Klinomangán

KLINOMANGÁN-BBC-NAE3

Katalitikus oxidatív szűrőanyag – mangán, vas, ammónia szűrésére – Adatlap

A KLINOMANGÁN BBC-NAE3- késztermék mangán-dioxid tartalma: 9 %

Általános technikai leírás
A KLINOMANGÁN- BBC-NAE3- márkajelű készítmény magas mangán-oxid tartalmú zeolit. A mangán-dioxid nagy diszperzitású, egyenletesen finom eloszlású. A mangánnak a zeolitra történő megkötése olyan speciális, saját fejlesztésű vegyi eljárással történik, amely biztosítja azt, hogy az ásványszemcsék mélységükben át legyenek itatva a mangán-dioxiddal és a mangán-dioxid ne oldódjon le a felületről. A mangán négy vegyértékkel van jelen a zeolit kristályrácsában. Ez a négyértékű mangán két formában kötődik a zeolithoz. Egyrészt a mangán-dioxidban, oxidként, másrészt a klinoptilolit kristályrácsába kötve. Minkét forma képes redox folyamatokban részt venni. A nyers, tisztítandó vízzel érkező két vegyértékű mangán – a zeolithoz kötött négy vegyértékűvel reagál, majd mindkét ion három vegyértékűvé alakul. A háromértékű mangán a vízből kicsapódik. A kivált csapadékot az ásványszemcsék kiszűrik. A zeolit szerkezetében kötött mangán szintén három vegyértékűvé alakul, amely regenerálható, azaz újra négy vegyértékűvé alakítható. A regenerálás kálium-permanganátos, vagy nátrium-permanganátos oxidációval történhet. A KLINOMANGÁN- BBC-NAE3 hasonlóan viselkedik a két vegyértékű vassal, mint a kétértékű mangánnal – oxidálja azt. A három vegyértékűvé vált vas-oxid-hidroxid kolloidokat és pelyheket a szűrőanyag szemcséi szintén kiszűrik. A töltetről ezek visszaöblítéssel eltávolíthatók. A nyers vízzel érkező három vagy öt vegyértékű arzén szintén eltávolítható. A három- és öt vegyértékű arzén egymás közti átalakulásának redox reakcióját az alábbi képlet szemlélteti: H3AsO4 + 2H+ + 2e- —> H3AsO3 + H2O Eo = + 0.56V . A Nernst képlet szerint számított redox potenciál értéke pH 7 mellett, 50-50%-os, arzenit-arzenát arány esetén +0,14 V és 99%-os arzenát aránynál is csak +0,206 V. Ez azt mutatja, hogy az arzenit még oldott oxigénnel is jól oxidálható. Azonban ez reakció kinetikailag lassú, csak 25-30 % 24 óra alatt. A KLINOMANGÁN- BBC-NAE3 alkalmazásával a folyamat gyorsítható, valós idejűvé tehetőUgyanez elérhető ultraibolya fénnyel történő katalitikus oxidációval, vagy a víz direkt ózonos telítésével is. A KLINOMANGÁN- BBC-NAE3 azonban önmaga képes elvégezni az arzén oxidációját, a keletkezett arzenátot vas-és mangán arzenát formában oldhatatlan csapadékká alakítani, és a csapadékot kiszűrni. A vas-arzenát képződéséhez szükséges vas – egyrészt a vízzel együtt érkezhet – ez az előnyösebb eset – ha viszont a nyers víznek nincs elég vastartalma, a KLINOMANGÁN- BBC-NAE3 is rendelkezik vas-oxid tartalommal, amely a szabad arzénsavval rosszul oldódó vas-arzenátot képez (FeAsO4, oldékonysági szorzata:4.0 ×10-36), így bizonyos kapacitást mutat a töltet a kívülről érkező vas nélkül is . A mangán-arzenát, amely szintén kialakulhat a szűrőtöltetben, csökkentheti az arzéntartalmat, bár oldékonysági szorzata kisebb (Mn3(AsO4)2 : 1,9 ×10-11). Másrészt, az arzén oly módon is kiválik a vízből a KLINOMANGÁN- BBC-NAE3 hatására, hogy a vas-kolloidok – amelyeket a Klinomangán kicsap – ko-precipitációval ragadják magukkal az arzént. Ezért, az arzén-megkötés, szűrés szempontjából előnyös, ha a víz vasat is tartalmaz. Magasabb arzén-koncentráció esetén a vízbe 3-10 ppm vas(II)-szulfátot juttatva az arzén mentesítés a KLINOMANGÁN- BBC-NAE3 segítségével teljessé tehető. Mindazonáltal kár a teljes oxidációs folyamatot a KLINOMANGÁN- BBC-NAE3 mangán-dioxid tartalmára bízni, mert egyrészt a töltet hamarabb kimerül, másrészt lassabb lesz a szűrési folyamat. Célszerű előtte levegőztetni a vizet, vagy ózonos – ultraibolya-fényes, katalitikus oxidációt végezni, amikor a vas, a mangán és az arzén is nagyrészt feloxidálódik, így a KLINOMANGÁN- BBC-NAE3 töltet csak kevésbé terhelődik reduktív anyagokkal. Azonban a teljes oxidáció sem előnyös, mert a teljesen oxidált közegben a KLINOMANGÁN- BBC-NAE3 nem képes kifejteni a kívánt hatást, pl. rosszabb lesz a töltet arzén-szelektivitása. Az ózonos-ultraibolya fényes katalitikus oxidáció után elhelyezett KLINOMANGÁN- BBC-NAE3 töltet szerepe nem csak a szűrés és a maradék oxidatív feladat lebonyolítása, hanem az ózonos és ultraibolyás vízkezelés során képződő szabad gyökök rekombinálása is. Az ózon visszaalakulása oxigénné jelentős gázfejlődéssel jár, mivel az ózon kb. 11-szer jobban oldódik a vízben, mint az oxigén. Ezért a töltet gázosodhat, ami fellazulással jár. Ezzel a jelenséggel számolni kell, ha ózonos rendszerben alkalmazzuk – a KLINOMANGÁN- BBC-NAE3 tartály tetejére légtelenítő szelep szerelendő fel, és a vizet a folyamat előtt gáztalanítani kell.

