談高錳酸鉀在給水處理中的應(yīng)用

閆 肅

(唐山市自來水公司，河北唐山 063000)

0 引言

人類社會的發(fā)展與進(jìn)步，給自然生態(tài)環(huán)境、自然生態(tài)資源造成了很大的損害，尤其是在近幾年中，水資源污染格外的嚴(yán)重。對水資源造成污染的通常都是有機(jī)物，而且危害也非常之大。但我國傳統(tǒng)的給水處理工藝在對有機(jī)物的處理效果上并不是十分的理想，所以還需要通過其他的技術(shù)手段來提高水資源中有機(jī)物的除去效果，比如采用高錳酸鉀。高錳酸鉀具有非常強(qiáng)的氧化性，在研究中它能夠?qū)τ袡C(jī)污染物起到非常強(qiáng)的去除作用，還能夠?qū)λY源在氯化消毒后所產(chǎn)生的毒副產(chǎn)物起到非常好的控制作用，而且助凝效果也較好，是一種投資成本低、管理方便、效果好的給水處理方法。

1 高錳酸鉀在水處理中的發(fā)展過程

當(dāng)前，給水處理可以采取的方法有很多，比如生物法、物理法、化學(xué)法以及物理與化學(xué)相結(jié)合的方法，針對同一種水中的污染物，都可以有多種的方法來進(jìn)行處理。但是在實(shí)際的給水處理過程當(dāng)中，我們要考慮到的實(shí)際因素有很多，除了可行性之外，還有經(jīng)濟(jì)性、操作性以及是否會對其他生態(tài)環(huán)境資源造成影響等等。

英國在20世紀(jì)初，就開始將高錳酸鉀用于給水處理，這是全球第一次在水處理中將高錳酸鉀作為處理劑，在隨后的時(shí)間中，西班牙、美國也開始了對高錳酸鉀的利用。當(dāng)時(shí)，他們將高錳酸鉀應(yīng)用于給水處理，主要是起除臭、除錳以及除鐵等作用，而且這種給水處理方法流傳得越來越廣，有越來越多的國家開始采用。1999年，我國的水協(xié)會進(jìn)行了一次大范圍的調(diào)查，調(diào)查對象是美國境內(nèi)的所有地面水廠，調(diào)查內(nèi)容中的一項(xiàng)便是這些水廠在水處理中是否用到了高錳酸鉀，調(diào)查結(jié)果顯示，在人口大于10 000的地區(qū)，采用高錳酸鉀進(jìn)行水處理的水廠超過了36%，僅低于氯在水處理當(dāng)中的應(yīng)用。

至今，在高錳酸鉀水處理的研究及實(shí)踐應(yīng)用中，還沒有發(fā)現(xiàn)它會對人體造成危害，沒有毒副產(chǎn)物產(chǎn)生。不難看出，與臭氧、二氧化氯以及氯相比，高錳酸鉀的安全性更高，而且采用高錳酸鉀進(jìn)行水處理不需要增改建筑結(jié)構(gòu)、不需要改變已有的處理工藝，投資小、簡單易行。

2 高錳酸鉀的氧化性與穩(wěn)定性分析

1)高錳酸鉀的氧化性。

1659年，德國的著名化學(xué)家Glauber第一次發(fā)現(xiàn)了高錳酸鉀這種物質(zhì)，這種物質(zhì)具有非常強(qiáng)的氧化性。高錳酸鉀為紫黑色的固體，且泛有結(jié)晶光澤，在入水后非常容易溶化，溶化后會呈紫紅色。

在酸性的溶液中，高錳酸鉀的氧化性很強(qiáng)，以下是它在酸性溶液中的化學(xué)反應(yīng)公式:

在中性的溶液中，高錳酸鉀的氧化性比不上其在酸性溶液中氧化性那么強(qiáng)，以下是它在中性溶液中的化學(xué)反應(yīng)公式:

在堿性的溶液中，其氧化性會進(jìn)一步的降低。

2)高錳酸鉀的穩(wěn)定性。

在固體形態(tài)下，高錳酸鉀算得上是一種穩(wěn)定的化合物，不過在酸性溶液條件下，它就會出現(xiàn)分解，極不穩(wěn)定，以下是它的化學(xué)反應(yīng)公式:

3 高錳酸鉀在給水處理中的應(yīng)用

高錳酸鉀的氧化性非常之強(qiáng)，世界上許多國家都在利用高錳酸鉀進(jìn)行水處理實(shí)踐與研究，而且所取得的成果非常令人矚目，目前它在給水處理中的應(yīng)用主要有以下幾點(diǎn):

1)去除水中二價(jià)鐵、錳離子。早在19世紀(jì)末20世紀(jì)初，地下水除鐵、除錳中就開始應(yīng)用到了高錳酸鉀，我國在20世紀(jì)60年代開始大范圍對高錳酸鉀進(jìn)行應(yīng)用。游離狀態(tài)的亞鐵離子如果酸堿度大于5.0，就會被高錳酸鉀非?？焖俚难趸?，游離狀態(tài)的二價(jià)錳離子如果酸堿度大于5.5，也能夠被高錳酸鉀較為迅速的氧化掉，通過已有的實(shí)踐與研究證明，將高錳酸鉀應(yīng)用于去除水中的錳、鐵等，效果非常迅速、明顯，而且成本低，操作簡易。

