《水质工程学》课程教学资源（PPT课件）19—1地下水除铁锰

十九章水的其它处理

十九章 水的其它处理

819-1地下水除铁除锰一、地下水中的铁、锰* 1、危害：铁量高时：水有铁腥味：对某些工业（造纸、印染、纺织、皮革、化工等）的产品质量有影响；（产生锈斑）使家庭洁具（瓷盆和浴缸等）发生锈斑：衣服染色（黄色、铁锈色）；沉积的Fe,O3会滋长铁细菌(是一类生活在含有高浓度二价铁离子的池塘、湖泊、温泉等水域中，能将二价铁盐氧化成三价铁化合物，并能利用此氧化过程中产生的能量来同化二氧化碳进行生长的细菌的总称。），阻塞管道锰量高时：同铁的危害一样。色（微黑或浅灰色

§19-1 地下水除铁除锰  一、地下水中的铁、锰  1、危害：  铁量高时：水有铁腥味； 对某些工业（造纸、印染、纺织、皮革、化工 等）的产品质量有影响；（产生锈斑） 使家庭洁具（瓷盆和浴缸等）发生锈斑； 衣服染色（黄色、铁锈色）；  沉积的Fe2O3会滋长铁细菌(是一类生活在含 有高浓度二价铁离子的池塘、湖泊、温泉等水域 中，能将二价铁盐氧化成三价铁化合物，并能利 用此氧化过程中产生的能量来同化二氧化碳进行 生长的细菌的总称。)，阻塞管道。  锰量高时：同铁的危害一样。色（微黑或浅灰色）

*2、我国规定：铁≤0.3mg/l锰≤0.1mg/l素3、水中的铁锰：素地下水溶解的矿物质，素地下水缺氧，素铁离子以Fe2+；Fe3+形态存在。素 锰离子 Mn2+、Mn3+、Mn4+、Mn6+Mn7+形态存在

 2、我国规定：铁≤0.3mg/l 锰≤0.1mg/l  3、水中的铁锰：  地下水溶解的矿物质，  地下水缺氧，  铁离子以Fe2+；Fe3+形态存在。  锰离子 Mn2+ 、Mn3+ 、 Mn4+ 、Mn6+ 、 Mn7+形态存在

二、地下水除铁方法：10110-1Ct.素1、水中铁的存在形态：1.210~5* Fe2+: FeOH+~Fe(OH)1.0水合离子（羟基结合离0.8子态）0.6Fes+0.4当总碱度高时，以重碳OMFe(OH)s酸盐的形态存在0.2Fe(HCO3)20.0-0.2米Fe3+：Fe(OH),溶解度非Fe2?FeSt常低。0.FefOH)2HFeOi0.6素图式为水中铁的平衡：铁的溶解度与氧化还原12810tepH电位En及PH值的关系图。图19-1铁的溶解度与E，pH关系(25%，101kPa，总无机碳放度10-mol,总无机硫液度10~m0l

二、地下水除铁方法：  1、水中铁的存在形态：  Fe2+：FeOH+~Fe(OH)- 3 水合离子（羟基结合离 子态）  当总碱度高时，以重碳 酸盐的形态存在 Fe(HCO3 ) 2  Fe3+：Fe(OH)3溶解度非 常低。  图式为水中铁的平衡： 铁的溶解度与氧化还原 电位En及PH值的关系图

10-10-1CT.Fe1.210~310-51.0Fe0.8@0.6Fe2+T二0.4(2)Fe(OH)s0.2!20.0Fe-0.2?Fe2+CFeS2~0.-Fe(OH)2HFeO2-0.6-0.812810246014pH圈19-1铁的溶解度与E，pH关系(25℃，101kPa，总无机碳浓度10-mol，总无机硫液度10-*m01）

由能斯特方程：氧化态0.059EH=Elg还原态n素E°一标准电极单位；素n一电子数；氧化态RTE=Eoin还原态nF率F一法拉第系数图中：浙*区域①En、PH高：主要是由Fe(OH)3固体对平衡的控制。水中Fe3+的含量一水中铁的含量很低。* 平衡式：Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O

