Cách tính liều lượng thuốc tím để loại bỏ sắt, mangan và hydro sunfua

Kali permanganat (KMnO₄) thường được sử dụng trong xử lý nước để oxy hóa sắt kim loại (Fe²⁺), mangan hòa tan (Mn²⁺) và hydro sunfua (H₂S) trước khi lọc.

Nhưng một trong những câu hỏi quan trọng nhất đối với các nhà vận hành xử lý nước và người mua hóa chất là:

Bao nhiêu có nên bổ sung thuốc tím ?

Câu trả lời phụ thuộc vào nồng độ chất gây ô nhiễm, thành phần hóa học trong nước thô, độ pH, chất hữu cơ, thời gian tiếp xúc và hệ thống lọc. Một cách tiếp cận thực tế là:

Phân tích nước → Tính toán nhu cầu ban đầu → Kiểm tra bình → Kiểm tra cặn → Lọc

Hướng dẫn của EPA Hoa Kỳ xác định thuốc tím là một lựa chọn xử lý quá trình oxy hóa sắt và mangan và lưu ý rằng liều lượng thực tế phụ thuộc nhiều vào chất lượng nước và điểm áp dụng.

Liều lượng kali Permanganat: Tham khảo nhanh

Đối với tính toán ban đầu, các tỷ lệ sau đây rất hữu ích:

Tài liệu kỹ thuật của EPA đưa ra các yêu cầu lý thuyết về khoảng 0,94 mg/L KMnO₄ trên 1 mg/L sắt và 1,92 mg/L KMnO₄ trên 1 mg/L mangan.

Để kiểm soát sunfua trong nước thải, hướng dẫn của EPA báo cáo tỷ lệ trọng lượng KMnO₄-to-H₂S khoảng 6:1 đến 7:1 như một phạm vi hoạt động chung.

Những giá trị này nên được coi là điểm khởi đầu thay vì liều vận hành cuối cùng.

1. Cách tính liều KMnO₄ để loại bỏ sắt

Sắt hòa tan có thể bị oxy hóa thành các hợp chất sắt không hòa tan, sau đó được loại bỏ bằng quá trình lắng hoặc lọc.

Mối quan hệ lý thuyết xấp xỉ:

1 mg/L Fe²⁺ × 0,94 = 0,94 mg/L KMnO₄

Ví dụ

Nếu nước thô chứa:

Sắt = 2,0 mg/L

Sau đó:

2,0 × 0,94 = 1,88 mg/L KMnO₄

Do đó, nhu cầu thuốc tím theo lý thuyết ban đầu là khoảng:

1,88 mg/L

Tuy nhiên, chất hữu cơ tự nhiên và các chất khử khác cũng có thể tiêu thụ thuốc tím, do đó liều lượng thực tế của thực vật cần được xác nhận thông qua thử nghiệm.

2. Cách tính liều lượng KMnO₄ để loại bỏ mangan

Mangan thường đòi hỏi nhiều thuốc tím hơn sắt.

Mối quan hệ lý thuyết xấp xỉ:

1 mg/L Mn²⁺ × 1,92 = 1,92 mg/L KMnO₄

Ví dụ

Nếu nồng độ mangan là:

0,5 mg/L Mn²⁺

Sau đó:

0,5 × 1,92 = 0,96 mg/L KMnO₄

Nhu cầu tính toán ban đầu là:

0,96 mg/L KMnO₄

Mangan bị oxy hóa tạo thành các oxit mangan dạng hạt sau đó phải được loại bỏ bằng quy trình lọc thích hợp.

3. Cần bao nhiêu thuốc tím để loại bỏ H₂S?

Hydrogen sulfide tạo ra mùi 'trứng thối' đặc trưng có trong một số hệ thống nước ngầm và nước thải.

Kali permanganat có thể oxy hóa sunfua và được sử dụng để kiểm soát mùi và sunfua. Carus cũng xác định các sản phẩm permanganat để xử lý hydro sunfua và hợp chất lưu huỳnh trong các ứng dụng của thành phố.

Để kiểm soát sunfua nước thải, ước tính vận hành ban đầu hữu ích là:

Nồng độ H₂S × 6–7 = liều lượng KMnO₄ gần đúng

Ví dụ

Nếu nồng độ H₂S là:

0,5 mg/L

Nhu cầu KMnO₄ ước tính:

0,5 × 6 = 3,0 mg/L

ĐẾN

0,5 × 7 = 3,5 mg/L

Vì vậy, phạm vi đánh giá ban đầu sẽ xấp xỉ:

3,0–3,5 mg/L KMnO₄

Bởi vì hóa học sunfua thay đổi theo độ pH và điều kiện xử lý nên việc thử nghiệm trên băng ghế đặc biệt quan trọng trước khi thiết lập tốc độ cấp liệu cuối cùng.

