Cara Mengira Dos Kalium Permanganat untuk Penyingkiran Besi, Mangan dan Hidrogen Sulfida

Kalium permanganat (KMnO₄) biasanya digunakan dalam rawatan air untuk mengoksidakan besi ferus (Fe²⁺), mangan terlarut (Mn²⁺), dan hidrogen sulfida (H₂S) sebelum penapisan.

Tetapi salah satu soalan paling penting untuk pengendali rawatan air dan pembeli bahan kimia ialah:

berapa banyak kalium permanganat perlu ditambah?

Jawapannya bergantung kepada kepekatan bahan cemar, kimia air mentah, pH, bahan organik, masa sentuhan, dan sistem penapisan. Pendekatan praktikal ialah:

Analisis Air → Kira Permintaan Awal → Ujian Balang → Semak Baki → Penapisan

Panduan EPA AS mengenal pasti permanganat sebagai pilihan rawatan untuk pengoksidaan besi dan mangan dan menyatakan bahawa dos sebenar sangat bergantung pada kualiti air dan titik penggunaan.

Dos Kalium Permanganat: Rujukan Pantas

Untuk pengiraan awal, nisbah berikut berguna:

Kesusasteraan teknikal EPA memberikan keperluan teori kira-kira 0.94 mg/L KMnO₄ setiap 1 mg/L besi dan 1.92 mg/L KMnO₄ setiap 1 mg/L mangan.

Untuk kawalan sulfida air sisa, panduan EPA melaporkan nisbah berat KMnO₄-ke-H₂S kira-kira 6:1 hingga 7:1 sebagai julat operasi umum.

Nilai ini harus dianggap sebagai titik permulaan dan bukannya dos operasi akhir.

1. Cara Mengira Dos KMnO₄ untuk Penyingkiran Besi

Besi ferus terlarut boleh dioksidakan menjadi sebatian ferik tidak larut yang kemudiannya disingkirkan melalui pemendapan atau penapisan.

Hubungan teoretikal adalah kira-kira:

1 mg/L Fe²⁺ × 0.94 = 0.94 mg/L KMnO₄

Contoh

Jika air mentah mengandungi:

Besi = 2.0 mg/L

Kemudian:

2.0 × 0.94 = 1.88 mg/L KMnO₄

Oleh itu, keperluan kalium permanganat teoritis awal adalah lebih kurang:

1.88 mg/L

Walau bagaimanapun, bahan organik semulajadi dan bahan pengurangan lain juga boleh menggunakan permanganat, jadi dos tumbuhan sebenar perlu disahkan melalui ujian.

2. Cara Mengira Dos KMnO₄ untuk Penyingkiran Mangan

Mangan biasanya memerlukan lebih banyak kalium permanganat daripada besi.

Hubungan teoretikal adalah kira-kira:

1 mg/L Mn²⁺ × 1.92 = 1.92 mg/L KMnO₄

Contoh

Jika kepekatan mangan ialah:

0.5 mg/L Mn²⁺

Kemudian:

0.5 × 1.92 = 0.96 mg/L KMnO₄

Permintaan yang dikira awal ialah:

0.96 mg/L KMnO₄

Mangan teroksida membentuk zarah mangan oksida yang kemudiannya mesti dikeluarkan melalui proses penapisan yang sesuai.

3. Berapa Banyak Kalium Permanganat Diperlukan untuk Penyingkiran H₂S?

Hidrogen sulfida menghasilkan bau ciri 'telur busuk' yang terdapat dalam beberapa sistem air bawah tanah dan air sisa.

Kalium permanganat boleh mengoksidakan sulfida dan digunakan untuk kawalan bau dan sulfida. Carus juga mengenal pasti produk permanganat untuk rawatan hidrogen sulfida dan kompaun sulfur dalam aplikasi perbandaran.

Untuk kawalan sulfida air sisa, anggaran operasi awal yang berguna ialah:

Kepekatan H₂S × 6–7 = anggaran dos KMnO₄

Contoh

Jika kepekatan H₂S ialah:

0.5 mg/L

Anggaran permintaan KMnO₄:

0.5 × 6 = 3.0 mg/L

kepada

0.5 × 7 = 3.5 mg/L

Jadi julat penilaian awal adalah lebih kurang:

3.0–3.5 mg/L KMnO₄

Oleh kerana kimia sulfida berubah dengan pH dan keadaan rawatan, ujian bangku amat penting sebelum menetapkan kadar suapan akhir.

