Отличие МФО-47 от угля

Очистка воды от железа и марганца

Появилась потребность в установке фильтров для очистки воды в коттедже, обратился в организацию занимающуюся водоочисткой, в коммерческом предложении у меня в фильтре обезжелезивания предлагают использовать уголь. Сосед по коттеджу с тем же анализом воды обратился в другую фирму так вот ему предлагают вместо угля МФО-47. Подскажите пожалуйста в чем отличие?
Николай Владимирович


Уважаемый Николай Владимирович,

Зернистый каталитически активный материал для очистки питьевой воды от железа и марганца МФО-47 относится к новому классу каталитических сорбентов.

Этот новый наполнитель в 2007 году прошёл санитарно-гигиеническую экспертизу в НИИ Медицины труда, в результате в июле 2007 года было получено Регистрационное удостоверение, что позволило начать выводить на рынок новый, отечественный фильтрующий материал, обладающий целым рядом преимуществ по сравнению с импортными аналогами.

По своему составу МФО-47 представляет собой модифицированный оксидами марганца песчанник-горельник. Но в качестве основы (фильтрующей зернистой загрузки) могут быть использованы и другие материалы: кварцевый песок, доломит, керамзит и др., разрешённые к применению и имеющие гигиеническое заключение о пригодности для питьевых нужд.

К другим традиционным каталитическим сорбентам, очищающим воду от железа и марганца относятся модифицированный активированный уголь, глауконит (MGS), диоксид кремния, покрытый оксидом марганца (Birm) и доломит (МЖФ).

Сейчас наряду с МФО-47 наиболее распространнёнными наполнителями являются:

Birm - материал из вулканической золы и диоксида кремния, обработанный оксидом марганца. Действует как нерастворимый катализатор, ускоряющий реакцию между растворенным кислородом и содержащимся в воде двухвалентным железом. Birm применяют для очистки воды, не содержащей сероводорода.

МЖФ - гранулированный глауконит, обладающий каталитической активностью окисления железа, марганца и сероводорода, растворенными в воде окислителями (кислородом, озоном, гипохлоритом натрия, перманганатом калия). Фильтры на основе МЖФ позволяют эффективно удалять из воды сероводород, железо и марганец.

Catalox – рекомендуется использовать в многослойных загрузках в смеси с инертными материалами (обычно до 30% от общего объема фильтрующих материалов в фильтре). Материал Catalox эффективен при удалении из воды сероводорода. Еще одним достоинством этого материала является возможность его работы при низком рН – до 6,5.

Наряду с МФО-47 в качестве каталитической засыпки широко применяется материал Birm, полученный из вулканической золы, обработанный диоксидом марганца и позволяющий эффективно и экономично удалять из воды соединения железа и марганца низких и средних концентраций. В установки с засыпкой из Birm подается предварительно аэрированная вода. Доля растворенного в ней кислорода должна быть не менее 15% доли железа (или железа и марганца). Высокая пористость материала и малая насыпная масса (0,7–0,8 г/см3) позволяют легко удалять осадки при обратной промывке. Щелочность в исходной воде должна быть в два раза больше, чем концентрация хлоридов и сульфатов. Недостатками материала Birm являются его высокая склонность к истиранию, из-за чего за год теряется до 10–15 % засыпки, и не самый широкий диапазон рабочих значений pH – 8,0–9,0. Его преимущество – невысокая стоимость.

Также довольно широко применяются каталитические засыпки на основе природных минералов, таких как доломит (МЖФ), цеолит, глауконит. Используется и синтетический цеолит.

На основе доломита МЖФ, содержащего карбонаты кальция и магния, изготавливаются такие каталитические засыпные материалы, как Магнофилт и Дамфер, отличающиеся высокой пористостью, способствующей проявлению каталитических свойств, большим диапазоном рабочих температур, щелочной реакцией. Защелачивание среды ускоряет реакцию окисления двухвалентного железа растворенным в воде кислородом. При термической обработке карбонат магния, содержащийся в доломите, переходит в оксид MgO, при контакте с водой оксид гидролизуется и высвобождает в раствор гидроксильные ионы, которые связывают в свою очередь ионы водорода и способствуют ускорению реакции окисления двухвалентного железа. Эта особенность характерна для всех фильтрующих материалов с каталитическими свойствами, созданных на основе доломита. Зерна доломита, ко всему прочему, химически стойкие и очень прочные, поэтому практически не расходуются в процессе эксплуатации. Для Магнофилта существуют определенные ограничения: в исходной воде не должны присутствовать масла и сероводород, содержание органических веществ не должно превышать 4–5 мг/л, доля растворенного кислорода должна быть выше доли растворенного железа на 15%, pH = 6,8–8,5. При более высоких значениях pH образуются коллоидные формы трехвалентного железа, которые сложно фильтруются. Хлорирование снижает активность этого материала, поэтому дозировка хлора должна быть минимальной.

