نحوه محاسبه دوز پرمنگنات پتاسیم برای حذف آهن، منگنز و سولفید هیدروژن

پرمنگنات پتاسیم (KMnO4) معمولاً در تصفیه آب برای اکسید کردن آهن آهن (Fe2+)، منگنز محلول (Mn2+) و سولفید هیدروژن (H2S) قبل از فیلتراسیون استفاده می شود.

اما یکی از مهمترین سوالاتی که برای اپراتورهای تصفیه آب و خریداران مواد شیمیایی وجود دارد این است:

چقدر پرمنگنات پتاسیم باید اضافه شود؟

پاسخ به غلظت آلاینده، شیمی آب خام، pH، مواد آلی، زمان تماس و سیستم فیلتراسیون بستگی دارد. یک رویکرد عملی این است:

تجزیه و تحلیل آب ← محاسبه تقاضای اولیه ← آزمایش شیشه ← بررسی باقیمانده ← فیلتراسیون

دستورالعمل سازمان حفاظت محیط زیست ایالات متحده پرمنگنات را به عنوان یک گزینه تصفیه برای اکسیداسیون آهن و منگنز شناسایی می کند و خاطرنشان می کند که دوزهای واقعی به شدت به کیفیت آب و نقطه کاربرد بستگی دارد.

مقدار مصرف پرمنگنات پتاسیم: مرجع سریع

برای محاسبه اولیه، نسبت های زیر مفید هستند:

ادبیات فنی EPA الزامات نظری حدود 0.94 میلی گرم در لیتر KMnO4 به ازای 1 میلی گرم در لیتر آهن و 1.92 میلی گرم در لیتر KMnO4 در هر 1 میلی گرم در لیتر منگنز را ارائه می دهد..

برای کنترل سولفید فاضلاب، راهنمای EPA نسبت وزنی KMnO4 به H2S را تقریباً 6:1 تا 7:1 به عنوان یک محدوده عملیاتی عمومی گزارش می‌کند.

این مقادیر باید به عنوان نقاط شروع به جای دوزهای عملیاتی نهایی در نظر گرفته شوند.

1. نحوه محاسبه دوز KMnO4 برای حذف آهن

آهن آهن محلول را می توان به ترکیبات آهنی نامحلول اکسید کرد که متعاقباً با ته نشینی یا فیلتراسیون حذف می شوند.

رابطه نظری تقریباً این است:

1 میلی گرم در لیتر Fe2+ × 0.94 = 0.94 میلی گرم در لیتر KMnO4

مثال

اگر آب خام حاوی:

آهن = 2.0 میلی گرم در لیتر

سپس:

2.0 × 0.94 = 1.88 mg/L KMnO4

بنابراین، نیاز اولیه پرمنگنات پتاسیم از نظر نظری تقریباً به صورت زیر است:

1.88 میلی گرم در لیتر

با این حال، مواد آلی طبیعی و سایر مواد کاهنده نیز می توانند پرمنگنات را مصرف کنند، بنابراین دوز واقعی گیاه باید از طریق آزمایش تایید شود.

2. نحوه محاسبه دوز KMnO4 برای حذف منگنز

منگنز معمولاً به پرمنگنات پتاسیم بیشتری نسبت به آهن نیاز دارد.

رابطه نظری تقریباً این است:

1 میلی گرم در لیتر منگنز مربع + × 1.92 = 1.92 میلی گرم در لیتر KMnO4

مثال

اگر غلظت منگنز:

0.5 میلی گرم در لیتر منگنز مربع +

سپس:

0.5 × 1.92 = 0.96 mg/L KMnO4

تقاضای اولیه محاسبه شده عبارت است از:

0.96 میلی گرم در لیتر KMnO4

منگنز اکسید شده، اکسیدهای منگنز ذرات را تشکیل می دهد که سپس باید با یک فرآیند فیلتراسیون مناسب حذف شوند.

3. چه مقدار پرمنگنات پتاسیم برای حذف H2S لازم است؟

سولفید هیدروژن بوی مشخصه 'تخم مرغ فاسد' را ایجاد می کند که در برخی از سیستم های آب زیرزمینی و فاضلاب یافت می شود.

پرمنگنات پتاسیم می تواند سولفید را اکسید کند و برای کنترل بو و سولفید استفاده می شود. Carus همچنین محصولات پرمنگنات را برای تصفیه سولفید هیدروژن و ترکیب گوگرد در کاربردهای شهری شناسایی می کند.

برای کنترل سولفید فاضلاب، تخمین عملیاتی اولیه مفید عبارت است از:

غلظت H2S × 6-7 = دوز تقریبی KMnO4

مثال

اگر غلظت H2S باشد:

0.5 میلی گرم در لیتر

تقاضای تخمینی KMnO4:

0.5 × 6 = 3.0 میلی گرم در لیتر

به

0.5 × 7 = 3.5 میلی گرم در لیتر

بنابراین یک محدوده ارزیابی اولیه تقریباً خواهد بود:

3.0-3.5 mg/L KMnO4

از آنجایی که شیمی سولفید با pH و شرایط تیمار تغییر می‌کند، آزمایش روی تخت قبل از تعیین نرخ خوراک نهایی اهمیت ویژه‌ای دارد.