4. Cara Pengiraan KMnO₄ Apabila Terdapat Beberapa Bahan Pencemar

Air bawah tanah sebenar mungkin mengandungi besi, mangan, dan hidrogen sulfida pada masa yang sama.

Anggaran permulaan yang berguna ialah:

Anggaran Permintaan KMnO₄ = Permintaan Besi + Permintaan Mangan + Permintaan H₂S

Sebagai contoh, katakan analisis air menunjukkan:

• Zat besi: 1.5 mg/L

• Mangan: 0.20 mg/L

• H₂S: 0.10 mg/L

Permintaan Besi

1.5 × 0.94 = 1.41 mg/L

Permintaan Mangan

0.20 × 1.92 = 0.384 mg/L

Permintaan H₂S

0.10 × 6–7 = 0.60–0.70 mg/L

Anggaran Permintaan KMnO₄ Permulaan

1.41 + 0.384 + 0.60–0.70

= kira-kira 2.39–2.49 mg/L KMnO₄

Ini memberikan operator julat ujian awal , bukan titik tetapan dos akhir automatik.

5. Mengapa Dos Teoritis Bukan Dos Akhir

Air mentah mengandungi lebih daripada Fe²⁺, Mn²⁺, dan H₂S.

Kalium permanganat juga boleh bertindak balas dengan:

• Bahan organik semulajadi

• Logam terkurang lain

• Sulfida

• Bahan cemar organik

• Mengurangkan sebatian dalam air sisa industri

Akibatnya, dua sumber air dengan kepekatan besi yang sama mungkin memerlukan dos KMnO₄ praktikal yang berbeza.

Dokumentasi EPA menunjukkan bahawa dos medan boleh berbeza dengan ketara daripada permintaan teori dan ujian balang dan ujian lapangan digunakan untuk mewujudkan keadaan operasi yang sesuai.

6. Gunakan Ujian Balang untuk Menentukan Dos Sebenar

Selepas mengira permintaan teori, lakukan ujian balang atau ujian rintis menggunakan air mentah sebenar.

Proses praktikal ialah:

Langkah 1 - Menganalisis Air

ukur:

• Besi terlarut

• Mangan terlarut

• H₂S atau sulfida

• pH

• Kekeruhan

• Bahan organik

• Suhu

Langkah 2 — Kira Permintaan KMnO₄ Awal

Gunakan nisbah teori atau operasi sebagai titik permulaan.

Langkah 3 — Uji Beberapa Dos

Uji kepekatan KMnO₄ yang sedikit berbeza di sekitar keperluan yang dikira.

Langkah 4 — Benarkan Masa Reaksi Mencukupi

Pengoksidaan tidak selalunya serta-merta. Masa sentuhan dan pH boleh menjejaskan rawatan mangan dan sulfida dengan ketara.

Langkah 5 — Semak Air Terawat

ukur:

• Baki besi

• Mangan yang tinggal

• Sulfida

• Kekeruhan

• Sisa permanganat

Langkah 6 — Tapis Pepejal Teroksida

KMnO₄ menukarkan bahan cemar terlarut kepada bentuk teroksida, tetapi pepejal ini masih mesti dikeluarkan melalui penapisan atau proses pengasingan hiliran yang lain.

Panduan air minuman California juga menggunakan ujian balang sebagai kaedah praktikal untuk mengoptimumkan dos rawatan kimia.

Elakkan Berlebihan Potassium Permanganat

Lebih banyak KMnO₄ tidak bermakna rawatan yang lebih baik secara automatik.

Permanganat berlebihan boleh mengakibatkan:

• Warna merah jambu atau ungu yang berterusan

• Peningkatan sisa mangan

• Penggunaan bahan kimia yang lebih tinggi

• Pemuatan pepejal tambahan

• Kos operasi yang tidak perlu

Panduan EPA secara khusus memberi amaran bahawa dos berlebihan permanganat boleh membenarkan mangan berlebihan melalui proses rawatan.

Oleh itu, objektifnya adalah untuk mengenal pasti dos berkesan terendah yang mencapai pengoksidaan dan membolehkan penapisan yang boleh dipercayai.

