高锰酸钠预氧化在混凝过程中的助凝作用

翟玉春¹，任广军^1，2，田彦文¹，王昕²，张春雨²
（1.东北大学 材料与冶金学院，辽宁 沈阳 110004； 2沈阳工业学院 化工学院，辽宁 沈阳110045）

　　摘要：研究了高锰酸钠预氧化对混凝过程的助凝作用。实验结果表明，高锰酸钠在投加量1mg／L时，就具有明显的助凝效果，在投加量2mg／L时，沉淀后来的浊度下降了70％左右，比单独使用硫酸铝的浊度降低了20％～25%，同时高锰酸钠预氧化对高浊度水也有较好的助凝作用。原水的温度、pH值对其助凝效果影响较小，水中锰离子的存在有一定的助凝效果。
　　关键词：给水处理；高锰酸钠；预氧化；混凝
　　中图分类号：TU991.22　 文献标识码：A　 文章编号：1009－2455（2003）04－0013－03

The Coagulation-Supporting Effect of Pre-Oxidation of sodium Permanganate in the Process of Coagualation

　　Abstract：The coagulation－supporting effect of the pre-oxidation of sodium permanganate in the process of coagulation was studied.The experimental results showed：when the dose of sodium permanganate was 1mg／L.the coagulation-supporting effect was obvious：when the dose was 2mg／L, the turbidity of the water after precipitation decreased by about 76％，which was 20％～25％ lower than the turbidity resulted from the use of aluminum sulfate only.Meanwhile、the pre-oxidation also has good coagulation-supporting effect on high-turbidity water.The temperature and pH value of raw water have less influence on its coagulation-supporting effect.while the existence manganese ion water improves the result of coagulation to some extent.
　　Keywords：feed water treatment；sodium permanganate；pre-oxidation；coagulation

　　近年来，水体污染严重，全国城市90％以上水域受到污染。进入水体的污染物中，最普遍、危害最大的是有机物。研究表明，有机物的大量存在，起到分散剂的作用，阻碍颗粒间的结合^［1］，增加了水中胶体物质的稳定性，导致凝聚过程中混凝剂投量增加。据报道^［2］，如果水中溶解性有机物的质量浓度增加3 mg／L（以TOC计），则硫酸铝混凝剂的有效剂量增加5.3倍，若溶解性有机物的质量浓度增加7 mg／L，则硫酸铝混凝剂的有效剂量增加10.2倍。这样使用传统工艺不仅带来了水处理成本上升，而且也很难达到良好的出水水质。
　　预氧化可提高混凝效果，常用的氧化剂有氯。臭氧、高锰酸钾等预氯化有一定的去除有机物和混凝作用，但氯化过程会产生一系列有害的卤代有机物。臭氧预氧化对使水中的有机物电荷密度降至最低，有氧化助凝作用^［3］，但是设备投资及运行费用都很大。高锰酸钾预氧化具有很好的助凝作用^［4］，药剂投加也很方便，但其价格仍然较高。因此，本文提出一种新的氧化剂——高锰酸钠，它具有价格便宜，使用方便，钠离子对人体健康无害等优点。

1实验

1.1 药品与测量方法
　　混凝剂选用硫酸铝（分析纯），氧化剂为高锰酸钠（自制），实验水样为沈阳某处地表水，浊度测量采用分光光度法。
l.2 混凝实验
　　混凝实验在ZR－6六联混凝试验器上进行。取静止后的水样500mL置于1000 mL玻璃烧杯中，投加一定量的高锰酸钠和混凝剂，以300 r／min快速搅拌lmin，再以40 r／min慢速搅拌5 min，静止沉淀15min，取上清液测定剩余浊度。

2 实验结果与分析

2.1 高锰酸钠预氧化助凝作用
　　取浊度为15 NTU，有机物的质量浓度为27.83mg／L（以COD_Mn表示）的原水，考查了高锰酸钠预氧化的助凝作用。实验结果表明，在实验的任何混凝剂投量下，沉淀后水的剩余浊度与单独使用硫酸铝混凝剂相比都有所下降，当高锰酸钠投加量为 1mg／L时就有明显的氧化助凝作用，而且随着高锰酸钠投量增加，助凝作用增加。如图1所示。