4. Cách tính KMnO₄ khi có nhiều chất gây ô nhiễm

Nước ngầm thực sự có thể chứa sắt, mangan và hydro sunfua cùng một lúc.

Một ước tính ban đầu hữu ích là:

Nhu cầu KMnO₄ ước tính = Nhu cầu sắt + Nhu cầu Mangan + Nhu cầu H₂S

Ví dụ: giả sử phân tích nước cho thấy:

• Sắt: 1,5 mg/L

• Mangan: 0,20 mg/L

• H₂S: 0,10 mg/L

Nhu cầu sắt

1,5 × 0,94 = 1,41 mg/L

Nhu cầu mangan

0,20 × 1,92 = 0,384 mg/L

Nhu cầu H₂S

0,10 × 6–7 = 0,60–0,70 mg/L

Nhu cầu KMnO₄ ước tính ban đầu

1,41 + 0,384 + 0,60–0,70

= khoảng 2,39–2,49 mg/L KMnO₄

Điều này cung cấp cho người vận hành phạm vi thử nghiệm ban đầu chứ không phải điểm đặt liều lượng cuối cùng tự động.

5. Tại sao liều lượng lý thuyết không phải là liều lượng cuối cùng

Nước thô chứa nhiều hơn Fe2⁺, Mn2⁺ và H₂S.

Kali permanganat cũng có thể phản ứng với:

• Chất hữu cơ tự nhiên

• Kim loại khử khác

• sunfua

• Chất ô nhiễm hữu cơ

• Khử các hợp chất trong nước thải công nghiệp

Do đó, hai nguồn nước có cùng nồng độ sắt có thể yêu cầu liều KMnO₄ thực tế khác nhau.

Tài liệu của EPA cho thấy rằng liều lượng tại hiện trường có thể khác biệt đáng kể so với nhu cầu lý thuyết và việc thử nghiệm trong bình và thử nghiệm tại hiện trường được sử dụng để thiết lập các điều kiện vận hành thích hợp.

6. Sử dụng thử nghiệm bình để xác định liều lượng thực tế

Sau khi tính toán nhu cầu lý thuyết, hãy thực hiện thử nghiệm bình hoặc thử nghiệm thí điểm sử dụng nước thô thực tế.

Một quy trình thực tế là:

Bước 1 - Phân tích nước

Đo lường:

• Sắt hòa tan

• Mangan hòa tan

• H₂S hoặc sunfua

• pH

• Độ đục

• Chất hữu cơ

• Nhiệt độ

Bước 2 - Tính nhu cầu KMnO₄ ban đầu

Sử dụng các tỷ lệ lý thuyết hoặc hoạt động làm điểm khởi đầu.

Bước 3 - Thử nghiệm một số liều lượng

Kiểm tra nồng độ KMnO₄ hơi khác nhau xung quanh yêu cầu tính toán.

Bước 4 - Cho phép thời gian phản ứng thích hợp

Quá trình oxy hóa không phải lúc nào cũng xảy ra ngay lập tức. Thời gian tiếp xúc và độ pH có thể ảnh hưởng đáng kể đến việc xử lý mangan và sunfua.

Bước 5 - Kiểm tra nước đã xử lý

Đo lường:

• Sắt còn lại

• Mangan còn lại

• sunfua

• Độ đục

• Permanganate dư

Bước 6 - Lọc chất rắn bị oxy hóa

KMnO₄ chuyển đổi các chất ô nhiễm hòa tan thành dạng oxy hóa, nhưng những chất rắn này vẫn phải được loại bỏ bằng cách lọc hoặc một quy trình tách tiếp theo khác.

Hướng dẫn về nước uống của California cũng sử dụng phương pháp thử nghiệm trong bình như một phương pháp thực tế để tối ưu hóa liều lượng xử lý bằng hóa chất.

Tránh dùng thuốc tím quá liều

Nhiều KMnO₄ hơn không tự động có nghĩa là điều trị tốt hơn.

Permanganat dư thừa có thể dẫn đến:

• Màu hồng hoặc tím dai dẳng

• Tăng dư lượng mangan

• Tiêu thụ hóa chất cao hơn

• Tải chất rắn bổ sung

• Chi phí vận hành không cần thiết

Hướng dẫn của EPA đặc biệt cảnh báo rằng việc sử dụng quá liều thuốc tím có thể khiến lượng mangan dư thừa đi qua quá trình xử lý.

Do đó, mục tiêu là xác định liều hiệu quả thấp nhất đạt được quá trình oxy hóa và cho phép lọc đáng tin cậy..

