Аэрация

Напомним, что МЖФ является катализатором, ускоряющим окислительные процессы железа, марганца и иных металлов, присутствующих в воде, а не окислителем. Упрощенная схема процесса катализа выглядит следующим образом:

    А+В+К --> АВК* --> АВ + К,

где А и В - реагенты,
К - катализатор,
АВК* - промежуточный активированный комплекс.

Из схемы видно, что катализатор увеличивает скорость протекания реакции благодаря снижению энергии активации при образовании промежуточного комплекса, но при этом он не расходуется в процессе протекания реакций.

Наиболее предпочтительным окислителем является кислород воздуха, среди явных преимуществ которого: доступность, безопасность, нетоксичность и высокая эффективность в процессах очистки воды от железа и марганца. В водный поток воздух подается с помощью компрессора или эжектора.

Процесс окисления марганца и железа протекает следующим образом: 

    4Fe²⁺ + O₂ + 10 H₂O ↔ 4Fe(OH)₃ + 8H^+ __ (1)

    2Mn²⁺ + O₂ + 2 H₂O ↔ 2MnO₂ + 4H⁺ ____ (2)

Возникает вопрос о необходимой концентрации кислорода, растворенного в воде, обеспечивающей эффективную очистку от марганца и железа. Такая концентрация без труда определятся по стехиометрии реакций, указанных выше. То есть из расчетов следует, что на 1 мг железа, растворенного в воде, расходуется 0,143 мг кислорода, что равняется почти 15%. На 1 мг марганца в свою очередь необходимо 0,291 мг кислорода, что составляет 30%.

Необходимая концентрация растворенного в воде кислорода, необходимая для эффективного очищения воды от примесей железа и марганца определяется по формуле: 

    C_Fe*0,15 + C_Mn*0,3 = C_К

где СК - концентрация растворенного кислорода в мг/л,
      С_Fe - концентрация растворенного железа в мг/л,
      C_Mn - концентрация растворенного марганца в мг/л.

Проиллюстрируем сказанное примером: пусть С_Fe = 20 мг/л; C_Mn = 2 мг/л, тогда концентрация растворенного кислорода необходимая для окисления растворенных железа и марганца

    С_К = 20 0,15 + 2 0,3 = 3,6 мг/л

Растворимость воздуха при температуре равной 20С составляет порядка 24,2 мг/л, концентрация кислорода при этом составляет 5,57 мг/л. То есть равновесное значение растворимости воздуха создает в очищенной воде концентрации кислорода, которая превышает её стехиометрическое значение. Однако при водоочистке с помощью напорных фильтров достижение необходимой скорости окислительных реакций достигается путем принудительной подачи воздуха в поток очищаемой воды с помощью эжектора или компрессора. Такая методика очистки подходит, в первую очередь, для вод из подземных источников, в которых в отличие от поверхностных источников, растворенный кислород не присутствует.

Напомним ещё раз, что без принудительного насыщения воды кислородом материал МЖФ не работает...