 由能斯特方程：  Eo—标准电极单位；  n—电子数；  F—法拉第系数  图中：  区域①En、PH高：主要是由Fe(OH)3固体对 平衡的控制。水中Fe3+的含量—水中铁的含量 很低。  平衡式： Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O   还原态 氧化态 lg 0 0.059 n EH = E −   还原态 氧化态 ln 0 nF RT EH = E −

*区域②，由碳酸亚铁FeCO,固体控制水中铁的浓度。 Fe2++HCO3FeCO,+H+铁的浓度高。除铁的重点。区域③，FeS固体控制水中铁的浓度。Fe2++S2Fes-铁的含量低素2、除铁动力学：主要是：将二价铁氧化成三价铁，利用Fe(OH)3的浓度积值很低，而将Fe3+沉淀去除

 区域②，由碳酸亚铁FeCO3固体控制水中铁 的浓度。 FeCO3+H+ Fe2++HCO- 3 铁的浓度高。除铁的重点。  区域③，FeS 固体控制水中铁的浓度。 FeS Fe2++S2- 铁的含量低  2、 除铁动力学：  主要是：将二价铁氧化成三价铁，利用 Fe(OH)3的浓度积值很低， 而将Fe3+沉淀去除

*动力学研究铁的氧化速率：4Fe2++O,+10H,O 4Fe(OH)3+8H+素当PH值大于5.5时，二价铁的氧化速率：dlFe'" - - [Fe* oH- P. (mol / min)dt素k一反应速率常数8×1011L2/mo/2.KPa·min20.5C时气相中氧的分压力,Kpa*PO2[OH-]氢氧根离子浓度,mol/L素[Fe2+]一时间t的二价离子浓度,mol/L

 动力学研究铁的氧化速率： 4Fe2++O2+10H2O 4Fe(OH)3+8H+  当PH值大于5.5时，二价铁的氧化速率：  k——反应速率常数8×1011L 2 /mol2·KPa·min· 20.5℃时  Po2——气相中氧的分压力,Kpa  [OH－]——氢氧根离子浓度,mol/L  [Fe2+]——时间t的二价离子浓度,mol/L      ( / min) 2 2 2 2 = −  + − + k Fe OH P mol L dt d Fe O

*变换上式得：g[Fe] = -k[oH-I Po,[Fe2+ Jlt.-d In[Fe2+] = -k[OH-P Po.dt*Po2一大气中的氧分压，一般为21.3KPa*令k/=kPo2则:din[Fe*] - - [oH-]dt[oH-]-(r]k,=10-14素水的电离常数：代入式中：并令k"=k?.k'PH = -lg[H+]素原可换算为：d In[Fe2+]lg= lg k"+2PHdt

 变换上式得：  PO2—大气中的氧分压， 一般为21.3KPa  令k /=kPO2则：  水的电离常数：  代入式中: 并令  原可换算为：       2 2 2 2 k OH PO Fe dt d Fe − + + = −     02 2 2 ln k OH P dt d Fe − + = −     2 / 2 ln − + = −k OH dt d Fe 14 10− kw =     + − = H k OH w // 2 / k k k w =    + PH = −lg H   k PH dt d Fe lg 2 ln lg 2 =  +       − +

米可见：除铁的影响因素：2.0（1）PH高促进1. 0二价铁的氧化。0. 0（2）K中隐着氧(-P(本p2化剂的浓度。-1. 0（Po2分压力）2.素fig19-2实验与公式的情况，当PH<5.5时，二价-119-T铁的氧化速度缓延长线-5. 0慢（实验高于公5-.式计算值）PH铁的氧化速率实验和理论曲线

 可见：除铁的影 响因素： （1）PH高促进 二价铁的氧化。 （2）K//中隐着氧 化剂的浓度。 （PO2分压力）  fig19-2实验与公 式的情况，当 PH<5.5时，二价 铁的氧化速度缓 慢（实验高于公 式计算值）