摘要：本文以印度农村地区为背景，介绍了发展中国家农村地区运用的一种家用水中除铁方法。通过化验室研究，评价了单独采用高锰酸钾、陶瓷烛式过滤器或这两者联用去除增铁自来水中铁的潜力。采取了分批试验。把高锰酸钾缓慢搅拌5min沉淀2．5hrs后表明，试验的水样(pH为6．0~10．0，初始铁浓度为3．5-10．0mg，L)除铁率在79～99％幅度内。高锰酸钾最佳用量在1．6和8．Omg／L：~间。pH较高时，去铁率一般也比较高。单独使用陶瓷烛式过滤器试验表明了不能有效除铁，去除率仅为7和20％之间。但是当水与高锰酸钾混合5min后装入过滤器观察除铁率高达91~99％。大肠杆菌可疑性试验表明了加添高锰酸钾时，细菌去除率提高了。研究结果指出高锰酸钾和陶瓷烛式过滤器联用可以在发展中国家农村地区用作家庭水中除铁。
关键词：农村水中除铁高锰酸钾陶瓷烛式过滤器
1 水中除铁概述
铁在自然界分布广泛，天然水中也多有存在。地下水清洁透明，常年水温低而稳定，是缺少地表水源地区优良的饮水和工业用水源。但在某些地区地下水常含高浓度铁，过量摄人对人体有害。日常生活用水铁浓度超过0．3mg／L，即可察觉臭味和铁腥味，污染生活器具和管道系统。显出红色的含铁水还会沾污衣服、布料和工业产品，其中有纺织品，受遭殃者还有食品、印染、造纸等工业产品，而当管道内壁铁细菌生长不但产生特大的味臭．而且还会加速金属管道锈蚀，带来严重的危害。
世界卫生组织(WHO)以及世界各国生活饮用水标准中的铁都制订为0．3mg／L。远在100多年前人们就知道水中除铁的方法．地下水通过曝气和过滤可以除掉铁。迄今工业规模的水中除铁方法主要有空气自然氧化法、加氯氧化法。接触过滤氧化法，臭氧氧化法、过氧化氢氧化法等等除铁方法。
其中最普遍的天然水除铁方法首推空气自然氧化法，含铁水经曝气充氧后，再沉淀进行氧化，最后过滤去除水中铁，其除铁工艺可概括为溶氧(曝气)、氧化和固液分离三个步骤．即天然水 曝气 氧化沉淀 过滤 除铁水。但是采用这种简单的曝气在合理的时间内对于若干类水无助于有效的氧化和沉淀。此外有机物可能干扰除铁。试验表明，水中加添强氧化剂诸如氯、臭氧或高锰酸钾能加速铁氧化的效率。还能破坏水中的有机物。高锰酸钾~EpH>7．5，而氯在pH>8．5即能充分起到作用。上海水务vo1．22 No．2 2o06印度科学家对印度东北部农村地区所进行的调查表明，从管井汲抽的地下水含铁量很高。虽然许多地区已经建成基于曝气一过滤原理的乡镇水处理厂，但是大多数水厂不起作用，不是维护不当，就是曝气不足。这说明需要在发展中国家的农村地区开发适应家用的除铁方法。这种方法必须是使用简便，成本低以及经济实惠。
本文评估了作为氧化剂的高锰酸钾和陶瓷烛式过滤器用于水中除铁的潜力，在发展中国家已经普遍应用于家庭的水净化，也评估了两者联用从水中除铁的潜力与效果。
高锰酸钾是一种强氧化剂，被用于去除水中的臭味和色度，抑制藻类的生长，还有较好的去除水源中有机污染物和致突变物质的作用。
本实验使用的水都具有不同的初始铁浓度和pH值。
2 方法和材料
水样含要求的铁浓度，是通过把硫酸亚铁溶解于自来水中而获得。自来水的典型特性是：pH8．0，硬度23mgCaCO3，L，碱度44mgCaCOfL。所有的试验均采用新制备的水样。水样的pH值是添加1N NaOH或H2sO 以给以校正。铁浓度采用菲咯啉法测定。测定高锰酸钾除铁效率的分批试验是 将不同用量的高锰酸钾加添于盛装lL水样的玻璃烧杯中。然后用标准的搅拌试验仪器．使烧杯在20rpm转速下搅拌5分钟。让烧杯内的水沉淀lh和2．5h后分别分析上清液含铁量和pH值。然后再使用含不同的初始铁浓度和pH值的水重复试验。
