حذف آهن و منگنز از سیستم آب آشامیدنی یکی از موارد استفاده ی معمول از ازن می باشد.آهن ومنگنز به راحتی توسط ازن اکسید می شوند. در این مقاله به درک بهتر مفهوم بنیادی اکسیداسیون آهن ومنگنز اشاره می شود.همچنین به کاربردهای عملی ازن در صنایع مختلف و نکات مختلف در این خصوص که طی سالهای اخیر به دست آمده است ،اشاره خواهد شد.اکسیداسیون آهن و منگنز توسط ازن، ازجمله واکنش های سریع می باشد.
آهن و منگنز موجود در آب هیچ مشکلی با سلامتی ندارند.هدف اصلی برای حذف آهن ومنگنز بیشتر در مورد شکل ظاهری آب و تغییر رنگ آن می باشد.همچنین حذف آهن ومنگنز به جهت عدم تشکیل رسوب و گرفتگی سیستم لوله کشی، سطوح و… می باشد. آهن (II) و منگنز (II)در آب محلول و غیر قابل جداسازی است و همین امر باعث عبور این ذرات از فیلتراسیون معمولی می شود. بنابراین برای جداسازی می بایست این ذرات اکسید شده و گونه های اکسید شده ی انها به راحتی قابل حداسازی هستند.
حذف آهن
آهن دو ظرفیتی محلول، فرو نامیده می شود. آهن دو ظرفیتی به وسیله ازن به آهن سه ظرفیتی یعنی فریک اکسید می گردد. آهن سه ظرفیتی هیدرولیز شده و تبدیل به هیدروکسید آهن با فرمول Fe(OH)۳ می شود که عموما ذراتی هستند که میتوان به راحتی به وسیله فیلتراسیون استاندارد آنها را از محلول حذف نمود.واکنش اکسیداسیون آهن دو ظرفیتی به آهن سه ظرفیتی با مصرف ۰.۴۳ میلیگرم ازن به ازای میلیگرم اهن همراه خواهد بود. آهن همچنین می تواند توسط اکسیژن اکسیده شود. با توجه به اکسیداسیون آهن توسط اکسیژن ، یک سیستم ازن برای حذف آهن ممکن است کارآمدتر باشد.اکسیداسیون آهن فرو تنها به تبادل یک الکترون نیازمند است و از این رو واکنشی سریع خوانده می شود.سرعت این واکنش به گونه ای می باشد که مصرف ازن توسط آهن سریعتر از اکسیداسیون منگنز محلول می باشد.
حذف منگنز
منگنز دو ظرفیتی محلول، به وسیله ازن اکسید شده و تبدیل به دی اکسید منگنز MnO۲ می گردد که این ذرات میتوانند به راحتی توسط فیلتراسیون استاندارد جداسازی شوند.این واکنش باعث مصرف ۰.۸۸ میلی گرم ازن می شود.از طرفی اکسیداسیون بیش از اندازه منگنز، موجب تولید یون پرمنگنات (MnO4-) محلول در آب می شود. این ماده براحتی می تواند از فیلتر شنی عبور می کند. هرچند که پس از گذشت مدت زمانی حدود ۲۰ تا ۳۰ دقیقه، یون پرمنگنات مجدداً به دی اکسید منگنز تبدیل می شود، اما بهتر است طراحی و میزان تزریق ازن به نحوی باشد تا حتی الامکان از این پدیده جلوگیری شود
فیلتراسیون
ازن، آهن و منگنز را به شکل ذرات نامحلول اکسید کرده و این ذرات به راحتی توسط فیاتر قابل جداسازی از آب و انجام عمل تصفیه فاضلاب بهداشتی هستند. آهن و منگنز به مرور زمان روی فیلتر ایجاد می شوند و باید از آب خارج شوند. فیلتر قابل شستشو برای این برنامه ها بسیار توصیه می شود. فیلترهای ماسه ای به دلیل طراحی ساده و دارا بودن ماندگاری طولانی مدت فیلتر ، به طور گسترده در حذف آهن و منگنز مورد استفاده قرار می گیرند. در سیستم های استفاده مداوم استفاده از دو فیلتر به طور موازی و زمان چرخه شستشوی در زمان های مختلف ضروری است. آب شستشوی این فیلترها دارای آهن و منگنز بسیار بالایی است و باید با احتیاط دفع شود. اگرچه هیچ یک از آهن و منگنز خطرات سلامتی و ایمنی ندارند ، اما باید در نظر داشته باشید که لوله های زهکشی با ساخت آهن و منگنز به مرور زمان دچار انسداد شوند.
کاربرد عملی:
استفاده ازن برای از بین بردن آهن و منگنز بسیار رایج است و سالهاست که مورد استفاده قرار می گیرد. واکنش ازن و این فلزات نسبتاً ساده و مستقیم است. چند ملاحظه طراحی وجود دارد که باید قبل از نصب سیستم ازن برای حذف آهن و منگنز در نظر گرفته شود.
– لوله کشی سیستم
با توجه به واکنش سریع ازن و اکسیداسیون آهن ، ملاحظات طراحی مهمی وجود دارد که باید قبل از اجرای سیستم ارزیابی شود. برای نمونه ای از طراحی سیستم عامل ، نمودار زیر را مرور کن
- از آب تمیز و فیلتر شده برای تزریق ازن استفاده می شود.با توجه به واکنش سریع ازن و آهن باعث انسداد انژکتورهای ازن ،پمپ ها و سیستم لوله کشی که جنس آنها فلزی است ، می شود.از این رو استفاده از اب تمیز این پتانسیل را از بین میبرد.
- ازن با آب ورودی به مخزن ترکیب شده تا واکنش آهن و منگنز در مخزن رخ دهد و تمام ازن اضافی باقی مانده به شکل گاز خارج شود.
- از فیلترهای ماسه زائد برای فیلتر کردن آهن اکسیده شده و منگنز از جریان آب استفاده می شود
