高錳酸鉀助力解決水處理難題——高錳酸鉀在水處理中的應用

近年來，隨著工業技術的快速發展，我國水源污染也呈增加趨勢，有調查顯示，我國近二分之一的城市水源水不符合飲用水源水標準，幾乎檢測出多種有機物，對居民健康構成嚴重威脅。水質污染嚴重時，水體不僅含有多種有機物，而且可能存在鐵、錳、微量重金屬等物質，進一步加大了水處理難度。目前，許多水廠仍采用傳統水處理，工藝路線為“混凝-沉淀-過濾-消毒-凈化”，對于污染嚴重的水質，傳統水處理工藝已不能滿足要求，需在此時進行改造預處理是改善的主要手段，預處理常用的氧化劑有臭氧、二氧化氯、高錳酸鉀等。臭氧預處理成本過高，二氧化氯預處理存在水質安全問題，而高錳酸鉀預處理安全有效、價格低廉，是目前興起的有效預處理方式。

一、高錳酸鉀及其復合鹽在水處理中的作用

1.1鐵、錳去除

高錳酸鉀是一種強氧化劑，在水pH中性的條件下，水中的二價錳被高錳酸鉀迅速氧化成四價錳，二價鐵氧化成三價鐵，而高錳酸鉀本身還原成二氧化錳。

除錳機理：3Mn²++2KMnO₄+2H₂O=5MnO₂↓+2K⁺+4H⁺

除鐵機理：3Fe²++KMnO₄+7H₂O=3Fe(OH)₃↓+MnO₂↓+5H⁺+K⁺

高錳酸鉀還原生成的二氧化錳可固態沉淀，去除錳元素，三價鐵也可沉淀去除。由于二氧化錳比表面積大，可以進一步吸附水中的鐵錳離子，提高去除效果。

1.2去除有機物

高錳酸鉀去除有機物的機理不僅有氧化作用，還有吸附和催化作用。高錳酸鉀復合鹽對有機物的去除效果遠遠高于單純的高錳酸鉀。這是因為，除了這三種作用外，高錳酸鉀與其他成分之間還有協同強化作用。

曾研究過高錳酸鉀去除地下水中微生物的效果，發現高錳酸鉀用于水質凈化對有機物效果非常好，可以大大降低水中某些物質的色譜面積。

對于部分污染物，也可以發揮完全和徹底的去除效果。

1.3去除藻類和臭味

高錳酸鉀能氧化破壞藻類物質的表面基團，降低其表面電荷密度，減少藻類與鋁離子的絡合反應，提高絮凝劑的利用率。

高錳酸鉀在完成氧化作用的同時，通過壓縮雙電層電中和、吸附交聯和纏繞沉淀物來提高除藻性能。采用高錳酸鉀復合鹽可以進一步提高水中藻類的去除率。

在給水處理中，高錳酸鉀是最早用于除臭的。臭味由水中的藻類及其代謝物產生，來源于藻類的胞外有機物。藻類主要通過被動釋放和自分解兩種方式向水中傳遞臭味物質，處理后的水中產生魚腥味。

高錳酸鉀可以氧化分解臭味物質，新生態水合二氧化錳可以進一步吸附和去除臭味物質。

1.4去除色度和濁度

水體污染一般伴隨有機污染物、氨氮、藻類、嗅覺等污染指標的上升，這也導致出廠水濁度和色度的增加。

實驗表明，高錳酸鉀復合鹽預處理能有效降低水的色度和濁度，并對聚合硫酸鐵、PAC絮凝和除色有良好的強化作用。

1.5微量重金屬的去除

高錳酸鉀具有很強的氧化性，通常與活性炭聯用可以去除水中的鉛、鉻、鎳、銻等重金屬元素，高錳酸鉀和活性炭能吸附重金屬離子，將重金屬離子氧化為不溶性或難溶性化合物的狀態而被去除。

研究表明，高錳酸鉀除鉛性能隨pH的降低而越來越明顯，當pH為2時，1mg/L的高錳酸鉀除鉛率可達82.5%；高錳酸鉀能顯著提高FeCl3共沉淀除砷性能；高錳酸鉀對活性炭改性，

活性炭對鉻的吸附效果可提高79.91%；高錳酸鉀與活性炭聯用，兩者投加量分別為2.2mg/L和40mg/L，絮凝后金屬鎳去除率可達89%。

1.6降低氯化消毒副產物

消毒過程中，氯與水中某些有機、無機物反應生成一系列有毒的鹵化副產物，這些物質大多對人體有害，采用傳統預氯化工藝時，水中氯濃度高，生成的氯化副產物量大。研究表明，用高錳酸鉀進行預氧化可使消毒副產物前驅物的去除率達到20%以上。

二、高錳酸鉀及其復合鹽與其它工藝的聯用

2.1與活性炭聯用

活性炭可以有效去除水中的微量有機污染物，將高錳酸鉀與活性炭進行聯用可以起到有機物去除效果更好的作用。高錳酸鉀預氧化可以改善活性炭的吸附特性，活性炭可以吸附部分有害的氧化中間產物，同時活性炭還能夠使水中剩余的高錳酸鉀還原避免因過度投加高錳酸鉀而造成水中總錳濃度過高。

高錳酸鉀與粉末活性炭的聯用去除有機物的效果優于它們分別單獨使用，且兩者聯用的除藻率可達到95%。

2.2與臭氧聯用

臭氧作為一種強氧化劑，可以去除水中的微量有機污染物、臭味、色度等，將高錳酸鉀與臭氧進行聯用可以進一步增強水的處理效果。高錳酸鉀可以降低水中有機物的濃度，臭氧可以將有機物完全氧化分解，兩者共同作用可以提高有機物的去除效率。此外，臭氧還可以將高錳酸鉀氧化的中間產物進一步降解，增加處理水的穩定性。

2.3與電化學法聯用

電化學法是一種基于電化學原理進行污水處理的技術，將高錳酸鉀與電化學法聯用可以提高處理水的除污效率。高錳酸鉀可以氧化污水中的有機物和重金屬，電化學法可以利用電勢場對污水中的顆粒物、銨離子等進行去除和還原。兩者結合起來，既可以氧化分解有機污染物，還可以去除水中的顆粒物、重金屬等，達到凈化水質的目的。

三、總結

高錳酸鉀及其復合鹽在水處理中具有很多優良性能，可以去除水中的藻類、臭味、色度、重金屬等，同時也可以與其他工藝進行聯用，提高水的處理效率。在未來水處理領域的發展中，高錳酸鉀及其復合鹽將會更加廣泛地應用于各個領域，為人類創造更清潔、健康的生活環境。高錳酸鉀和粉末活性炭一起使用可以更好地去除水中的有機污染物，效果比單獨使用要好。同時，兩者聯合使用可以達到95%的藻類去除率。

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