本研究使用的家庭陶瓷烛式过滤器有2个腔．顶腔容纳过滤棒，作为原水池，底腔用作滤液库。使用气泡试验过滤棒孔隙最大直径估计为391~m。为了评定过滤器的除铁性能．将已知含铁量的水10L(不加高锰酸钾)1,~20rpm的转速搅拌5分钟。然后，灌入滤水器的顶腔．让其通过过滤棒底腔。接着分析滤液含铁量。为了评定烛式过滤器和高锰酸钾两者联用的除铁性能与效率，在搅拌前投加最佳用量的高锰酸钾(如分批试验所述)重复进行试验。
3 研究结果与讨论
用高锰酸钾进行分批研究结果如表1所示．同时把可产生最大除铁结果的用量．选作为最佳用量。加添过量的高锰酸盐结果不但是除铁量降低．而且水显出浅黄色。对于试验水样．除铁率为79％至99％。当pH值较高，高锰酸盐需用量较小，例如，在初始含铁浓度为5mg／L，pH为6．0的条件下，只需3．8mg／L高锰酸盐即可达到最大除铁率，而当pH为1O．O，只需1．6mg／L高锰酸盐。这与其他学者的观测结果一致。他们断定．铁离子氧化所需高锰酸钾用量随pH增大而减少。表1指出了铁的氧化同时发生水中pH降低，pH降低范围通常为1．O～1．5pH单位。
分批试验结果表明了．高锰酸钾有效除铁涉及的pH范围很广。这表明了高锰酸盐可用于家庭水处理除铁的氧化剂．高锰酸钾添加量超过最佳用量结果是水显黄色．这一点对农村地区采用此法除铁的家庭是特别重要的．这就免除予先必需知道初始的铁浓度及所需的高锰酸盐用量。
虽然高锰酸钾能有效除铁．但是沉淀后上清液分离是一个问题．因为扰动水容器可导致沉淀絮体的分散。而陶瓷烛状过滤器被认为有助于分离形成的絮体。用上述相同的水样进行了两组试验，其中一组不加添高锰酸盐．另一组加添最佳量高锰酸钾．研究表明烛式过滤器单独不能有效除铁．去除率为7—20％。这样低的去除率大概是缺乏絮体形成，因为简单地搅拌5分钟不能引起铁离子氧化。
高锰酸钾和陶瓷烛式过滤器两者联用可产生极好的除铁效果(见表2)。去除率总是高于90％ ，对于大多数试验的水样处于95％以上。滤液的含铁量保持在O．2—0．4mg／L。值得指出的是世界卫生组织推荐的饮用水含铁准则值为0．3mg／L。
在所有的时间内观察到滤速降低相当可观．对于原始铁浓度为10mg／L的水．烛式过滤器连续使用3天后滤速从初始的1200ml／h降低到720mg／la．这是由于烛式过滤器的空隙被形成的絮体阻塞。但是过滤器洗涤后滤速提高了．说明过滤烛需要经常维护擦洗。
为了评价烛式过滤器的细菌去除效率，在加添或不加添高锰酸钾两种情况下实行了大肠杆菌可疑性试验。为此，在铁浓度为5．0mg／lL~pH7．5的消毒自来水10L中引入了大肠杆菌纯培养。然后将此水灌入过滤器的顶腔，让它流经过滤棒进入底腔。从过滤棒的出口收集滤液并使用平皿计数法(35oC，48h)，对大肠杆菌计数。为了评价高锰酸钾一陶瓷烛式过滤器两者联用去除细菌的效果，加添了最佳量高锰酸钾重复试验。可以看到，当单独使用陶瓷烛式过滤器时，大肠杆菌约降低1．5log，与高锰酸钾联用时，去除率提高2．7log单位．因此．高锰酸钾／烛式过滤器两者联用能有效地用于发展中国家农村地区家庭水中除铁。但是应当注意．本研究试验使用了增铁自来水。
4 结论
分批研究表明了高锰酸钾用于水中除铁的潜力和效率。但是有效地使形成的絮体沉淀需要很长时间。陶瓷烛式过滤器单独不能有效除铁。陶瓷烛式过滤器和高锰酸钾联用有极好的除铁效果，经常高过90％。说明这个方法对发展中国家农村地区家庭水中除铁有很大潜力。
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