水凈化和水溶液如何將引入的化合物還原到水凈化系統(tǒng)中是一個(gè)難題。除了使用活性炭吸附外，一些物理方法也可以進(jìn)行嘗試，因?yàn)橥ㄟ^(guò)(紫外線)輻射或磁場(chǎng)(超聲波或電磁)對(duì)水進(jìn)行處理，可能會(huì)影響結(jié)構(gòu)的變化。受磁場(chǎng)影響的水中粘度，表面張力和蒸發(fā)焓增加。這些物理參數(shù)的增加導(dǎo)致分子相互作用，從而改變水的化學(xué)性質(zhì)。本期測(cè)試弱磁場(chǎng)對(duì)活性炭和其他吸附材料過(guò)濾過(guò)程中鐵錳化合物去除的影響。

　　磁化水和過(guò)濾材料的實(shí)驗(yàn)

　　該實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上進(jìn)行，其中研究由八個(gè)分離漏斗組成。將各個(gè)分離漏斗成對(duì)分組并填充相同量的活性炭和其它吸附劑的過(guò)濾床。在每對(duì)分離漏斗中，一個(gè)用于對(duì)照樣品(不含磁性)，而另一個(gè)用于磁化樣品。對(duì)照和磁化樣品分離漏斗中各個(gè)過(guò)濾材料的重量一樣。將鐵錳化合物加入到蒸餾水濃縮制備實(shí)驗(yàn)用的水溶液。對(duì)于磁化過(guò)程，使用永磁鐵氧體磁鐵進(jìn)行磁化。然后通過(guò)填充有活性炭和其它吸附劑的沉積物過(guò)濾溶液。未校正樣品的pH。pH的差異與添加單獨(dú)的金屬標(biāo)準(zhǔn)溶液有關(guān)。圖1顯示了制備用于過(guò)濾和過(guò)濾過(guò)程的模型水樣品的過(guò)程。

　　圖1：控制和磁化樣品制備過(guò)程圖。

　　磁場(chǎng)對(duì)活性炭去除鐵錳化合物的影響

　　從水中除去鐵和錳可以通過(guò)許多常規(guī)方法進(jìn)行。通常，除鐵的本質(zhì)是Fe(II)離子氧化成Fe(III)并通過(guò)沉降和過(guò)濾從處理過(guò)的水中除去沉淀的Fe(OH)3沉積物。然而，脫錳包括將Mn(II)離子氧化成Mn(IV)和以MnO 2沉積物形式沉淀。用于從水中除去這些金屬的方法由它們?cè)谔幚磉^(guò)的水中發(fā)生的形式?jīng)Q定。我們?cè)谒�過(guò)濾和從水中去除鐵和錳的實(shí)驗(yàn)方面有經(jīng)驗(yàn)，并且已經(jīng)開(kāi)展了一種新工藝的研究，該工藝可以通過(guò)傳統(tǒng)方法提高鐵和錳的去除效率。因此，進(jìn)行測(cè)試以確定磁場(chǎng)對(duì)活性炭的過(guò)濾過(guò)程的影響。水磁化實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)不是鐵還是錳氧化，影響的是水分子的排序。首先測(cè)試活性炭和其他吸附劑單獨(dú)對(duì)樣品水的過(guò)濾情況，發(fā)現(xiàn)僅在通過(guò)活性炭過(guò)濾的樣品的情況下，樣品中的鐵濃度至磁化低于對(duì)照樣品。在該床中除鐵的計(jì)算效率在對(duì)照樣品中約為83%，在磁化樣品中為93%(圖2)。在活性炭過(guò)濾過(guò)程中，鐵去除效率的差異計(jì)算為約3%，有利于用磁化處理的樣品。

　　圖2：活性炭除鐵效率對(duì)原水中初始濃度的關(guān)系。

　　使用兩種不同原料的活性炭作為吸附劑：由煙煤制成的活性炭和來(lái)自獸骨的活性炭。這些材料的磁特性表明，來(lái)自煙煤的活性炭是鐵磁性材料，而骨碳是順磁性材料。在兩種吸附劑的情況下，沒(méi)有進(jìn)行任何額外的改進(jìn)來(lái)改變或改善它們的磁性。獲得的吸附結(jié)果取決于活性炭和吸附物的磁性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于其鐵磁性，活性炭在外部磁場(chǎng)的作用下效果更好。有增加的吸附能力金屬去除效率的差異是由于水磁化的時(shí)間。

　　在最后一系列試驗(yàn)中，作為所進(jìn)行的工作的一部分，使用錳模型溶液進(jìn)行試驗(yàn)。在計(jì)算的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)在通過(guò)活性炭的過(guò)濾過(guò)程中用磁場(chǎng)處理的樣品中錳的去除效率更高。各濾床上錳和對(duì)照水之間的錳去除效率差異(圖3)。另一方面，磁場(chǎng)的使用增加了水的飽和度，其中氧氣是Mn(II)氧化反應(yīng)為Mn(IV)所必需的。其他吸附材料具有化學(xué)惰性，因此通過(guò)使用磁場(chǎng)對(duì)水的物理和化學(xué)性質(zhì)的影響不會(huì)提高鐵和錳離子的效率。

　　圖3：活性炭除錳效率對(duì)原水中初始濃度的關(guān)系。

　　目前對(duì)水及其溶解組分的多種不同類型的磁場(chǎng)效應(yīng)。最常提到的包括：對(duì)碳酸鈣晶體沉淀的影響，包括它們的類型和沉淀位置對(duì)硫酸鈣沉淀的影響，pH隨時(shí)間的變化，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)保存上述性能又稱磁記憶，減少水的表面張力，改變鋼的腐蝕速率等。沒(méi)有關(guān)于磁場(chǎng)對(duì)從水中去除鐵和錳的影響的實(shí)驗(yàn)，因此我們測(cè)試了磁場(chǎng)對(duì)在各種填充物和活性炭過(guò)濾過(guò)程中從水中去除這些元素的影響的影響�；�于對(duì)支持該過(guò)程的磁場(chǎng)的應(yīng)用進(jìn)行的研究，發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)對(duì)提高過(guò)濾過(guò)程的效率具有影響。在得到的結(jié)果證實(shí)了磁場(chǎng)可以影響活性炭和其他材料過(guò)濾水。

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