Дамфер обладает дополнительными достоинствами. Собственные каталитические свойства доломита в нем усиливаются за счет того, что на стадии термической обработки в состав материала вводится железо в каталитически активной форме, а также другие каталитические добавки: медь, серебро, марганец, фосфаты. Присутствие серебра в этом материале позволяет также подавлять рост железобактерий. По сравнению с материалом Birm скорость окисления железа на Дамфере выше в 250 раз. Кроме того, этот материал может работать при значениях pH ниже 6,0, очищает воду как от двухвалентного, так и от трехвалентного железа, не отравляется сероводородом и остаточным хлором. Слой гидроксида железа (III), образующийся при очистке воды от железа на гранулах Дамфера, еще более усиливает его каталитические свойства. Во-первых, способствует каталитическому окислению железа, во-вторых, имея губчатую структуру, является дополнительным сорбентом, поглощая частицы песка, глины, тяжелые металлы и даже гуминовые кислоты.

Из глауконитового зеленого песка получают еще один широко распространенный материал для каталитической окислительной фильтрации – Glauconite Manganese Greensand. В процессе обработки глауконитового песка в состав Greensand вводятся высшие оксиды марганца, обеспечивающие дополнительную окислительную способность этого материала. К тому же кроме собственных каталитических и окислительных свойств Greensand связывает такие окисляющие агенты, как перманганат калия, хлор, растворенный кислород. Все это обеспечивает высокую скорость и полноту окислительных реакций. Greensand обладает высочайшей поглощающей способностью, эффективен при очистке воды с высокими концентрациями железа и марганца (суммарно до 10 мг/л) в широком диапазоне pH – 6,2–8,8. Системы с засыпкой из этого материала применяются для очистки воды из скважин любой глубины. Сероводород окисляется до нерастворимых сульфатов. Осадки фильтруются слоем Greensand и сопутствующими фильтрующими слоями. Сорбент не подвержен воздействию микроорганизмов, органических примесей, не требует дезинфекции. Регенерация сорбента проводится раствором перманганата калия с последующей промывкой исходной водой.

Основные преимущества МФО-47 для очистки питьевой воды в отличие от MGS, Birm и МЖФ заключаются в нижеследующем:

—Высокая каталитическая и сорбционная активность;

—Универсальность;

— Низкая стоимость.

Таблица 1. Сравнительная качественная характеристика МФО-47 и основных импортных фильтрующих сред при равных условиях эксплуатации

Рабочие условия

MGS

Birm

МЖФ

МФО - 47

Преимущества МФО-47

Сырье для изготовления

глауконит

Диоксид кремния, покрытый диоксидом Mn, Не слёживается в процессе эксплуатации

Доломит Слёживается в процессе эксплуатации

Песчаник-горельник Не слёживается в процессе эксплуатации

Не слёживается в процессе эксплуатации

Наличие в воде масла, нефтепродуктов

нет

нет

допустимо

допустимо

Допустимо наличие в воде масла, нефтепродуктов

Наличие в воде H2S

устраняет

нет

допустимо

устраняет

устраняет H2S

Чувствительность к наличию хлора в исходной воде

нет

резко уменьшается активность

нет

нет

 

Рабочий диапазон pH

6,8-9,0

7,0-9,0

4,5-9,0

6,8-9,0

 

Максимальное содержание Fe и Mn в исходной воде, мг/л

15 - Fe+Mn

4 - Fe

20 - Fe, 2 - Mn

20 - Fe, 4 - Mn

Большая сорбционная способность

Необходимый окислитель

Перманганат калия

O2

Любой

кислород воздуха

 