Các yếu tố ảnh hưởng đến liều lượng KMnO₄

pH

Hành vi phản ứng thay đổi theo độ pH, đặc biệt đối với mangan và hydro sunfua.

Chất hữu cơ

Chất hữu cơ tự nhiên có thể tiêu thụ thuốc tím và làm tăng nhu cầu hóa chất.

Thời gian liên lạc

Thời gian phản ứng không đủ có thể dẫn đến quá trình oxy hóa không hoàn toàn trước khi lọc.

Nhiệt độ

Nhiệt độ thấp hơn có thể làm chậm phản ứng oxy hóa.

Hệ thống lọc

Sắt và mangan bị oxy hóa phải được loại bỏ sau khi xử lý. Do đó, phương tiện lọc và điều kiện vận hành ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý tổng thể.

Quy trình định lượng KMnO₄ thực tế

Đối với xử lý nước công nghiệp và đô thị, quy trình làm việc hữu ích là:

1. Phân tích nước

↓

2. Xác định nồng độ Fe, Mn và H₂S

↓

3. Tính toán nhu cầu Permanganat ban đầu

↓

4. Tiến hành thử nghiệm bình hoặc thử nghiệm

↓

5. Điều chỉnh liều lượng KMnO₄

↓

6. Xác minh dư lượng sắt, mangan và sunfua

↓

7. Lọc chất rắn bị oxy hóa

↓

8. Tối ưu hóa tốc độ nạp

Cách tiếp cận này đáng tin cậy hơn so với việc chỉ chọn liều lượng từ nồng độ chất gây ô nhiễm.

Câu hỏi thường gặp

Cần bao nhiêu KMnO₄ để loại bỏ 1 mg/L sắt?

Yêu cầu về mặt lý thuyết là khoảng 0,94 mg/L KMnO₄ cho mỗi 1 mg/L Fe2⁺.

Cần bao nhiêu KMnO₄ để loại bỏ 1 mg/L Mangan?

Yêu cầu về mặt lý thuyết là khoảng 1,92 mg/L KMnO₄ cho mỗi 1 mg/L Mn²⁺.

Cần bao nhiêu KMnO₄ cho Hydro Sunfua?

Hướng dẫn về nước thải của EPA trích dẫn tỷ lệ trọng lượng chung của KMnO₄:H₂S là khoảng 6:1–7:1 để kiểm soát sunfua. Yêu cầu thực tế phụ thuộc nhiều vào tính chất hóa học của nước và điều kiện xử lý.

Tôi có thể sử dụng liều lượng tính toán trực tiếp không?

Nó nên được coi là ước tính ban đầu . Nước thực tế phải được đánh giá thông qua thử nghiệm bình, thử nghiệm thí điểm hoặc tối ưu hóa quy trình có kiểm soát trước khi thiết lập tốc độ cấp hóa chất liên tục.

Chọn thuốc tím để xử lý nước

Khi mua thuốc tím để xử lý nước, người mua nên đánh giá:

• xét nghiệm KMnO₄

• độ tinh khiết

• Độ ẩm

• Chất không tan trong nước

• Kích thước hạt

• Bao bì

• COA sẵn có

• SDS/MSDS

• Tính nhất quán của lô

• Hỗ trợ kỹ thuật của nhà cung cấp

AOZUN cung cấp Thuốc tím cho các ứng dụng công nghiệp và xử lý nước , với các thông số kỹ thuật và tùy chọn đóng gói có sẵn theo yêu cầu của khách hàng.

Đối với một cuộc điều tra, việc cung cấp phân tích nước, ứng dụng, số lượng yêu cầu, bao bì và cảng đích có thể giúp xác định thông số kỹ thuật sản phẩm phù hợp.

Phần kết luận

Việc tính toán liều lượng thuốc tím bắt đầu bằng nồng độ chất gây ô nhiễm được xử lý.

Là một tài liệu tham khảo ban đầu:

Sắt:
KMnO₄ ≈ Fe × 0,94

Mangan:
KMnO₄ ≈ Mn × 1,92

Hydro sunfua:
KMnO₄ ≈ H₂S × 6–7 để ước tính khả năng kiểm soát sunfua nước thải nói chung.

Nhưng tính toán lý thuyết chỉ là điểm khởi đầu.

Để điều trị đáng tin cậy, hãy sử dụng:

Phân tích nước → Nhu cầu lý thuyết → Kiểm tra bình → Kiểm tra dư lượng → Lọc → Tối ưu hóa liều lượng

Phương pháp này giúp loại bỏ sắt, mangan và hydro sunfua hiệu quả đồng thời giảm nguy cơ thiếu liều lượng hoặc bổ sung quá nhiều thuốc tím.