　　如单独投加硫酸铝混凝剂为40 mg／L时，沉淀后水的剩余浊度为55 NTU，下降52.2％，而向其加入2 mg／L的高锰酸钠后，沉淀后水的剩余浊度为28 NTU，下降了75.7％。可见，高锰酸钠预氧化具有良好的助凝作用。当继续增加高锰酸钠的投量时，浊度下降缓慢，因此，对于上述水质高锰酸钠的最佳投量可确定为2 mg／L。
2.2 温度对高锰酸钠预氧化助凝作用的影响
　　考虑到不同地区不同季节，水质温度不同。考查了高锰酸钠在不同温度下的氧化助凝作用。实验结果如图2所示，在实验的温度下，三条曲线十分接近，且都随高锰酸钠投量增加沉淀后水的剩余浊度下降。这表明温度对高锰酸钠预氧化助凝作用的影响很小，即使对低温水质高锰酸钠预氧化也具有很好的助凝作用。

2.3 pH值对高锰酸钠预氧化助凝作用的影响
　　调整水样pH值分别为3，7，10，投加不同量的高锰酸钠反应5minl，再将水样pH值调节至中性，加入40 mg／L硫酸铝，经混凝沉淀后测定水的剩余浊度。结果如图3，三条曲线仍十分接近，且沉淀后水的剩余浊度部随着高锰酸钠投量的增加而下降。表明pH值对高锰酸钠预氧化助凝作用的影响很小。

2.4 高锰酸钠预氧化对高浊度水的助凝作用
　　为考查高锰酸钠预氧化对高浊度水的助凝作用，向原水中投加了5 mg／L的腐植酸使原水浊度增加到146 NTU。实验结果如图4，腐植酸的加入增加了水中胶体的稳定性，单纯投加硫酸铝混凝剂60mg／L后浊度由146NTU下降到88NTU，用高锰酸钠助凝，随着其投量的增加沉淀后水的浊度继续下降，当高锰酸钠的投量为2 mg／L时沉淀后水的浊度下降到50 NTU，可见，高锰酸钠预氧化对高浊度水也有很好的助凝作用。

2.5 锰离子对高锰酸钠预氧化助凝作用的影响
　　一般天然水特别是地下水中都含有少量的铁、锰等金属离子，为了考查这些离子对高锰酸钠预氧化的影响，在原水中加入了5mg／L的锰离子进行实验。结果如图5，当水中含有少量的锰离子时，沉淀后水的浊度较无锰水有所下降。表明锰离子的存在有一定的助凝效果。

3 结论

　　①高锰酸钠预氧化对沈阳某处地表水具有明显的助凝作用，其最佳投加量为2mg／L，沉淀后水的浊度下降76%左右，比单独使用硫酸铝的浊度降低了20％－25％。
　　②原水温度、pH值对高锰酸钠预氧化助凝效果的影响较小，而水中标离子的存在有一定的助凝效果。
　　③高锰酸钠预氧化对高浊度水也有较好的助凝作用。

参考文献：

［1］Omeal C R.Particle—Particle Interaction［M］.Newyork：Aquatic Surface Chemistry Willey-Interscience，1989。
［2］姚重华。硫酸铝的除浊除色功能［J］。上海给水排水，1989，（1）：25—27。
［3］Mohamad R Farvardin.Preozonation as an aid in the coagulation of humic substance-optimum preozonation dose［J］，Water Research，1989，23（3）：307－401。
［4］马军，李圭白。高锰酸钾的氧化助凝效能研究［J］。中国给水排水，1992，8（4）：4—7。　

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作者简介：翟玉春（1946－），男，辽宁鞍山人，教授，博士，博士生导师，主要研究方向为资源和环境化学RGJHJX@163.com。