Скорость фильтрования, м/ч

5-10

5-10

5-20

8-15

Большая скорость фильтрации

Скорость обратной промывки, л/сек Х м²

10-15

6

10

20-25

Ускоренный процесс регенерации

Необходимость корректировки рН

Не нужна

При значении ниже 6,8

Не нужна

При значении ниже 6,8

 

Емкость по Fe (гр. Fe на дм³ загрузки)

2

1

2

2

Большая грязеемкость

Объем очищенной воды л/дм³ загрузки до регенерации, при содержании Fe в исходной воде 20 мг/л

200

-

200

200

Больший срок службы до регенерации

Объем очищенной воды л/дм³ загрузки до регенерации, при содержании Fe в исходной воде 5 мг/л

800

200

800

900

Больший срок службы до регенерации

Структура цикла регенерации, (алгоритм регенерации)

Обратная промывка водой

Обратная промывка водой

Обратная промывка водой

Обратная промывка водой

 

 

Результаты испытаний нового фильтрующего материала МФО-47, а также сравнение его свойств с характеристиками загрузок известных марок, позволяет сделать следующие выводы:

  • Материал МФО-47 обладает способностью катализировать окисление марганца, удаляет марганец в высоких концентрациях (более 0,8 мг/л);

  • Способствует более быстрому окислению железа;

  • Очищает воду независимо от формы, в которой находится железо (Fe2+, Fe3+);

  • Очищает воду от сероводорода;

  • Не требует предварительной обработки воды окислителем;

  • Не требует регенерации перманганатом калия;

  • Гарантировано более низкая цена

При этом значение максимальной общей емкости фильтрующего материала МФО-47 составляет от 1,2 до 2,0 г на 1 литр загрузки, т.е 1 литр загрузки задерживает от 1,2 до 2,0 г железа и/или марганца, после чего необходима обратная промывка. Грязеемкость зависит от состава исходной воды, причем не только от абсолютных концентраций металлов, но и от соотношения Mn/Fe, а также от выбранного режима эксплуатации, например от способа подачи воздуха, и соответственно от содержания кислорода в потоке, и именно этими параметрами определяется периодичность промывки загрузки в процессе эксплуатации.

Промывка фильтрующей загрузки МФО-47 может производится от нескольких часов до нескольких суток. Это определяется природой и дисперсностью загрузки.

Основным преимуществом является получение прочно сцепленных с основой оксидных соединений марганца на поверхности фильтрующей загрузки при комнатной температуре.

В качестве основы (фильтрующей зернистой загрузки) могут быть использованы: «горелая порода», кварцевый песок, доломит, керамзит и другие материалы, разрешённые к применению и имеющие гигиеническое заключение о пригодности для питьевых нужд.

Полученный комплекс оксидных соединений марганца на поверхности фильтрующей загрузки вступает во взаимодействие с соединениями марганца и железа, растворёнными в воде с образованием нерастворимых соединений, которые осаждаются на поверхности загрузки.

Кислород, растворённый в воде, адсорбируется на поверхности загрузки, затем он вступает во взаимодействие с ионами железа и марганца, растворёнными в воде с образованием оксидов или гидрооксидов.

Фильтрующий материал МФО-47 по физико-химическим, гигиеническим и радиологическим показателям должен соответствовать значениям, указанным в таблице 2.

Таблица 2

Наименование показателя

Норма

1

Химическая стойкость в модельных растворах:

 

1.1

Прирост окисляемости, мг/дм3 , не более

10

1.2

Прирост массовой концентрации кремниевой кислоты в пересчёте на кремний, мг/дм3, не более

10

1.3

Прирост сухого остатка, мг/дм3, не более

20

1.4

Прирост суммарной массовой концентрации алюминия и железа в пересчёте на оксиды (III), мг/дм3, не более

2,0

2

Механическая прочность:

 

2.1

Измельчаемость, %, не более

4

2.2

Истираемость, %, не более

0,5

3

Суммарная удельная эффективная активность естественных радионуклидов, Бк/кг, не более

740

 

По органолептическим показателям фильтрующий материал МФО-47 должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 3.

