Mangan là một khoáng chất tự nhiên có trong đất, đá và trầm tích. Nó là một khoáng chất có lợi được tìm thấy nhiều trong nhiều loại ngũ cốc và rau quả phổ biến. Nó cần thiết cho dinh dưỡng của con người, nhưng trong nước nó thường được coi là không lành mạnh cho con người ở nồng độ chỉ 0,5 phần triệu.
Trong các giếng nước sâu, mangan có thể được tìm thấy ở nồng độ cao từ 2 đến 3 phần triệu, mặc dù lượng thường nhỏ hơn. Chỉ cần 0,05 phần triệu thể tích (ppm) có thể gây ra màu đen và nâu. Mangan thường tồn tại cùng với sắt và khi hai chất này kết hợp với nhau thường tạo ra các vết màu nâu sô cô la.
Nói chung, mangan rất khó loại bỏ khỏi nước vì việc loại bỏ mangan phụ thuộc vào trạng thái oxy hóa, độ pH của nước, sự hiện diện của các khoáng chất khác và TDS (tổng chất rắn hòa tan) của nước được xử lý. Một điều phức tạp khác là mangan thường xuất hiện cùng với sắt và hydro sunfua.
Bằng chứng về mangan thường được nhìn thấy lần đầu tiên trong máy rửa chén vì chất tẩy rửa làm tăng độ pH của nước đủ cao (>8) để cho phép mangan kết tủa (tách ra khỏi dung dịch và ở dạng rắn, có thể nhìn thấy). Một nơi khác để tìm mangan là trong bể vệ sinh, nơi nó thường xuất hiện dưới dạng màng nổi trên mặt nước. Chiếu đèn pin xuống mặt nước làm cho màng mangan hiện rõ hơn.
Các dạng Mangan
Giống như sắt, mangan trong nước có hai dạng.
Loại đầu tiên và phổ biến nhất về mặt kỹ thuật được gọi là mangan hòa tan. Ở trạng thái này, mangan được hòa tan hoàn toàn giống như đường hoặc muối được hòa tan trong nước. Để được loại bỏ bằng bộ lọc, trước tiên mangan mangan phải được “kết tủa”. (Tuy nhiên, nó có thể được loại bỏ bằng hạt nhựa làm mềm nước ở dạng này và chỉ ở dạng này.)
Sau khi kết tủa, mangan hòa tan trở thành chất rắn và không còn tồn tại trong dung dịch. Nó có thể biến nước thành màu đen. Mangan kết tủa dễ dàng được loại bỏ bằng bộ lọc, nhưng khi đó nó không được loại bỏ tốt bằng thiết bị làm mềm nước.
Điều quan trọng là phải hiểu rằng thiết bị làm mềm nước là thiết bị trao đổi ion. Nó liên quan đến các ion không kết tủa, còn bộ lọc cát thì không thể loại bỏ mangan hoặc sắt ở trạng thái không kết tủa.
Loại bỏ Mangan khỏi nước
Xử lý nước đối với mangan tương tự như đối với sắt mặc dù có một số khác biệt quan trọng, chủ yếu liên quan đến độ pH. Loại bỏ mangan bằng bộ lọc cần độ pH cao hơn sắt. Loại bỏ mangan bằng bộ lọc thường dễ dàng hơn nếu có sắt.
Loại bỏ Mangan bằng máy làm mềm nước
Nếu điều kiện thích hợp, máy làm mềm nước là công cụ tốt nhất để loại bỏ mangan. Chất làm mềm có thể xử lý một lượng mangan đáng kể, nhưng nó chỉ hoạt động tốt nếu tất cả mangan không kết tủa. Mangan kết tủa không chỉ được chất làm mềm loại bỏ kém mà còn đặc biệt có hại cho hạt nhựa làm mềm vì nó bám dính và bao phủ trên bề mặt hạt nhựa.
Dưới đây là các điều kiện ảnh hưởng nhiều nhất đến hiệu suất của chất làm mềm khi xử lý mangan:
TDS: Chất làm mềm loại bỏ mangan tốt nhất nếu tổng chất rắn hòa tan (TDS) của nước thấp. Khi TDS cao, các khoáng chất khác trong nước sẽ cạnh tranh với mangan để có không gian trên nhựa và thậm chí có thể chiếm chỗ mangan đã gắn vào nhựa. Nước có TDS <500 ppm hoạt động tốt nhất để loại bỏ mangan bằng thiết bị làm mềm nước.
