Описание

МЖФ — гранулированный материал для обезжелезивания.

МЖФ фильтрующий материалВ 2000 году специалистами научного центра компании «Альянс-Нева» была создана технология производства фильтрующего материала МЖФ, эффективно работающего в отличие от фильтрующих загрузок импортного производства при концентрациях железа в очищаемой воде до 50 мг/л, марганца до 2 мг/л и при низких значения рН без его предварительной корректировки.

В качестве сырья для производства МЖФбыла выбрана порода осадочного происхождения, состоящая из смеси минералов Mg и Ca. В результате механохимической и термохимической обработки и последующей химической модификации получен гранулированный, пористый материал с развитой удельной поверхностью, содержащий в порах высокодисперсный каталитически активный диоксид марганца.

Свойства:

— МЖФ гранулированный материал, обладающий каталитической активностью в реакциях окисления железа и марганца растворенными в воде окислителями кислородом, озоном, перманганатом калия или гипохлоритом натрия.
— МЖФ фильтрующий материал, удерживающий в межзерновом пространстве продукты гидролиза окисленных форм железа и марганца.
— МЖФ эффективно удаляет растворенные в воде железо с концентрацией до 50 мг/л и марганец с концентрацией до 2 мг/л при значениях рН ниже 6,0, низкой щелочности и высоком содержании углекислоты.
— Фильтрующая среда МЖФ нейтрализует растворенную в воде углекислоту с эффективностью 80-90%.
— МЖФ стабильно поддерживает рН отфильтрованной воды в общепринятом для питьевой воды диапазоне — 6,5-8,5.
— МЖФ не чувствителен к остаточному хлору.
— МЖФ не чувствителен к анионному фону.
— МЖФ эффективно удаляет из исходной воды соли тяжелых металлов ( Zn, Ni, Cr, Al, Cd, Cu, Pb, Br).
— МЖФ удаляет из воды сероводород.
— МЖФ удаляет из воды органические загрязнения (гуматы и остатки фульвовых кислот).
— МЖФ не слеживается даже при 100% заполнении межзернового пространства продуктами гидролиза.
— МЖФ не теряет активности при истирании, поскольку его химический и фазовый состав одинаков по всему объему зерна.

Из протокола испытаний:
вода из артезианской скважины, содержащая загрязнения, характерные для большинства регионов России — 20 мг/л железа, 2 мг/л марганца и характеризуемая значением рН=6 очищается МЖФ, с использованием в качестве окислителя кислорода воздуха, до содержания железа — 0,1 мг/л, марганца — 0,01 мг/л, значение рН повысилось до 7,6.

МЖФ, упаковка с фильтрующей загрузкой (18 кг.)Сфера применения:

Область использования среды МЖФ чрезвычайно широка — от локальных бытовых систем очистки воды, устанавливаемых в загородных домах и городских квартирах до муниципальных станций водоподготовки, станций водоподготовки промышленных предприятий, котельных и других объектов хозяйственной деятельности. Среда МЖФ засыпается в баллоны укомплектованные системами обратной промывки автоматического или ручного управления.

Засыпные фильтры со средой МЖФ, в зависимости от исходных условий (режим и объем потребления воды, состав исходной воды) могут использоваться как самостоятельные системы, так и являться элементами более сложных схем водоподготовки. В многоступенчатых схемах фильтры с МЖФ стоят, как правило, в начале цепи, забирая на себя основной объем загрязнений.
Подробное описание фильтрующей загрузки МЖФ

Разработка нового материала, названного позднее МЖФ, и последующее развитие его производства начались в 1999г с целью решения проблемы эффективной очистки воды от ионов тяжелых металлов. При подготовке питьевой воды эта проблема сводится в основном, к эффективному осуществлению процессов обезжелезивания и деманганации. Материалы способные эффективно удалять растворенные в воде марганец, и при концентрациях выше 4 — 5 мг в литре, железо без коррекции значения рН очищаемой воды или, иными словами, без дозирования реагентов щелочной природы, на рынке зернистых загрузок в это время отсутствовали.

Причины, определяющие необходимость коррекции значения рН очищаемой воды в процессе обезжелезивания и деманганации, обусловлены стехиометрией окислительно-восстановительных и гидролитических равновесий, приводящих к образованию нерастворимых гидратированных оксидов железа и марганца:

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

2Mn2+ + O2 + 2 H2O ↔ 2MnO2 + 4H+ (2)