Таблица 3

Наименование показателя

Показатель

1

Внешний вид

Зернистый материал

2

Цвет

От коричневого до чёрного

3

Запах

Без запаха

 

МФО-47 соответствует техническим условиям ТУ 4859-001-97583698-2007, разработанных на основании Патента РФ на изобретение № 2275335 «Фильтрующий материал для очистки воды от марганца и железа, способ его получения и способ очистки воды от марганца и железа» Бюл. № 12 от 27.04.2006.

Говоря о выборе оптимального метода обезжелезивания воды, следует отметить, что он определятся конечными целями, для которых эта вода будет использоваться вами и с учётом содержания в вашей воде железа и других сопутствующих примесей.

По российским Санитарным Правилам, ГОСТ 2.1.4.559-96, и рекомендациями Всемирной организации здравоохранения содержание железа в исходной воде не должно быть больше 0,3 мг/л. А рекомендуемое содержание марганца в исходной воде – не более 0,1 мг/л.

И хотя на сегодняшний день не существует единого универсального метода комплексной очистки воды от  всех существующих форм железа, используя ту или иную схему водоподготовки, можно добиться желаемого результата в каждом конкретном случае.

В настоящее время для очистки питьевой воды от железа в основном применяются безреагентные методы очистки воды, к которым относятся аэрация, сорбция, коагуляция, флотация, фильтрование, реагентные методы с использованием каталитических окислителей.

Выбор метода очистки воды от железа должен определяться конкретными целями и задачами.

Безреагентное обезжелезивание воды основано на окислении желез (Fe+2) аэрацией, и переводе его из растворенного (двухвалентное Fe+2) железа в нерастворенное (трехвалентное Fe+3) железо, и осаждении его в слое фильтрующего материала фильтра обезжелезивания воды.

В зависимости от концентрации содержания железа в воде, а так же его формы (Fe+2 или Fe+3) в качестве аэраторов схем водоподготовки используют от простых эжекторов (при малых концентрациях железа в воде), до стационарных блоков аэрации.

Эжектор врезается в систему водопровода непосредственно перед фильтром обезжелезивания воды, без дополнительных емкостей и баков. Эжектор дозирует в систему водопровода кислород являющимся естественным окислителем железа.

 

Рис. Схема безреагентного обезжелезивания воды

Блок аэрации состоит из напорной колонны, воздухоотделительного клапана, датчика потока и безмасляного малошумного компрессора AirPump используемого для нагнетания кислорода в напорную колонну, где происходит окисление железа (Fe+2). Включение и выключение компрессора происходит по сигналу с датчика потока, который устанавливается после фильтр обезжелезивателя, т.е. при отсутствии водоразбора компрессор не работает. Удаление избыточного воздуха и запаха сероводорода (Н2S) осуществляется при помощи воздухоотделительного клапана установленного в оголовке аэрационной колонны.

Вода с окисленным железом (Fe+3), поступает на фильтр обезжелезивания воды, где и происходит доокисление железа и осаждение его в слое фильтрующего материала. В качестве фильтрующих материалов используются каталитические загрузки с большой рабочей площадью поверхности гранул фильтрующего материала (FILTER AG, BIRM, PYROLOX, МЖФ, МТМ, МФО-47, КП-1, Антрацит и т.д.).

Восстановление работоспособности фильтра осуществляется обратной промывкой (регенерация) и взрыхлением слоя фильтрующего материала фильтра обезжелезивателя, в процессе чего происходит смыв накопленных загрязнений в дренаж и восстановление фильтрующей способности загрузки фильтра обезжелезивателя. При данном способе обезжелезивания воды не требуются расходные материалы (реагенты) для восстановления работоспособности фильтрующего материала.

Рекомендуемая частота регенерации фильтра обезжелезивания воды один раз в двое трое суток. Время регенерации от 20 до 40 минут в зависимости от объема фильтра обезжелезивателя.

В процессе эксплуатации гранулы фильтрующего материала истираются, и требуется его замена один раз в 4 – 5 лет.

Фильтр обезжелезивания воды регантным методом используется в тех случаях, когда невозможно применять безреагентное обезжелезивание, как правило, в случаях повышенного содержания в исходной воде железа и микробиологических показателей.

В первом случае для реагентного обезжелезивания используется сильный окислитель в виде фильтрующего материала Manganese Greensand (зеленый песок) производится на основе минерала глауканита, относящегося к классу цеолитов, а также перманганата калия KMnO4 (марганцовки). Данный метод обезжелезивания не рекомендовано применять в случаях эксплуатации биосептиков, что повлечет гибель бактерий в биосептике.