4. نحوه محاسبه KMnO4 در صورت وجود چندین آلاینده

آب زیرزمینی واقعی ممکن است همزمان حاوی آهن، منگنز و سولفید هیدروژن باشد.

یک تخمین اولیه مفید این است:

تقاضای تخمینی KMnO4 = تقاضای آهن + تقاضای منگنز + تقاضای H2S

به عنوان مثال، فرض کنید تجزیه و تحلیل آب نشان می دهد:

• آهن: 1.5 میلی گرم در لیتر

• منگنز: 0.20 میلی گرم در لیتر

• H2S: 0.10 میلی گرم در لیتر

تقاضای آهن

1.5 × 0.94 = 1.41 میلی گرم در لیتر

تقاضای منگنز

0.20 × 1.92 = 0.384 میلی گرم در لیتر

تقاضای H2S

0.10 × 6-7 = 0.60-0.70 میلی گرم در لیتر

تقاضای تخمینی اولیه KMnO4

1.41 + 0.384 + 0.60-0.70

= تقریباً 2.39-2.49 mg/L KMnO4

این به اپراتور یک محدوده آزمایش اولیه می دهد ، نه یک نقطه تنظیم دوز نهایی خودکار.

5. چرا دوز نظری دوز نهایی نیست؟

آب خام حاوی بیش از Fe2+، Mn2+ و H2S است.

پرمنگنات پتاسیم همچنین ممکن است با:

• مواد آلی طبیعی

• سایر فلزات کاهش یافته

• سولفیدها

• آلاینده های آلی

• کاهش ترکیبات در پساب صنعتی

در نتیجه، دو منبع آبی با غلظت آهن یکسان ممکن است به دوزهای عملی KMnO4 متفاوتی نیاز داشته باشند.

مستندات EPA نشان می‌دهد که دوزهای میدانی می‌تواند به طور قابل‌توجهی با تقاضای نظری متفاوت باشد و از آزمایش شیشه و آزمایش‌های میدانی برای ایجاد شرایط عملیاتی مناسب استفاده می‌شود.

6. از Jar Testing برای تعیین دوز واقعی استفاده کنید

پس از محاسبه تقاضای نظری، یک آزمایش شیشه ای یا آزمایش آزمایشی با استفاده از آب خام واقعی انجام دهید.

یک فرآیند عملی این است:

مرحله 1 - تجزیه و تحلیل آب

اندازه گیری:

• آهن حل شده

• منگنز محلول

• H2S یا سولفید

• pH

• کدورت

• مواد آلی

• دما

مرحله 2 - تقاضای اولیه KMnO4 را محاسبه کنید

از نسبت های نظری یا عملیاتی به عنوان نقطه شروع استفاده کنید.

مرحله 3 - چندین دوز را آزمایش کنید

غلظت کمی متفاوت KMnO4 را در اطراف نیاز محاسبه شده آزمایش کنید.

مرحله 4 - زمان واکنش کافی را در نظر بگیرید

اکسیداسیون همیشه آنی نیست. زمان تماس و pH می تواند به طور قابل توجهی بر تیمار منگنز و سولفید تأثیر بگذارد.

مرحله 5 - آب تصفیه شده را بررسی کنید

اندازه گیری:

• آهن باقی مانده

• منگنز باقی مانده

• سولفید

• کدورت

• باقیمانده پرمنگنات

مرحله 6 - جامدات اکسید شده را فیلتر کنید

KMnO4 آلاینده های محلول را به اشکال اکسید شده تبدیل می کند، اما این جامدات همچنان باید با فیلتراسیون یا فرآیند جداسازی پایین دست دیگر حذف شوند.

راهنمای آب آشامیدنی کالیفرنیا همچنین از آزمایش شیشه به عنوان یک روش عملی برای بهینه‌سازی دوزهای تصفیه شیمیایی استفاده می‌کند.

از مصرف بیش از حد پرمنگنات پتاسیم خودداری کنید

KMnO4 بیشتر نیست . به طور خودکار به معنای درمان بهتر

پرمنگنات اضافی می تواند منجر به موارد زیر شود:

• رنگ صورتی یا بنفش ماندگار

• افزایش باقیمانده منگنز

• مصرف مواد شیمیایی بالاتر

• بارگیری مواد جامد اضافی

• هزینه عملیاتی غیر ضروری

دستورالعمل EPA به طور خاص هشدار می دهد که مصرف بیش از حد پرمنگنات می تواند اجازه دهد منگنز اضافی از طریق فرآیند درمان عبور کند.