A KLINOMANGÁN- BBC-NAE3 megköti az ammóniát, mégpedig két módon is. Az egyik az abszorpció, amikor a klinoptilolit, azaz a zeolitos hordozóanyag abszorbeálja az ammóniát. Az anyag teljes abszorbciós kapacitása 750 mEq./kg körüli, de a telítődés során az abszorpciós hatásfok egyre romlik. Így – reálisan, ivóvizeknél – 100 mEq./kg értékkel lehet számolni. A másik mód a katalitikus, biológiai oxidáció, amivel a baktériumok a diszperz mangán-dioxid közreműködésével nitrogénné és vízzé, valamint nitritté és nitráttá oxidálják az ammóniát. Ez a módszer az ivóvíz-kezelésben nem előnyös.

Beépítés
A szűrőtöltetet úgy kell beépíteni, hogy a szűrőágy magassága legalább háromszorosa legyen az oszlop átmérőjének. Ha ez nem valósítható meg, a szűrő után finom (néhány mikronos) utószűrőt, nagyobb vízmennyiségnél célszerűen homokszűrőt kell alkalmazni. Ennek az az oka, hogy a szűrőágyon nagyon finom, kolloid méretű részecskék – vas-és mangán hidroxidok, vas-arzenát szemcsék – képesek átjutni, nem megfelelő dimenziójú szűrőágy alkalmazása esetén. Ezek a kilépő víz elemzésekor pozitív mérési hibát okozhatnak, vas- mangán- és arzén esetében. Az történik, hogy ezek az elemek már nincsenek valódi oldatban, de ha nem sikerül a kicsapódott kolloidjaikat kiszűrnünk, ezek az elemzésnél a vegyszerekben visszaoldódnak, és úgy látszik, mintha a szűrőanyag nem működne.
Nagy mennyiségű vas-terhelés esetén a KLINOMANGÁN- BBC-NAE3 szűrőtöltet előtt levegőztetni kell a vizet és a kipelyhesedett vas-hidroxidokat homokszűrővel elő kell szűrni. Ez megnöveli a töltet élettartamát, mivel a nem zárja le az aktív felületét a vas-gél.

