工作原理
这种类型的除铁过滤器主要利用曝气装置将空气中的氧气引入水中,使水中的亚铁离子(Fe²⁺)氧化为铁离子(Fe³⁺)。氧化后的铁离子会形成氢氧化铁(Fe (OH)₃)胶体。氢氧化铁胶体具有较大的颗粒,可以通过后续的过滤介质(如石英砂、无烟煤等)进行过滤。例如,在地下水除铁过程中,地下水通常含有较高的亚铁离子,通过曝气氧化,亚铁离子转化为氢氧化铁胶体,然后在过滤罐中,这些胶体被石英砂等过滤介质拦截,从而达到除铁的目的。
适用范围
适用于处理含有较高浓度亚铁离子的水,如地下水、部分工业废水等。特别是在地下水除铁领域应用广泛,因为地下水的铁杂质大多以亚铁离子形式存在,通过曝气氧化过滤的方式可以有效地去除铁杂质。
优点和缺点
优点:
处理效果较好,对于亚铁离子的氧化比较彻底,除铁效率高。
过滤介质(如石英砂等)价格相对较低,且使用寿命较长,维护成本较低。
缺点:
需要曝气装置,设备相对复杂,占地面积较大。
对进水的水质要求有一定限制,如水中含有大量的悬浮物时,可能会影响曝气效果和过滤效果。
二、离子交换型除铁过滤器
工作原理
离子交换型除铁过滤器主要利用离子交换树脂来去除铁离子。离子交换树脂含有特定的官能团,如磺酸基(-SO₃H)或羧基(-COOH)。当含有铁离子的水通过离子交换树脂时,铁离子会与树脂上的氢离子(H⁺)发生交换反应。例如,对于强酸性阳离子交换树脂,反应式为(R 代表树脂的骨架结构),从而将铁离子固定在树脂上,达到去除铁杂质的目的。
适用范围
适用于处理溶解态铁离子(Fe³⁺或 Fe²⁺)含量较高的水,特别是对于一些对水质要求较高的场合,如电子工业、制药工业等。在这些行业中,水中的铁离子需要严格控制在很低的浓度范围内,离子交换型除铁过滤器可以有效地去除铁离子,满足生产用水的要求。
优点和缺点
优点:
对溶解态铁离子的去除效果好,能够将铁离子浓度降低到很低的水平。
可以根据需要选择不同类型的离子交换树脂,以适应不同的水质和除铁要求。
缺点:
离子交换树脂的价格相对较高,而且使用寿命有限,需要定期更换树脂,增加了运行成本。
树脂再生过程较为复杂,需要使用化学药剂进行再生,并且再生效果会随着使用次数的增加而逐渐降低。
三、吸附型除铁过滤器
工作原理
吸附型除铁过滤器利用吸附材料来去除铁杂质。常见的吸附材料有活性炭、改性沸石等。这些吸附材料具有巨大的比表面积和丰富的孔隙结构,能够吸附铁离子。其吸附过程可能涉及物理吸附和化学吸附。物理吸附是通过分子间作用力将铁离子吸附在吸附材料表面,化学吸附则是吸附材料表面的官能团(如羟基、羧基等)与铁离子发生化学反应,从而将铁离子固定在吸附材料上。
适用范围
适用于处理含有低浓度铁离子的水,或者是作为其他除铁工艺的辅助手段。例如,在饮用水处理中,当水中铁离子浓度较低时,可以采用吸附型除铁过滤器来进一步降低铁离子浓度,提高饮用水的品质。
优点和缺点
优点:
设备简单,操作方便,不需要复杂的附属设备。
对于低浓度铁离子的处理效果较好,能够有效改善水质的感官性状。
缺点:
吸附材料的吸附容量有限,当吸附达到饱和后,需要及时更换吸附材料,否则会影响除铁效果。
对于高浓度铁离子的处理能力相对较弱,在处理高浓度铁杂质的水时,可能很快就会达到吸附饱和。
四、锰砂除铁过滤器
工作原理
锰砂除铁过滤器主要利用锰砂的催化氧化和吸附过滤作用来除铁。锰砂中含有二氧化锰(MnO₂),它可以作为催化剂,促使水中的亚铁离子(Fe²⁺)氧化为铁离子(Fe³⁺)。氧化后的铁离子会与锰砂表面的羟基(-OH)发生化学反应,生成氢氧化铁(Fe (OH)₃)沉淀吸附在锰砂表面,从而达到除铁的目的。例如,在地下水除铁过程中,水通过锰砂滤层时,亚铁离子在锰砂的催化下被氧化并被吸附沉淀,实现除铁。
适用范围
广泛应用于地下水除铁领域,尤其适用于处理含有亚铁离子的地下水。锰砂除铁过滤器在我国北方地区的地下水处理中应用较多,因为北方地区的地下水铁含量较高,且大多以亚铁离子形式存在。
优点和缺点
优点:
除铁效果好,对亚铁离子的氧化和吸附能力较强。
锰砂的使用寿命相对较长,经过一定的再生处理后可以重复使用,降低了运行成本。
缺点:
锰砂的质量差异较大,不同产地的锰砂除铁性能可能不同,需要选择质量可靠的锰砂。
当水中含有大量的有机物或其他还原性物质时,可能会影响锰砂的催化氧化性能,降低除铁效果。