Фильтр состоит из:

  • Корпус фильтра;

  • Блок управления (GE Osmonics);

  • Фильтрующий материал (Manganese Greensand);

  • Фидер (бак под перманганат калия KMnO4)

 

Рис. Схема реагентного обезжелезивания воды

Конструктивно фильтр для обезжелезивания воды представляет собой металлический баллон с соответствующим наполнителем, например, природный минерал глауканит, покрытый слоем оксида марганца (Грин Санд - зеленый песок). Для восстановления окислительной способности наполнителя в фильтре используется перманганат калия (марганцовка). Размеры фильтра зависят от производительности системы очистки воды.

Кроме этого, в состав фильтра для очистки воды от железа входит система автоматических клапанов. Управляющие клапаны обеспечивает эффективную работу фильтра обезжелезивателя в течение длительной эксплуатации.

Таблица 4. Эксплуатационные характеристики фильтра для обезжелезивания воды на основе минерала глауконита, покрытого слоем оксида марганца (Грин Санд - зеленый песок).


Существуют и другие методы очистки воды от железа, к которым относятся ионный обмен, мембранные методы, метод биологического оббезжелезивания воды с помощью специальных железоокисляющих бактерий и электромагнитные методы. Все они подробно изложены на нашем сайте.

 

Марка фильтра для очистки воды от железа

Размеры баллона фильтра (см) ( h x Ø )

Размеры бака для марганцовки (см)( h x Ø )

Объём воды при регенерации фильтра (литр)

Применение фильтра обезжелезивания воды

BI-GS/1054/268/760FA Logix

178 х 25,4

42 х 27

300

Ценовой класс ЭКОНОМ

BI-GS/1252/268/760FA Logix

168 х 30

400

Ценовой класс СТАНДАРТ

BI-GS/1354/268/760FA Logix

170 х 33

700

Ценовой класс ПРЕМИУМ


Растворенное в воде железо и марганец, окисляются до трёхвалетного состояния при контакте с высшими оксидами марганца находящимися на поверхности гранул фильтрующего материала, выпадает в осадок и остаётся на фильтрующем материале. Сероводород восстанавливается до серы. Осадки железа отфильтровываются на материале из-за его высокой плотности и так называемой грязеёмкости и удаляются при обратной промывке. А очищенная от железа и сопутствующих примесей вода поступает в водопровод. Сам процесс обезжелезивания воды занимает десятки секунд. Некоторые каталитические насадки, например, Manganese Greensand также способны удалять из воды радий и мышьяк. Когда окислительная способность каталитических насадок истощается, их возможно регенерировать слабым раствором перманганата калия (KMnO4), восстанавливающим окислительную способность материала. Когда вся фильтрующая загрузка заполняется окисленным железом, необходимо ее промыть. Электронный блок управления установки включает обратный поток воды, и весь ржавый осадок смывается в канализацию.

Рекомендуемая частота регенерации фильтра обезжелезивания воды один раз в двое трое суток. Время регенерации от 60 – 90 минут в зависимости от объема фильтра обезжелезивателя. Срок службы материала 4 – 5 лет.

С уважением, К.х.н. О.В. Мосин


На данную статью нам прислали такой комментарий:

В вашей статье "Отличие МФО-47 от угля" в основном сравнение идет не с углем, а с МЖФ, поэтому мне кажется название очень странное.

Вы можете обратится на наш сайт - www.alliance-neva.ru и почитать о нашем материале, например он не слеживается, и данные по нашей загрузки несколько иные. Если Ваш сайт информационный, то просим Вас подавать информацию корректно!!!

МЖФ - это термохимически модифицированный доломит, а не гранулированный глауконит.

Существуют различные методы очистки воды для приведения ее к норме, наиболее распространенными из них являются:

  • Осадочные фильтры очистки воды
  • Фильтры - обезжелезиватели воды
  • Фильтры на основе активированного угля
  • Фильтры - умягчители воды
  • Мембранные фильтры
  • Ультрафиолетовые стерилизаторы

Об этих способах водоочистки - на сайте компании (указан чуть выше).