناست که برای برخی از آلاینده ها که حاوی این گروه های عملکردی نیستند ، ممکن است راندمان حذف پرمنگنات پتاسیم زیاد نباشد.

وابستگی به pH: توانایی اکسیداسیون پرمنگنات پتاسیم تا حد زیادی تحت تأثیر pH قرار دارد و اثر اکسیداسیون آن در شرایط اسیدی بهتر است. بنابراین ، در شرایط خنثی یا قلیایی ، ممکن است لازم باشد مقدار pH را تنظیم کرده یا روشهای کمکی دیگر را برای بهبود راندمان اکسیداسیون آن پیدا کنید.

خطر آلودگی ثانویه: استفاده از پرمنگنات پتاسیم ممکن است منجر به انتشار یون های منگنز شود که ممکن است هنگام ورود به محیط زیست باعث ایجاد مشکلات آلودگی ثانویه شود.

کنترل دوز اکسیدان: برای دستیابی به اثر اکسیداسیون مورد نظر ، لازم است که دقیقاً دوز پرمنگنات پتاسیم را کنترل کنیم. استفاده بیش از حد ممکن است به زباله های منابع و خطرات زیست محیطی منجر شود.

مزایا و پتانسیل

خاصیت اکسید کننده قوی: پرمنگنات پتاسیم یک اکسیدان قوی است که می تواند به طور موثری آلاینده های آلی را از آب خارج کرده و تقاضای اکسیژن بیوشیمیایی (BOD) را کاهش دهد و نقش مهمی در آب و تصفیه فاضلاب داشته باشد.

سازگار با محیط زیست: کاهش محصول پرمنگنات پتاسیم ، دی اکسید منگنز منگنز نامحلول و سازگار با محیط زیست (MNO2) است که به راحتی از محلول جدا می شود و مشکل درمان بعدی را کاهش می دهد.

استریلیزاسیون و اثر ضد عفونی: پرمنگنات پتاسیم دارای اثرات باکتری کش ، دئودوریزاسیون و سم زدایی است که قوی تر و ماندگار تر از اثرات ضد باکتریایی و دفع کننده محلول پراکسید هیدروژن هستند. می توان از آن برای ضد عفونی آب آشامیدنی و فاضلاب استفاده کرد.

پیشرفت تکنولوژیکی: از طریق فناوری کاتالیزوری یا همراه با سایر فرآیندها ، می توان بازده اکسیداسیون پرمنگنات پتاسیم را بهبود بخشید ، مانند استفاده از کاتالیز فلزی انتقال ، تثبیت کننده عامل پیچیده و کاتالیز اسید هومیک. توسعه این فناوری ها امکانات بیشتری را برای استفاده از پرمنگنات پتاسیم فراهم می کند.

پتانسیل اصلاح خاک: استفاده از پرمنگنات پتاسیم در اصلاح خاک ، پتانسیل خود را نشان داده است ، مانند از طریق فناوری اصلاح الکتریکی اکسیداسیون ، که می تواند به طور موثری بازده حذف کروم در خاک آلوده کروم را بهبود بخشد.

اثربخشی هزینه: در مقایسه با سایر اکسیدان ها ، پرمنگنات پتاسیم مزایای استفاده راحت و قیمت پایین را دارد که باعث می شود در تصفیه محیط زیست مقرون به صرفه تر شود.

تجزیه و تحلیل مورد واقعی

موارد تصفیه فاضلاب صنعتی

بررسی اجمالی

در زمینه تصفیه فاضلاب صنعتی ، پرمنگنات پتاسیم به طور گسترده ای برای حذف آلاینده های آلی ، آلاینده های معدنی و آلاینده های یونی در فاضلاب به دلیل خاصیت اکسید کننده قوی آن استفاده می شود. به عنوان مثال ، فاضلاب شستشوی اسیدی و سفید کننده از یک گیاه خاص برقی حاوی یون های فلزی سنگین شدید مانند آهن ، کروم و منگنز است. با استفاده از پرمنگنات پتاسیم به عنوان یک اکسیدان و ترکیب با روش فیلتراسیون تماس کاتالیزوری کاهش اکسیداسیون ، این فاضلاب با موفقیت تصفیه شد. در شرایط بهینه فرآیند ، غلظت جرم پرمنگنات پتاسیم اضافه شده 10mg/l ، pH واکنش 8 ، میزان تصفیه 5 متر در ساعت است و میزان حذف کل کروم ، منگنز ، کل آهن و کدورت همه به بیش از 99 ٪ می رسد. CODCR و PH پساب استانداردهای ملی انتشار را رعایت می کنند.

