4. Chì (Pb): Đây là một kim loại nặng ảnh hưởng đế nô nhiễm môi trường rất nhiều Vì nó có khả năng tích luỹ lâu dài trongcơ thể và gây nhiễm độc người,
4.3.1.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình khử Mangan
Mangan trong nước ngầm thường cùng tồn tại với sắt ở dạng ion hoá trị hai và dạng keo hữu cơ trong nước bề mặt. Do vậy, quá trình khử Mangan thường được tiến hành đồng thời với quá trình khử sắt.
Mangan (II) hoà tan khi bị oxi hoá sẽ chuyển dần thành Mangan (III) và Mangan (IV) ở dạng Hydroxit kết tủa. Quá trình oxy hoá xảy ra theo phản ứng sau:
2Mn(HCO3)2 + O2 + 6H2O 2Mn(OH)4+ 4H+ + 4 HCO3 −
Như vậy quá trình khử mangan phụ thuộc vào pH của nước, pH càng cao tức là nồng độ ion H+càng thấp, tốc độ oxy hoá và thuỷ phân Mangan càng lớn và quá trình oxy hoá mangan sẽ đạt hiệu quả cao nhất ở một giá trị pH nào đó.
Xét phương trình biểu diễn thế oxy hoá khử Mangan sau: EMn4+ Mn2+ = 1,23 – 0,12pH – 0,03 lg aMn2+ Trong đó
aMn2+ - hoạt độ của ion Mn2+ trong nước aMn2+ = f Mn2+ . CMn2+
fMn2+ - hệ số hoạt độ
CMn2+ - nồng độ ion Mn2+ trong nước
Trong môi trường nước, hệ số hoạt độ fMn2+ thường có giá trị 0,6. nếu muốn giảm hàm lượng Mangan xuống còn 2,2 mg/l theo tiêu chuẩn vệ sinh, ta có:
aMn2+ + 0,6 x 0,2 mg/l Thế oxy hoá khử cần thiết sẽ là :
EMn4+ Mn2+ = 1,23 – 0,12 pH = 0,03lg 2,2.10−6 = 1,29 – 0,12pH
Trong thực tế, sau làm thoáng quá trình oxy hoá xảy ra ngay với các chất dễ bị oxy hoá, do vậy đến Mangan, thế oxy hoá khử các nước thường chỉ còn lại khoảng 0,2 V.
Thay vào phương trình tính E nói trên ta thấy rằng, đã đưa hàm lượng Mangan xuống đến 0,2 mg/l, pH của nước phải có giá trị sấp xỉ 9.
Kết quả thực nghiệm cho thấy , khi pH < 8 và không có chất xúc tác thì quá trình oxy hoá Mangan (III) thành Mangan (IV) diễn ra rất chậm. Độ pH tối ưu cho quá trình thường trong khoảng 8,5 – 9,5.
Tương tự với sắt, quy trình xử lý mangan cơ bản cũng bao gồm các khâu làm thoáng, lắng và lọc. Trong quá trình lọc, lớp vật liệu lọc được phủ dần một lớp Mangan hyđroxit Mn(OH)4tích điện âm, lớp Mn(OH)4có tác dụng làm chất xúc tác hấp thụ các ion Mn2+ và oxy hoá Mn2+theo phản ứng sau:
4 Mn(OH) 3 + O2 +2H2O Mn(OH)4
Lớp phủ Mn(OH)4mới tạo thành lại tham gia vào phản ứng mới và cứ như vậy tạo ra một chu trình phản ứng liên tục. Như vậy, hiệu quả khử Mangan phụ thuộc vào lớp phủ Mn(OH)4 do chính bản thân quá trình tạo ra bề mặt hạt vật liệu học. Khi chưa có lớp xúc tác, hiệu quả khử chỉ đạt được với pH lớn hơn 9, khi có xúc tác, phản ứng có hiệu quả ngay ở pH = 8,2.
Trong thực tế, để sớm đưa bể lọc vào chế độ hoạt động ổn định, cần pha thêm vào nước dung dịch KMnO4 với hàm lượng 1 đến 3 mg/l trong vài ngày đầu, hoặc nâng giá trị pH của nước lên trên 9.