Szűrés
A KLINOMANGÁN- BBC-NAE3 szűrőanyag gyors oxidációra képes, nagy szűrési sebességet tesz lehetővé. Finom szemcseeloszlású (0,5-1 mm) szűrőanyag esetén akár 30 m/h is alkalmazható. A nagyobb, 1 mm feletti szemcsézet esetén 10-15 m/h ajánlott, míg 2 mm felett max. 5-10 m/h sebességet és utószűrést javaslunk.

Szelektivitás
A KLINOMANGÁN- BBC-NAE3 nagyon jó szelektivitást mutat mangánra, vasra és ammóniára. Ezekből az ionokból még több 10 mg/l-es koncentrációjú oldatokból is < 0,1 mg/l koncentráció állítható elő. Segédanyagok adagolása (vas, ózon, stb.) és vas-mangán jelenléte nélkül: elérhető alsó határkoncentráció 16 ppb.

Regenerálás
A kimerült töltet oxidációs kapacitásának regenerálása 4%-os kálium-permanganát oldattal lehetséges. Az ammónia megkötő kapacitás regenerálását 5%-os sóoldattal végezhetjük el. Ha a regenerálást nátrium-permanganáttal végezzük, egyúttal az oxidációs kapacitást és az ammónia-megkötő kapacitást is regeneráljuk.

Élettartam
A termék élettartamát nagymértékben meghatározza a tisztítandó víz szennyezettsége, a regenerálások gyakorisága, a víz kémiai jellege. Megfelelő gyakorisággal végzett visszaöblítésekkel a töltet anyaga tiszta marad, így 4-5 évig is alkalmas lehet a szűrési funkciók megfelelő ellátására.

Fertőtlenítés, karbantartás
Hasznos lehet évi egy-két alkalommal, néhány órára 0,1 N sósavval elárasztani a kimerülőfélben lévő töltetet. Ilyenkor klór fejlődik, amely egyrészt kitisztítja a szűrőanyag pórusait, másrészt fertőtleníti a töltetet. A szemcsékre tapadt vas-hidroxid kolloidok fellazulnak és leválnak. Ezután kálium-permanganátos regenerálást kell végezni. Ez az eljárás kismértékű mangán-szivárgást okozhat, ami a visszaöblítés során megszűnik.

Minőségbiztosítás
A “BBC” típusú zeolit minősége a nyersanyag-előfordulás megkutatása alkalmával került meghatározásra. A zeolitot jellemző paraméterek – ammónia-ioncsere kapacitás, rehidratációs entalpia-változás, vízgőz-abszorpció és kristályszerkezeti sűrűség – a bányában, a kutatófúrások adataiból ismertek. Lényeges a megfelelő szemcseméret betartása. Ez gyártásközi ellenőrzéssel történik. Az oldatkészítésekhez felhasználandó sók mennyiségét, az adagok kiszámítását, két személy egymástól függetlenül határozza meg, és a két eredménynek egyeznie kell. Ezzel minimálisra csökkenthető a tévedés veszélye. A szárítási, ill. égetési hőfokok betartásáról a kemencét vezérlő automatika gondoskodik. A késztermék megfelelősége döntően a gyártási körülmények stabilitásától függ. Minden gyártásból egy-egy minta megőrzésre kerül, 5 éven keresztül.

Környezetre gyakorolt hatás
A KLINOMANGÁN felhasználás előtt, gyári állapotában egészségre teljesen ártalmatlan. Nehézfémeket, toxikus anyagokat nem tartalmaz. Szerves anyagokat sem tartalmaz. Nem oldódik vízben. Savak, lúgok hosszabb idő alatt megtámadják. Nem gyúlékony, nem illékony.
A töltetben a használat során jelentősebb mennyiségű vas-és mangán arzenát akkumulálódhat. A vas-arzenát lúgban oldódik, ezért lúgos oldatokkal nem szabad regenerálást végezni.
Az elhasznált töltet a gyártónál regenerálható, ill. újraaktiválható. Egyébként veszélyes hulladékként kezelendő, és megfelelő hulladéklerakóban elhelyezendő.