Из приведенных реакций видно, что при окислении и превращении одного иона металла в нерастворимую форму (гидроксид железа и диоксид марганца) образуется 2 иона водорода. На сульфатном или хлоридном фоне, поскольку ионы водорода образующиеся по реакциям (1,2) являются практически не связанными с кислотными остатками (т.е. с хлорид ионом — Cl- и сульфат ионом — SO42-), окисление 1 мг железа или марганца в 1 литре воды приводит к понижению значения рН на 2,5 единицы, что равнозначно увеличению концентрации свободной кислоты в ~250 раз. Если анионный фон гидрокарбонатный или карбонатный, понижение значения рН несколько ниже за счет связывания ионов водорода в результате протекания следующих реакций:

HCO3- + H+ ↔ H2CO3 ↔ CO2 + H2O (3)

CO32- + 2H+ ↔ 2CO3 ↔ CO2 + H2O (4)

Как правило, природные воды, в том числе и артезианская вода, содержат хлориды, сульфаты и гидрокарбонаты; но в любом, даже самом выгодном случае — на фоне НСО3-, в отсутствии сульфатов и хлоридов, материалы, не корректирующие значение рН очищаемой воды могут эффективно использоваться при очистке природных вод, содержащих железо не более 5 мг/л и имеющих нейтральную или слабощелочную реакцию. Марганец же, материалами, не корректирующими рН очищаемой воды, практически не удаляется. Не удаляются такими материалами и все другие тяжелые металлы.

Материал, эффективно удаляющий из воды ионы тяжелых металлов должен быть способен вовлекать растворенные соединения металлов в такие химические реакции, которые приводят к образованию твердых продуктов, например гидроксидов. Растворимость соединений, в виде которых удаляются примеси загрязняющие воду, и определяет в первую очередь, эффективность очистки от того или иного металла. Так растворимость Fe(OH)3 имеет значение 4,8 * 10-9 % или 0,0003 мг/л, так же и растворимость MnO2 имеет практически нулевое значение, что делает возможным очистить воду от этих металлов до остаточных значений концентраций на несколько порядков меньше норм предусмотренных СанПиНом. Вторым фактором является каталитическая активность, то есть способность материала ускорять реакции окисления растворенных соединений металлов. Если бы двухвалентное железо не успевало окисляться при общепринятых скоростях фильтрования, и извлекалось в форме гидрата закиси — Fe(OH)2 , то остаточная его концентрация в растворе, обусловленная растворимостью гидроксида двухвалентного железа составила ~ 1 мг/л, аналогично обстоит дело и с марганцем.

Таким образом, материал эффективно удаляющий из воды железо и марганец должен обладать двумя основными свойствами — способностью не только нейтрализовать кислоты растворенные в исходной воде, например СО2, и образующиеся в результате реакций окисления и гидролиза ионов металлов, так и поддерживать значение рН воды в приграничном слое гранулы, необходимое для выпадения осадка соответствующего гидроксида, (например для образования Mn(OH)2 значение рН должно быть не менее 10), при этом усредненное значение рН очищенной воды должно оставаться в рамках СанПиновских норм; и высокой каталитической активностью в реакциях окисления. Именно таким материалом и является МЖФ.

МЖФ — корректирующий рН, каталитически активный фильтрующий материал.
МЖФ — пористый материал, состоящий из смеси оксидов и карбонатов кальция и магния в первую очередь, а также оксидов алюминия и кремния. В его порах закреплен каталитически активный компонент — диоксид марганца, равномерно распределенный по объему зерна. Равномерность распределения по объему гранулы каталитически активного компонента обеспечивает стабильность работы материала при длительной его эксплуатации, поскольку при истирании гранул химический состав поверхности не изменяется.
МЖФ — является продуктом переработки доломитизированных пород. Кроме оптимальных кислотно-основных свойств исходного сырья при его выборе, учитывались и другие его свойства — такой существенный фактор, как, например слеживаемость, что характерно для материалов на основе разновидностей активного кремнезема. Действительно, длительный контакт гранул кремнезема — SiO2 , той или иной модификации, со щелочным раствором солей металлов (Ca, Mg, Fe, Mn…) рано или поздно, в зависимости от значения рН раствора, приведет к образованию аморфных гелей гидросиликатов обладающих вяжущими свойствами. Силикат кальция — основа портланд-цемента, например. В случае МЖФ, синтезированного на основе карбонатов кальция и магния причины химической природы обуславливающие способность материала слеживаться исключены.
МЖФ — твердая буферная система, корректирующая рН очищаемой воды. При потоках принятых для режима фильтрации 5-15 м/ч, независимо от рН исходной воды и концентрации в ней железа и марганца, значение рН очищенной воды колеблется в диапазоне 7 — 8.
МЖФ — каталитически активный материал способный ускорять реакции окисления кислородом воздуха как неорганических соединений, двухвалентных железа и марганца в первую очередь и сероводорода, так и некоторых органических веществ. Каталитические свойства МЖФ не изменяются со временем. МЖФ не имеет противопоказаний к применению других окислителей озона, гипохлорита натрия перманганата калия.