Oxy hòa tan: Nước có mức oxy hòa tan thấp sẽ tự khử mangan tốt nhất bằng cách trao đổi ion. Điều này đúng đơn giản vì nồng độ oxy cao thúc đẩy kết tủa mangan thành dạng vật chất mà chất làm mềm khó xử lý. Điều ngược lại, như chúng ta sẽ thấy là đúng nếu mangan được xử lý bằng bộ lọc. (Điều này cũng áp dụng cho sự có mặt của các chất oxy hóa khác ngoài oxy. Để loại bỏ mangan bằng chất làm mềm, nước không được khử trùng bằng clo hoặc xử lý bằng các chất oxy hóa khác như ozone, hydro peroxide hoặc thuốc tím.)
Độ pH: Có nhiều khuyến nghị khác nhau từ các chuyên gia về chủ đề này, nhưng về mặt logic, độ pH cần phải thấp hơn 8 nếu chất làm mềm muốn loại bỏ mangan dưới dạng ion. Độ pH phải thấp để ngăn kết tủa xảy ra ở mức độ pH cao hơn. Điều này cũng trái ngược với những gì cần thiết để loại bỏ mangan bằng bộ lọc.
Cũng như với sắt, khi xử lý mangan bằng chất làm mềm nước, tốt nhất nên sử dụng liều lượng muối cao và duy trì dịch vụ trong thời gian ngắn để tránh tích tụ khoáng chất trên nhựa. Tái sinh thường xuyên là rất quan trọng.
Loại bỏ Mangan bằng bộ lọc
Để loại bỏ mangan khỏi nước bằng bộ lọc, cần có chỉ số pH cao và hàm lượng oxy đủ để đảm bảo kết tủa. Mặc dù các phương tiện lọc khác nhau có các yêu cầu khác nhau, nhưng trong hầu hết các trường hợp, độ pH lớn hơn 8 là cần thiết để loại bỏ mangan hiệu quả. Trong hầu hết các trường hợp, chất oxy hóa như clo, không khí, ozon hoặc thuốc tím được sử dụng làm tiền xử lý để lọc. Việc sửa đổi độ pH cũng thường cần thiết.
Loại bỏ mangan bằng bộ lọc có thể thay đổi từ rất đơn giản, với bất kỳ môi trường dạng hạt tốt nào, đến quy trình hai hoặc ba bước phức tạp hơn nhiều đòi hỏi phải thêm chất oxy hóa và bước điều chỉnh độ pH.
Bộ lọc đơn giản
Mangan hòa tan có thể được loại bỏ dễ dàng bằng một bộ lọc đơn giản. Nếu số lượng rất nhỏ, bộ lọc trầm tích kiểu hộp mực sẽ phục vụ. Nếu có một lượng mangan đáng kể, có thể sử dụng bộ lọc rửa ngược có chứa đa phương tiện (cát, garnet, than antraxit), bộ lọc Ag, Zeolite, Micro Z hoặc bất kỳ phương tiện khử trầm tích tốt nào.
Phương tiện xúc tác
Trong trường hợp mangan chưa kết tủa có nồng độ tương đối thấp, hàm lượng oxy và độ pH của nước khá cao, mangan có thể được loại bỏ một cách thủ công bằng phương tiện lọc đóng vai trò là chất xúc tác để biến mangan thành dạng kết tủa. Các phương tiện như Birm, Filox và Catalox sẽ làm cho mangan chuyển đổi thành dạng vật chất sau đó lọc bỏ mangan kết tủa trong cùng một thao tác. Rửa ngược bộ lọc sau đó rửa sạch chất gây ô nhiễm bị mắc kẹt và phục hồi bộ lọc. Các bộ lọc loại này rất hiệu quả nếu điều kiện phù hợp và chúng dường như hoạt động tốt nhất nếu có nhiều sắt trong nước hơn mangan. Bộ lọc phương tiện xúc tác cũng có thể được sử dụng sau khi tiền xử lý bằng chất oxy hóa, như được mô tả bên dưới.