جزئیات فنی

در طی فرآیند درمانی ، اکسیداسیون پرمنگنات پتاسیم نه تنها می تواند ساختار ماده آلی را از بین ببرد و تجزیه پذیری آن را بهبود بخشد ، بلکه از نظر جسمی دی اکسید منگنز تولید شده (MNO2) را نیز جذب می کند تا بیشتر آلاینده های باقیمانده را حذف کند. علاوه بر این ، از فناوری پیش اکسیداسیون پرمنگنات پتاسیم نیز برای تصفیه آب میکرو آلوده استفاده شده است. به عنوان مثال ، در مورد تصفیه آب دونگجیانگ ، پیش اکسیداسیون باعث افزایش انعقاد به طور مؤثر میزان حذف TOC و CODMN شد و میزان حذف تعداد کل باکتری ها نیز از 92.11 ٪ فراتر رفت. این موارد اثر کاربرد عملی و پتانسیل پرمنگنات پتاسیم را در تصفیه فاضلاب صنعتی نشان می دهد.

پروژه تصفیه هوا

بررسی اجمالی پروژه

در زمینه تصفیه هوا ، از تصفیه کننده هوا حاوی اکسیدان های پرمنگنات پتاسیم برای از بین بردن آلاینده های آلی فرار (VOC) مانند فرمالدئید از هوای داخلی استفاده می شود. با بارگیری پرمنگنات پتاسیم بر روی حامل های مختلف ، مانند آلومینا فعال ، غربال مولکولی یا پرلیت گسترش یافته ، می توان راندمان حذف فرمالدئید را بهبود بخشید. به عنوان مثال ، در یک مطالعه ، پرمنگنات پتاسیم با استفاده از آلومینا فعال به عنوان حامل ، بهترین تأثیر را در فرمالدئید اکسید کننده داشت و حذف تجمعی فرمالدئید به 42 ٪ از ارزش نظری رسید.

جزئیات فنی

در طراحی تصفیه کننده هوا ، از راکتورهای لوله ای و صفحه برای آزمایش راندمان حذف اکسیدان های پرمنگنات پتاسیم روی حامل های مختلف استفاده شد. نتایج تجربی نشان می دهد که هنگامی که آلومینا فعال شده به عنوان حامل استفاده می شود ، عملکرد اکسیدان بیشتر است و میزان عبور یک بار فرمالدئید بین 21.88 ٪ و 333 ٪ با سرعت جریان هوا 300 متر در ساعت است. هنگامی که مقدار اکسیدان 1.25 کیلوگرم باشد ، بازده تصفیه راکتور لوله ای در محدوده واجد شرایط قرار می گیرد ، در حالی که وقتی مقدار اکسیدان بالاتر از 2.5 کیلوگرم باشد ، راندمان تصفیه به سطح راندمان بالا می رسد. علاوه بر این ، اصلاح تنگستن δ- تهیه MNO2 همچنین پتانسیل خود را برای کاربرد در تصفیه هوا ، به ویژه در تجزیه کاتالیزوری فرمالدئید نشان می دهد. اصلاح تنگستن پس از 200 ℃ عملیات حرارتی δ- MNO2 فعالیت کاتالیزوری عالی و پایداری را نشان می دهد.

پایان

پرمنگنات پتاسیم ، به عنوان یک اکسیدان قوی ، در زمینه تصفیه محیط زیست دارای ارزش قابل توجهی است. کاربرد آن در تصفیه فاضلاب صنعتی و تصفیه هوا به طور گسترده ای تأیید شده و به رسمیت شناخته شده است. در تصفیه فاضلاب ، پرمنگنات پتاسیم می تواند به طور موثری آلاینده های آلی و فلزات سنگین را از بین ببرد ، کیفیت آب را از طریق اکسیداسیون و جذب به طور قابل توجهی بهبود بخشد و باعث شود تا استانداردهای تخلیه را رعایت کند. از نظر تصفیه هوا ، از پرمنگنات پتاسیم در تصفیه کننده هوا استفاده می شود تا به طور موثر فرمالدئید داخلی و سایر آلاینده های آلی بی ثبات را از بین ببرد و کیفیت هوای داخلی را بهبود بخشد.

در توسعه آینده ، ممکن است استفاده از پرمنگنات پتاسیم بیشتر گسترش یابد. نوآوری فن آوری باعث بهبود کارآیی و ایمنی در استفاده از پرمنگنات پتاسیم مانند توسعه فرمول ها یا فرآیندهای جدید برای کاهش تأثیر آن بر محیط یا بهبود عملکرد آن در برنامه های خاص خواهد شد. در همین حال ، تقویت مقررات زیست محیطی ممکن است تنظیم سختگیرانه تر از اثرات زیست محیطی را در هنگام استفاده از پرمنگنات پتاسیم ، ترویج توسعه گزینه های سازگار با محیط زیست یا بهبود فرآیندهای موجود ایجاد کند. علاوه بر این ، با افزایش تقاضا برای محصولات ضد عفونی ، استفاده از پرمنگنات پتاسیم در بهداشت عمومی و پیشگیری از بیماری ها همچنان مورد توجه قرار می گیرد. از طریق نوآوری مداوم فن آوری و انطباق نظارتی ، استفاده از پرمنگنات پتاسیم کارآمدتر ، ایمن و سازگار با محیط زیست خواهد بود و سهم بیشتری در حفاظت از محیط زیست و سلامت انسان می کند.