浅谈药剂氧化法在除铁锰水中的应用

蒋立新 文永林

（重庆三峰环境产业有限公司， 重庆 400084）

水是地球上一切生物生存和发展的物质基础，是生命体所需的最关键资源之一。水中铁锰含量超标会给人的生产生活带来巨大的影响。水中铁锰的主要来源有以下几个方面：一，工业污染，工业排放的废水中含有大量的重金属离子，这也是水质中铁锰污染的主要来源0；二，生活中的重金属废弃物等，生活垃圾0和建筑垃圾0含有部分的重金属离子混入水源中，给环境和人体健康带来危害；三，自来水给水管道设计对水的影响，镀金属管道，以及管道自身的腐蚀和磨损，会使得部分重金属离子混入水质中0。

在处理含铁锰水中，一般先除铁后除锰，除锰主要是去除二价锰（Mn2+），水中铁离子包括二价铁离子（Fe2+）和三价铁离子（Fe3+）。铁和锰是与有机生物体生存息息相关的微量元素，对生命起至关重要的作用。微量的铁和锰是人生命体所必须的，但是铁锰一旦超标就会给人体带来许多危害。人体内积累铁含量过多会造成肝脏、胰腺等多处器官发生病变，对人体皮肤也有较大的损害。

药剂氧化法指的是利用化学试剂的强氧化性来去除水中的铁锰，将水中的二价铁和二价锰分别氧化成三价铁和四价锰，利于沉淀形成后将其去除。目前用于水处理的氧化剂主要有：二氧化氯（ClO2）、双氧水（H2O2）、氯气（Cl2）、臭氧（O3）、次氯酸钠（NaClO）、高锰酸钾（KMnO4）等，这些氧化剂都能对水中的存在的二价铁和二价锰进行氧化。

1 二氧化氯氧化法

二氧化氯作为一种强氧化剂，它能快速的将水中二价铁和二价锰氧化形成不溶的沉淀。二氧化氯不仅具有很强的氧化性，还具有一定的消毒杀菌、除色、除臭作用，在饮用水的消毒杀菌过程被广泛使用0。二氧化氯与Fe2+、Mn2+的反应见式1-1、式1-2：

由式1-1、1-2可知，反应在中性和碱性条件下更利于二价铁、二价锰氧化反应的进行。研究表明，二氧化氯在水处理的过程中几乎不产生或少量产生三卤甲烷、有机卤代烃等有毒有害物质，不会危害人体健康0。

2 臭氧氧化法

臭氧（O3）的氧化性极强，高于氧气，常用于分解水中的污染物，并能起到杀菌、除臭、去味、脱色等作用。与其他氧化剂相比，臭氧可以在较低pH和无催化剂条件下氧化二价锰，其反应见式1-3和式1-4。

利用臭氧氧化去除水中二价铁、二价锰反应比较迅速，在氧化的过程中还会对水质起到消毒、杀菌、除色去味等作用。臭氧的发生装置较为昂贵、成本较高、投量难以控制，臭氧往往与沸石、活性炭等连用来处理含铁锰水0。

3 氯氧化法

水处理中常用氯作为氧化剂，具有成本低、操作工艺成熟、水厂中运用广等优点。氯对二价铁的氧化较为迅速高效，但对二价锰的氧化却极为缓慢，当锰呈有机结合时，氯不能有效的氧化锰，一般需要增大投氯量或将氯与其他工艺连用才能达到一定的去除效果。

随着研究工艺的逐渐成熟，科研工作者们发现氯氧化有着对人体健康和环境友好不利的缺点。氯会与水中的有机物产生氯仿等致癌物，危害生命健康；在其处理过程中也可能会产生有臭味的衍生有机化合物0。

4 高锰酸钾氧化法

高锰酸钾是一种比氯氧氧化性还强的氧化剂，在污水处理中，它能迅速氧化水中的二价铁和二价锰，经混凝沉淀过滤后去除，其反应过程见式1-5和式1-6。

高锰酸钾作为氧化剂时，应特别注意其投加量，投加量过低会导致铁锰的去除效果较差，而投加量过多则会使得水呈现粉红色，使得去除过程变得更为复杂。高锰酸钾投加量只要控制在一定的安全范围内，就能保证处理后的水具有良好的水质状况。这一安全范围受溶液pH影响，pH值越高，范围越宽，且所需投加量也较少。此外，高锰酸钾不仅能作为氧化剂氧化去除水中铁锰，它还能除臭，作为消毒剂和除藻剂使用。文献指出，高锰酸钾可以减少氯化消毒过程中产生的副产物，且较为有效。

5 次氯酸钠氧化法

次氯酸钠（NaClO）是一种常见的强氧化剂，常用作净水剂、消毒剂、杀菌剂。次氯酸钠具有氧化性强、性质稳定、易于溶解、易投加等特点。次氯酸钠氧化水中二价铁反应较为迅速，通常在几分钟内就能完成，将二价铁氧化形成胶状Fe(OH)3沉淀，然后经过过滤等手段去除，反应方程式见式1-7。次氯酸钠氧化去除水中的二价锰也具有较好的效果，其反应方程见式1-8。

在水溶液中次氯酸钠不能稳定存在，受多种因素的影响，如光照、温度、pH等。在不同pH下，次氯酸钠有Cl2、HClO2、HClO、NaClO等几种形态存在于水溶液中，因此其储存环境通常在碱性、低温、避光条件下。其中HClO极其不稳定，会分解出氧气，所以次氯酸钠也是一种高效的氧化剂和含氯消毒剂，其氧化性能极强。次氯酸钠具有处理效果好、氧化效率高、反应迅速、环境友好等特点，因此次氯酸钠被广泛的应用于水质净化消毒工程中。

6 双氧水氧化法

过氧化氢（H2O2）是公认的最为清洁、环境友好的强氧化剂，纯的过氧化氢是一种淡蓝色粘稠液体，可与水以任意比例混溶为无色透明液体，常见有3%与30%质量分数的过氧化氢。在光照或是加热的条件下容易分解为水和氧气。过氧化氢的水溶液常用作医用消毒，因此过氧化氢也是一种常见的消毒剂，还能有效地去除水中存在的有机污染物。

研究表明，过氧化氢氧化除铁的效果较佳，除锰的效果却不是很理想。过氧化氢的强氧化性主要是由于它自身在某些物质或催化剂存在的条件下，生成了自由基，OH·氧化性极强，不仅能去除水中难以降解的有机物，还能去除低价态重金属离子，使水质和去除效率大大提高。此外，过氧化氢具有环境友好、无二次污染的特点，因此，在除水中铁或除铁和少量的锰的情况下，首先考虑采用过氧化氢。

7 总结

铁锰超标是水处理中普遍存在的问题，随着技术的不断发展，关于水中除铁除锰的方法有很多，如吸附法、离子树脂交换法、混凝法、离子交换法等，这些方法在其特定的使用条件下，同样能发挥较佳的除铁除锰效果。