Bộ lọc tiền xử lý/oxy hóa
Tiền xử lý thường có nghĩa là chất oxy hóa độc lập, nhưng nó cũng có thể bao gồm việc tăng cường độ pH.
Sục khí
Tiền xử lý với không khí có thể được thực hiện theo một số cách. Lâu đời nhất là với thiết lập “venturi” được lắp đặt trước bể áp suất của giếng để hút không khí vào dòng nước. Venturi thường được theo sau bởi một bể thông hơi nhỏ giúp không khí có thời gian để oxy hóa mangan và loại bỏ không khí dư thừa. Nước sau đó đi đến bộ lọc, nơi mangan được loại bỏ. Một hệ thống tích cực hơn và hiệu quả hơn sử dụng bể xử lý lớn hơn, trong đó không khí được cấp từ một máy nén khí nhỏ. Không khí được nén vào một phần ba trên cùng của bể và quá trình oxy hóa diễn ra nhanh chóng khi nước được xử lý rơi qua túi khí nén. Bộ lọc đi theo bể sục khí. Một biến thể của hệ thống khí nén tự thực hiện sục khí trong bể lọc, sử dụng lại một phần ba trên cùng của bể và dựa vào tính năng hút khí do van điều khiển của bộ lọc cung cấp chứ không phải máy nén.
Hệ thống sục khí bể kín được cung cấp bởi một máy nén nhỏ. Một phần ba trên cùng của bể chứa một túi khí nén. Không khí là một chất oxy hóa mạnh mẽ và hợp lý nhanh chóng.
Tất nhiên, sục khí đảm bảo rằng có oxy hòa tan cần thiết để loại bỏ mangan, nhưng độ pH vẫn là một vấn đề cần quan tâm. Một bể canxit có thể được thêm vào trước bộ lọc, nhưng với yêu cầu pH cao của mangan, tro soda hoặc xút thường hoạt động tốt hơn.
Khi nước được xử lý sơ bộ đúng cách bằng không khí và chất tăng cường độ pH, bất kỳ phương tiện lọc tốt nào cũng sẽ loại bỏ mangan. Tuy nhiên, kết quả tốt nhất đạt được bằng cách sử dụng phương tiện sắt loại hàng đầu như Filox.
Clo hóa
Clo là chất oxy hóa mạnh, nhưng nó cần nhiều “thời gian tiếp xúc” hơn không khí. Quá trình khử trùng bằng clo có thể được thực hiện thông qua ống nhỏ giọt dạng viên (chất khử trùng bằng clo dạng viên khô), thả các viên canxi hypochlorite vào chính giếng, hoặc bằng một máy bơm cấp liệu để bơm clo lỏng dưới áp suất vào dòng nước. Nếu sử dụng máy bơm, thì phải thêm một bể chứa để clo có thời gian phát huy tác dụng của nó. Thời gian cư trú ít nhất 20 phút thường được khuyến nghị.
Cũng như sục khí, bước khử trùng bằng clo phải được theo sau bởi bộ lọc sắt. Sự lựa chọn một lần nữa là rộng rãi, nhưng một trong những bộ lọc tiêu chuẩn hoạt động tốt độc lập hoặc sau khi sục khí. Lưu ý Birm không thể được sử dụng với clo. Carbon hoạt động tốt nếu lượng mangan nhỏ và carbon xúc tác hoạt động tốt hơn carbon tiêu chuẩn. Carbon có ưu điểm là loại bỏ clo cùng với mangan.
Khi clo được cung cấp bằng máy bơm, chất tăng độ pH như tro soda có thể được bơm cùng với clo.
Kali Permanganat
Kali permanganate là một chất oxy hóa mạnh, hầu như chỉ được sử dụng với các bộ lọc sử dụng greensand. Nó thường được hút vào bộ lọc trong giai đoạn tái sinh của nó. Bộ lọc Greensand là loại bỏ mangan, sắt và mùi hôi hiệu quả, nhưng chúng thường khó bảo trì hơn và do đó không được chủ sở hữu giếng dân dụng ưa chuộng.
Ozone và hydro peroxide cũng là những chất oxy hóa mangan mạnh, nhưng vì chúng hiếm khi được sử dụng trong xử lý dân dụng nên chúng không được xem xét ở đây.
Xem thêm: 5 lợi ích khi khử sắt trong nước