淺談藥劑氧化法在除鐵錳水中的應用

蔣立新 文永林

（重慶三峰環境產業有限公司， 重慶 400084）

水是地球上一切生物生存和發展的物質基礎，是生命體所需的最關鍵資源之一。水中鐵錳含量超標會給人的生產生活帶來巨大的影響。水中鐵錳的主要來源有以下幾個方面：一，工業污染，工業排放的廢水中含有大量的重金屬離子，這也是水質中鐵錳污染的主要來源0；二，生活中的重金屬廢棄物等，生活垃圾0和建筑垃圾0含有部分的重金屬離子混入水源中，給環境和人體健康帶來危害；三，自來水給水管道設計對水的影響，鍍金屬管道，以及管道自身的腐蝕和磨損，會使得部分重金屬離子混入水質中0。

在處理含鐵錳水中，一般先除鐵后除錳，除錳主要是去除二價錳（Mn2+），水中鐵離子包括二價鐵離子（Fe2+）和三價鐵離子（Fe3+）。鐵和錳是與有機生物體生存息息相關的微量元素，對生命起至關重要的作用。微量的鐵和錳是人生命體所必須的，但是鐵錳一旦超標就會給人體帶來許多危害。人體內積累鐵含量過多會造成肝臟、胰腺等多處器官發生病變，對人體皮膚也有較大的損害。

藥劑氧化法指的是利用化學試劑的強氧化性來去除水中的鐵錳，將水中的二價鐵和二價錳分別氧化成三價鐵和四價錳，利于沉淀形成后將其去除。目前用于水處理的氧化劑主要有：二氧化氯（ClO2）、雙氧水（H2O2）、氯氣（Cl2）、臭氧（O3）、次氯酸鈉（NaClO）、高錳酸鉀（KMnO4）等，這些氧化劑都能對水中的存在的二價鐵和二價錳進行氧化。

1 二氧化氯氧化法

二氧化氯作為一種強氧化劑，它能快速的將水中二價鐵和二價錳氧化形成不溶的沉淀。二氧化氯不僅具有很強的氧化性，還具有一定的消毒殺菌、除色、除臭作用，在飲用水的消毒殺菌過程被廣泛使用0。二氧化氯與Fe2+、Mn2+的反應見式1-1、式1-2：

由式1-1、1-2可知，反應在中性和堿性條件下更利于二價鐵、二價錳氧化反應的進行。研究表明，二氧化氯在水處理的過程中幾乎不產生或少量產生三鹵甲烷、有機鹵代烴等有毒有害物質，不會危害人體健康0。

2 臭氧氧化法

臭氧（O3）的氧化性極強，高于氧氣，常用于分解水中的污染物，并能起到殺菌、除臭、去味、脫色等作用。與其他氧化劑相比，臭氧可以在較低pH和無催化劑條件下氧化二價錳，其反應見式1-3和式1-4。

利用臭氧氧化去除水中二價鐵、二價錳反應比較迅速，在氧化的過程中還會對水質起到消毒、殺菌、除色去味等作用。臭氧的發生裝置較為昂貴、成本較高、投量難以控制，臭氧往往與沸石、活性炭等連用來處理含鐵錳水0。

3 氯氧化法

水處理中常用氯作為氧化劑，具有成本低、操作工藝成熟、水廠中運用廣等優點。氯對二價鐵的氧化較為迅速高效，但對二價錳的氧化卻極為緩慢，當錳呈有機結合時，氯不能有效的氧化錳，一般需要增大投氯量或將氯與其他工藝連用才能達到一定的去除效果。

隨著研究工藝的逐漸成熟，科研工作者們發現氯氧化有著對人體健康和環境友好不利的缺點。氯會與水中的有機物產生氯仿等致癌物，危害生命健康；在其處理過程中也可能會產生有臭味的衍生有機化合物0。

4 高錳酸鉀氧化法

高錳酸鉀是一種比氯氧氧化性還強的氧化劑，在污水處理中，它能迅速氧化水中的二價鐵和二價錳，經混凝沉淀過濾后去除，其反應過程見式1-5和式1-6。

高錳酸鉀作為氧化劑時，應特別注意其投加量，投加量過低會導致鐵錳的去除效果較差，而投加量過多則會使得水呈現粉紅色，使得去除過程變得更為復雜。高錳酸鉀投加量只要控制在一定的安全范圍內，就能保證處理后的水具有良好的水質狀況。這一安全范圍受溶液pH影響，pH值越高，范圍越寬，且所需投加量也較少。此外，高錳酸鉀不僅能作為氧化劑氧化去除水中鐵錳，它還能除臭，作為消毒劑和除藻劑使用。文獻指出，高錳酸鉀可以減少氯化消毒過程中產生的副產物，且較為有效。

5 次氯酸鈉氧化法

次氯酸鈉（NaClO）是一種常見的強氧化劑，常用作凈水劑、消毒劑、殺菌劑。次氯酸鈉具有氧化性強、性質穩定、易于溶解、易投加等特點。次氯酸鈉氧化水中二價鐵反應較為迅速，通常在幾分鐘內就能完成，將二價鐵氧化形成膠狀Fe(OH)3沉淀，然后經過過濾等手段去除，反應方程式見式1-7。次氯酸鈉氧化去除水中的二價錳也具有較好的效果，其反應方程見式1-8。

在水溶液中次氯酸鈉不能穩定存在，受多種因素的影響，如光照、溫度、pH等。在不同pH下，次氯酸鈉有Cl2、HClO2、HClO、NaClO等幾種形態存在于水溶液中，因此其儲存環境通常在堿性、低溫、避光條件下。其中HClO極其不穩定，會分解出氧氣，所以次氯酸鈉也是一種高效的氧化劑和含氯消毒劑，其氧化性能極強。次氯酸鈉具有處理效果好、氧化效率高、反應迅速、環境友好等特點，因此次氯酸鈉被廣泛的應用于水質凈化消毒工程中。

6 雙氧水氧化法

過氧化氫（H2O2）是公認的最為清潔、環境友好的強氧化劑，純的過氧化氫是一種淡藍色粘稠液體，可與水以任意比例混溶為無色透明液體，常見有3%與30%質量分數的過氧化氫。在光照或是加熱的條件下容易分解為水和氧氣。過氧化氫的水溶液常用作醫用消毒，因此過氧化氫也是一種常見的消毒劑，還能有效地去除水中存在的有機污染物。

研究表明，過氧化氫氧化除鐵的效果較佳，除錳的效果卻不是很理想。過氧化氫的強氧化性主要是由于它自身在某些物質或催化劑存在的條件下，生成了自由基，OH·氧化性極強，不僅能去除水中難以降解的有機物，還能去除低價態重金屬離子，使水質和去除效率大大提高。此外，過氧化氫具有環境友好、無二次污染的特點，因此，在除水中鐵或除鐵和少量的錳的情況下，首先考慮采用過氧化氫。

7 總結

鐵錳超標是水處理中普遍存在的問題，隨著技術的不斷發展，關于水中除鐵除錳的方法有很多，如吸附法、離子樹脂交換法、混凝法、離子交換法等，這些方法在其特定的使用條件下，同樣能發揮較佳的除鐵除錳效果。