Q trình làm thống:
4.3.1.2Cơ sở lý thuyết của quá trình khử Mangan
Mangan trong nước ngầm thường cùng tồn tại với sắt ở dạng ion hố 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) hồ tan khi bị oxi hố sẽ chuyển dần thành Mangan (III) và Mangan (IV) ở dạng Hydroxit kết tủa. Q trình oxy hố 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 hố và thuỷ phân Mangan càng lớn và q trình oxy hố mangan sẽ đạt hiệu quả cao nhất ở một giá trị pH nào đĩ.
Xét phương trình biểu diễn thế oxy hố khử Mangan sau: EMn4+ Mn2+ = 1,23 – 0,12pH – 0,03 lg aMn2+ Trong đĩ
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 mơi trường nước, hệ số hoạt độ fMn2+ thường cĩ giá trị 0,6. nếu muốn giảm hàm lượng Mangan xuống cịn 2,2 mg/l theo tiêu chuẩn vệ sinh, ta cĩ:
aMn2+ + 0,6 x 0,2 mg/l Thế oxy hố 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 thống quá trình oxy hố xảy ra ngay với các chất dễ bị oxy hố, do vậy đến Mangan, thế oxy hố khử các nước thường chỉ cịn lại khoảng 0,2 V.
Thay vào phương trình tính E nĩi trên ta thấy rằng, đã đưa hàm lượng Mangan xuống đến 0,2 mg/l, pH của nước phải cĩ giá trị sấp xỉ 9.
Kết quả thực nghiệm cho thấy , khi pH < 8 và khơng cĩ chất xúc tác thì q trình oxy hố 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 thống, lắng và lọc. Trong q trình lọc, lớp vật liệu lọc được phủ dần một lớp Mangan hyđroxit Mn(OH)4tích điện âm, lớp Mn(OH)4cĩ tác dụng làm chất xúc tác hấp thụ các ion Mn2+ và oxy hố 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 q trình tạo ra bề mặt hạt vật liệu học. Khi chưa cĩ lớp xúc tác, hiệu quả khử chỉ đạt được với pH lớn hơn 9, khi cĩ xúc tác, phản ứng cĩ 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.