錳砂濾料是以天(tian)然錳(meng)礦石為原料，經破(po)碎、水洗、打磨、除雜、干燥、磁選、篩分、除塵等工(gong)(gong)藝制成(cheng)，再(zai)把加(jia)工(gong)(gong)好的(de)錳(meng)砂按一定級配(pei)調制成(cheng)具(ju)有(you)水處理濾(lv)料的(de)級配(pei)比例(li)，使它在單位體積(ji)內有(you)較大的(de)比表面積(ji)和截(jie)污能力。

錳(meng)砂濾(lv)料的外觀粗糙，呈黑褐色或淡灰色，接(jie)近圓球形，主(zhu)要成(cheng)分是(shi)二(er)(er)氧化錳(meng)、鐵和二(er)(er)氧化硅等(deng)，產(chan)地不同(tong)(tong)每(mei)種(zhong)物(wu)質的含(han)量不同(tong)(tong)，錳(meng)砂濾(lv)料主(zhu)要用(yong)于去除地下水中鐵、錳(meng)和砷等(deng)有害物(wu)質的過濾(lv)裝置中，濾(lv)水效果非常好。

錳砂濾料粒(li)徑通用規格有0.4-0.6mm、0.6-1.2mm、1-2mm、2-4mm、4-8mm、8-16mm、16-32mm，特殊規格可另行(xing)加工。

給水處理中，采用的錳砂濾料堆積密度在1.9g/cm³左右，磨損率(lv)(lv)、破(po)碎率(lv)(lv)之和＜1.2%，鹽(yan)酸可以(yi)溶解錳砂濾料(liao)，因此(ci)，不(bu)能在偏酸性(xing)水中應用錳砂濾料(liao)。

錳砂濾料主要用來處理含鐵、錳地下水，它是利用天然錳砂中二氧化錳的催化氧化作用，將溶解性Fe²⁺和Mn²⁺氧化(hua)為非溶解(jie)性(xing)三價鐵和(he)四(si)價錳(meng)(meng)，并通(tong)過(guo)(guo)投加絮凝(ning)劑將三價鐵和(he)四(si)價錳(meng)(meng)化(hua)合(he)物顆(ke)粒絮凝(ning)增加，然后(hou)通(tong)過(guo)(guo)過(guo)(guo)濾去除(chu)。地下(xia)水除(chu)鐵除(chu)錳(meng)(meng)的(de)任(ren)務是通(tong)過(guo)(guo)錳(meng)(meng)砂(sha)上面沉積(ji)的(de)棕(zong)黃色活(huo)性(xing)濾膜(mo)完(wan)成，并非錳(meng)(meng)砂(sha)本身(shen)，除(chu)鐵膜(mo)稱為鐵質(zhi)活(huo)性(xing)濾膜(mo)，除(chu)錳(meng)(meng)膜(mo)稱為錳(meng)(meng)質(zhi)活(huo)性(xing)濾膜(mo)。

石(shi)英砂、無(wu)煙(yan)(yan)煤(mei)等濾(lv)料也(ye)能產生除鐵除錳的活性(xing)(xing)濾(lv)膜，但是它們形成(cheng)活性(xing)(xing)濾(lv)膜的成(cheng)熟(shu)期(qi)較長，在同樣的試驗(yan)水質條件(jian)下，錳砂為36天，無(wu)煙(yan)(yan)煤(mei)為71天，石(shi)英砂為96天。由(you)此可見，石(shi)英砂的成(cheng)熟(shu)期(qi)較長，無(wu)煙(yan)(yan)煤(mei)次之，錳砂較短(duan)。錳砂濾(lv)料處(chu)理鐵錳含量高的地下水，成(cheng)熟(shu)期(qi)短(duan)，可降(jiang)低水處(chu)理生產成(cheng)本和提(ti)高去(qu)除效率。