Faktor Yang Mempengaruhi Dos KMnO₄

pH

Tingkah laku tindak balas berubah dengan pH, terutamanya untuk mangan dan hidrogen sulfida.

Bahan Organik

Bahan organik semulajadi boleh menggunakan permanganat dan meningkatkan permintaan kimia.

Masa Kenalan

Masa tindak balas yang tidak mencukupi boleh mengakibatkan pengoksidaan yang tidak lengkap sebelum penapisan.

Suhu

Suhu yang lebih rendah boleh melambatkan tindak balas pengoksidaan.

Sistem Penapisan

Besi teroksida dan mangan mesti dikeluarkan selepas rawatan. Oleh itu, media penapis dan keadaan operasi menjejaskan prestasi rawatan keseluruhan.

Aliran Kerja Dos KMnO₄ Praktikal

Untuk rawatan air perindustrian dan perbandaran, aliran kerja yang berguna ialah:

1. Analisis Air

↓

2. Tentukan Kepekatan Fe, Mn dan H₂S

↓

3. Kira Permintaan Permanganat Awal

↓

4. Jalankan Ujian Balang atau Juruterbang

↓

5. Laraskan Dos KMnO₄

↓

6. Sahkan Sisa Besi, Mangan dan Sulfida

↓

7. Tapis Pepejal Beroksida

↓

8. Optimumkan Kadar Suapan

Pendekatan ini lebih dipercayai daripada memilih dos daripada kepekatan bahan cemar sahaja.

Soalan Lazim

Berapa Banyak KMnO₄ Yang Diperlukan untuk Mengeluarkan 1 mg/L Besi?

Keperluan teori ialah kira-kira 0.94 mg/L KMnO₄ untuk setiap 1 mg/L Fe²⁺.

Berapa Banyak KMnO₄ Yang Diperlukan untuk Mengeluarkan 1 mg/L Mangan?

Keperluan teori ialah kira-kira 1.92 mg/L KMnO₄ untuk setiap 1 mg/L Mn²⁺.

Berapa Banyak KMnO₄ Diperlukan untuk Hidrogen Sulfida?

Panduan air sisa EPA memetik nisbah berat KMnO₄:H₂S am kira-kira 6:1–7:1 untuk kawalan sulfida. Keperluan sebenar sangat bergantung pada kimia air dan keadaan proses.

Bolehkah saya Menggunakan Dos Dikira Secara Terus?

Ia harus dianggap sebagai anggaran awal . Air sebenar harus dinilai melalui ujian balang, ujian perintis, atau pengoptimuman proses terkawal sebelum mewujudkan kadar suapan kimia yang berterusan.

Memilih Potassium Permanganat untuk Rawatan Air

Apabila membeli kalium permanganat untuk rawatan air, pembeli harus menilai:

• Ujian KMnO₄

• Kesucian

• Kelembapan

• Bahan tidak larut air

• Saiz zarah

• Pembungkusan

• ketersediaan COA

• SDS/MSDS

• Konsistensi kelompok

• Sokongan teknikal pembekal

AOZUN membekalkan Potassium Permanganate untuk aplikasi industri dan rawatan air , dengan spesifikasi dan pilihan pembungkusan tersedia mengikut keperluan pelanggan.

Untuk pertanyaan, menyediakan analisis air, aplikasi, kuantiti yang diperlukan, pembungkusan dan pelabuhan destinasi boleh membantu menentukan spesifikasi produk yang sesuai.

Kesimpulan

Pengiraan dos kalium permanganat bermula dengan kepekatan bahan cemar yang dirawat.

Sebagai rujukan awal:

besi:
KMnO₄ ≈ Fe × 0.94

Mangan:
KMnO₄ ≈ Mn × 1.92

Hidrogen Sulfida:
KMnO₄ ≈ H₂S × 6–7 untuk anggaran kawalan sulfida air sisa am.

Tetapi pengiraan teori hanyalah titik permulaan.

Untuk rawatan yang boleh dipercayai, gunakan:

Analisis Air → Permintaan Teoritikal → Ujian Balang → Pemeriksaan Baki → Penapisan → Pengoptimuman Dos

Kaedah ini membantu mencapai penyingkiran besi, mangan dan hidrogen sulfida yang cekap sambil mengurangkan risiko kekurangan dos atau penambahan permanganat yang berlebihan.