2)去除水中有機(jī)物。有機(jī)物與高錳酸鉀的反應(yīng)非常的復(fù)雜，高錳酸鉀既可以將水中的有機(jī)物氧化掉，也可以起到對有機(jī)物的催化與吸附作用等。在沈陽地區(qū)，曾有人對高錳酸鉀去除地下水中微生物的效果進(jìn)行針對性的研究，該研究表明，將高錳酸鉀用于水質(zhì)凈化，能夠?qū)τ袡C(jī)物起到非常好的效果，能夠在非常大的程度下降低水中部分物質(zhì)的色譜面積，對于部分的污染物甚至可以起到完全、徹底的去除效果。

3)降低三鹵甲烷以及其他有機(jī)氯化物的生成量。將高錳酸鉀應(yīng)用于給水處理，可以降低鹵仿的生成勢。有人通過實(shí)際的研究表明，在應(yīng)用量相等的情況下，高錳酸鉀與氯進(jìn)行聯(lián)用，與單獨(dú)采用氯所能取得的消毒效果不相上下，但是它卻能對三鹵甲烷副產(chǎn)物起到非常有效的減少與控制作用，減少量能達(dá)到60%之多。有外國人員利用高錳酸鉀氧化與鋁鹽混凝相結(jié)合去除鹵仿前質(zhì)的結(jié)果表明，水中天然腐殖酸的含量、高錳酸鉀投加量、原水酸堿值和反應(yīng)時(shí)間等都影響高錳酸鉀氧化去除鹵仿前質(zhì)的效能，條件不同時(shí)，高錳酸鉀氧化可使鹵仿含量降低35%～95%。

4)高錳酸鉀預(yù)氧化除藻。高錳酸鉀也是一種殺菌劑，早在二十世紀(jì)六七十年代，就有關(guān)于高錳酸鉀用作殺藻劑以控制工業(yè)冷卻水和水庫水中藻類研究的報(bào)道，高錳酸鉀的有效投量與藻類的含量有關(guān)，其殺藻活性與其強(qiáng)氧化性有關(guān)。通過國外相關(guān)人員的研究表明，高錳酸鉀預(yù)氧化可使藻類的去除效率得到提高，對堿性水的除藻效果優(yōu)于中性或酸性水。一般投加量為1 mg/L～3 mg/L，接觸時(shí)間1 h～2 h。采用高錳酸鹽復(fù)合藥劑或高錳酸鉀作為預(yù)氧化劑，所取得的除藻效果優(yōu)于單純混凝效果，它可以顯著降低水中的U254值，也就是破壞水中的有機(jī)物結(jié)構(gòu)，同時(shí)它還能消除由藻細(xì)胞分泌的部分臭味物質(zhì)，對藻毒素MC，高錳酸鹽的去除率可以達(dá)到60%。有研究認(rèn)為它所形成的新生態(tài)水合二氧化錳對含藻水的混凝具有明顯的促進(jìn)作用，新生態(tài)水合二氧化錳能夠吸附水中藻類，從而增加藻在水中的沉淀速度，形成相對較密實(shí)的絮體。預(yù)氯化常用于水處理工藝中，以殺死藻類，是單一的氧化作用，而高錳酸鹽預(yù)氧化能是氧化和新生態(tài)水合二氧化錳吸附的協(xié)同作用。高錳酸鉀的氧化能顯著提高藻類的去除效率，降低紫外吸收度，其效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的預(yù)氯化技術(shù)。

5)控制飲用水中臭味。在給水處理中，高錳酸鉀最早用于除臭。在美國，高錳酸鉀的應(yīng)用主要是用來去除飲用水中的臭味。高錳酸鉀單獨(dú)能夠氧化水中多種有臭味化合物，一般高錳酸鉀的投加量在0.5 mg/L～2 mg/L即足夠去除水中臭味。

［1］顧曉揚(yáng)，汪曉軍，陳思莉，等.高錳酸鉀及其復(fù)合藥劑在水處理中的應(yīng)用［J］.無機(jī)鹽工業(yè)，2006，38(5):54-56.

［2］羅廣英.應(yīng)用高錳酸鉀法降低自來水錳含量［J］.廣東科技，2007(10):67-68.

［3］蔣紹階，岳崇峰，賴銳杰.高錳酸鉀預(yù)氧化技術(shù)在賓川二水廠的應(yīng)用［J］.給水排水，2008(S1):67-68.

［4］Inada Y，F(xiàn)urukawa M，Sasaki H，etal.Biomedical and biotechnological ap-plications of PEG ～ modified proteins［J］.Trends Biotechnol，1995(13):86-91.