بنابراین هدف شناسایی کمترین دوز موثر است که اکسیداسیون را به دست می آورد و امکان فیلتراسیون قابل اعتماد را فراهم می کند.

عوامل موثر بر دوز KMnO4

pH

رفتار واکنش با pH تغییر می کند، به ویژه برای منگنز و سولفید هیدروژن.

ماده آلی

مواد آلی طبیعی می توانند پرمنگنات را مصرف کرده و تقاضای شیمیایی را افزایش دهند.

زمان تماس

زمان واکنش ناکافی ممکن است منجر به اکسیداسیون ناقص قبل از فیلتراسیون شود.

دما

دمای پایین تر می تواند واکنش های اکسیداسیون را کند کند.

سیستم فیلتراسیون

آهن و منگنز اکسید شده باید پس از درمان حذف شوند. بنابراین محیط فیلتر و شرایط عملیاتی بر عملکرد کلی تصفیه تأثیر می گذارد.

گردش کار عملی دوز KMnO4

برای تصفیه آب صنعتی و شهری، یک گردش کار مفید عبارت است از:

1. تجزیه و تحلیل آب

↓

2. غلظت آهن، منگنز و H2S را تعیین کنید

↓

3. محاسبه تقاضای اولیه پرمنگنات

↓

4. آزمایش جار یا خلبان را انجام دهید

↓

5. دوز KMnO4 را تنظیم کنید

↓

6. آهن، منگنز و سولفید باقیمانده را بررسی کنید

↓

7. مواد جامد اکسید شده را فیلتر کنید

↓

8. نرخ خوراک را بهینه کنید

این رویکرد قابل اعتمادتر از انتخاب دوز از غلظت آلاینده به تنهایی است.

سوالات متداول

چه مقدار KMnO4 برای حذف 1 میلی گرم در لیتر آهن لازم است؟

نیاز نظری تقریباً 0.94 میلی گرم در لیتر KMnO4 برای هر 1 میلی گرم در لیتر Fe2+ است..

چه مقدار KMnO4 برای حذف 1 میلی گرم در لیتر منگنز مورد نیاز است؟

نیاز نظری تقریباً 1.92 میلی گرم در لیتر KMnO4 برای هر 1 میلی گرم در لیتر Mn2+ است..

چه مقدار KMnO4 برای سولفید هیدروژن مورد نیاز است؟

راهنمای فاضلاب EPA یک نسبت وزن کلی KMnO4:H2S تقریباً 6:1-7:1 برای کنترل سولفید ذکر می کند. نیازهای واقعی به شدت به شیمی آب و شرایط فرآیند بستگی دارد.

آیا می توانم از دوز محاسبه شده به طور مستقیم استفاده کنم؟

باید به عنوان یک برآورد اولیه در نظر گرفته شود . آب واقعی باید از طریق آزمایش شیشه، آزمایش آزمایشی، یا بهینه‌سازی فرآیند کنترل‌شده قبل از ایجاد نرخ خوراک شیمیایی پیوسته ارزیابی شود.

انتخاب پرمنگنات پتاسیم برای تصفیه آب

هنگام خرید پرمنگنات پتاسیم برای تصفیه آب، خریداران باید ارزیابی کنند:

• سنجش KMnO4

• خلوص

• رطوبت

• مواد نامحلول در آب

• اندازه ذرات

• بسته بندی

• در دسترس بودن COA

• SDS/MSDS

• قوام دسته ای

• پشتیبانی فنی تامین کننده

AOZUN پرمنگنات پتاسیم را برای کاربردهای صنعتی و تصفیه آب ، با مشخصات و گزینه‌های بسته‌بندی بر اساس نیاز مشتری، عرضه می‌کند.

برای پرس و جو، ارائه تجزیه و تحلیل آب، کاربرد، مقدار مورد نیاز، بسته بندی و بندر مقصد می تواند به تعیین مشخصات محصول مناسب کمک کند.

نتیجه گیری

محاسبه دوز پرمنگنات پتاسیم با غلظت آلاینده های تحت درمان شروع می شود.

به عنوان مرجع اولیه:

آهن:
KMnO4 ≈ Fe × 0.94

منگنز:
KMnO4 ≈ منگنز × 1.92

سولفید هیدروژن:
KMnO4 ≈ H2S × 6-7 برای برآوردهای کنترل سولفید فاضلاب عمومی.

اما محاسبه نظری تنها نقطه شروع است.

برای درمان قابل اعتماد، استفاده کنید:

تجزیه و تحلیل آب ← تقاضای نظری ← آزمایش شیشه ← بررسی باقیمانده ← فیلتراسیون ← بهینه سازی دوز

این روش به حذف کارآمد آهن، منگنز و سولفید هیدروژن کمک می کند و در عین حال خطر مصرف کم یا اضافه کردن بیش از حد پرمنگنات را کاهش می دهد.