錳砂的除鐵機理

錳砂濾料的除鐵機理是采用接觸氧化法，使地下水中Fe²⁺與溶解氧一同進入錳砂濾層，在錳砂濾層的接觸催化作用下，完成Fe²⁺的氧化(hua)和截留。在(zai)(zai)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)初期，以吸附(fu)除(chu)(chu)鐵(tie)為主，經(jing)過(guo)(guo)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)后，濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)吸附(fu)除(chu)(chu)鐵(tie)能(neng)力(li)逐漸減弱，濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)后水(shui)含鐵(tie)量(liang)有(you)升(sheng)高趨勢。與此(ci)同時(shi)，濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)表面開始生成(cheng)具有(you)催化(hua)活(huo)性(xing)的鐵(tie)質濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)膜，但接觸(chu)氧化(hua)能(neng)力(li)較小，所以新濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)在(zai)(zai)形(xing)成(cheng)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)膜的過(guo)(guo)程中，同時(shi)具有(you)吸附(fu)除(chu)(chu)鐵(tie)和接觸(chu)氧化(hua)除(chu)(chu)鐵(tie)兩種(zhong)作用(yong)(yong)。到(dao)后期活(huo)性(xing)鐵(tie)質濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)膜漸趨成(cheng)熟，當活(huo)性(xing)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)膜除(chu)(chu)鐵(tie)能(neng)力(li)的增長速率(lv)超過(guo)(guo)其(qi)吸附(fu)除(chu)(chu)鐵(tie)能(neng)力(li)的減小速率(lv)時(shi)，濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)層出水(shui)含鐵(tie)量(liang)又開始降低。這樣，活(huo)性(xing)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)膜的接觸(chu)氧化(hua)除(chu)(chu)鐵(tie)作用(yong)(yong)逐漸增強(qiang)而(er)取代了新濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)的吸附(fu)除(chu)(chu)鐵(tie)作用(yong)(yong)。當濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)成(cheng)熟后，濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)層出水(shui)的含鐵(tie)濃度便處(chu)于(yu)穩定。

在除鐵過程中，濾料表面逐漸形成了鐵質活性濾膜，新鮮鐵質活性濾膜的催化活性較強，隨著時間延長，鐵質濾膜逐漸老化，其催化活性也逐漸減退。因此，濾料表面鐵質活性濾膜需要在連續除鐵過程中得到新補充，在原來濾膜上不斷被蓋上新濾膜，使濾膜始終保持著新鮮，而具有很高催化活性。錳砂濾料成熟期短主要是因為其表面粗糙的特點，但形成鐵質活性濾膜較重要的條件是水中Fe²⁺的含量，Fe²⁺占總鐵的百分數越高，成熟越快，無Fe²⁺時，根本不能形成(cheng)活(huo)性濾(lv)(lv)膜(mo)。錳(meng)砂濾(lv)(lv)料(liao)表面鐵(tie)質(zhi)活(huo)性濾(lv)(lv)膜(mo)的不斷更新是(shi)錳(meng)砂濾(lv)(lv)料(liao)接觸(chu)氧化除鐵(tie)過程正常進行(xing)的必要條件。

錳砂的除錳機理

錳砂濾料采用接觸氧化法除錳的機理基本與除鐵機理相同。含錳地下水曝氣后經錳砂濾層過濾，使高價錳的氫氧化合物逐漸附著在濾料表面上，形成錳質活性濾膜，成為黑色或暗黑色的“錳質熟砂”，這種熟砂具有接觸催化作用，能加快氧化速度，使水中二價錳在較低pH值條件下被氧化成高價錳而被去除。另外，根據溶膠粒子優先吸附和它組成相同或相近粒子的這一規則，含有MnO₂的錳砂能夠很好地吸附水中Mn²⁺。

有關研究認為，MnO₂吸附Mn²⁺后因使之氧化成錳的四價氧化物沉淀下來而被過濾去除掉。與此同時，MnO₂本身被還原為Mn₂O₃，可見MnO₂起了電子交換劑的(de)作(zuo)用。

其除錳(meng)機理可以(yi)用下面兩個步驟來(lai)表示(shi)。

①錳砂通過離子交換作用吸附水中的Mn²⁺：

MnO₂·An++Mn²⁺→MnO₂·Mn²⁺+An+(An+為錳砂表(biao)面(mian)的陽離子)

②水中溶解氧在MnO₂催化作用下把被吸附的Mn²⁺氧化成為MnO₂。與此同時，MnO₂起催化氧化作用，本身被還原為Mn₂O₃。