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除鉄のメカニズム(接触ろ過法)

除鉄ろ過材(トヨレックスF)は、セラミックスGを担体とし、これに特殊結晶構造をもつオキシ水酸化鉄(FeOOH)を被覆させたものです。

トヨレックスF

除鉄吸着反応
水中の鉄を触媒で除去するための反応式は一般的に次のとおりです。
2Fe2+  +  1/2O2 + 5H2O → 2FeOOH・H2O + 4CO2

これを除鉄ろ過材の視点から見た反応を次図で説明いたします。式①のごとく、Fe2+を含む原水が、FeOOH表面に触れることで、Fe2+イオンがH+イオンとイオン交換します。

1. 鉄の吸着反応
このイオン交換は、交換基が有限であるため、やがてFe2+をキャッチする能力はなくなるはずですが、実際には継続的に除鉄能力が保たれ、連続的に除鉄反応が進行します。それは式②と③の分解・酸化によって、ろ過材表面が元のFeOOHになるためです。これを自触媒反応といいます。

2. 加水分解反応

3. 空気(酸素)酸化反応

トヨレックスFは、吹き込んだ空気中の酸素を酸化剤として自触媒反応によって鉄を連続的に酸化するため、次亜塩素酸ナトリウムやPACなどの薬品を使用せずに鉄を除去することができます。また鉄をフロックとして捕捉しないため、水頭損失の上昇速度が遅く、その結果、ろ過継続時間も長くなるという利点もあります。以上のことから、トヨレックスFを用いた接触ろ過法による鉄の除去は、薬品が使用できない現場や、高濃度の鉄が含まれる現場の除鉄法として最適です。
しかし、pHが6.8以下、溶解性シリカ40mg/L以上の原水への適用の場合、十分な機能が発揮できず、また物理ろ過法に比べると若干ながら処理水の鉄濃度が高いことがあります。そのため、精密ろ過が必要な場合は、トヨレックスFでろ過を行った後に、物理ろ過法による後処理が必要となることもあります。

【参考文献】 高井雄、中西弘著 「用水の除鉄・除マンガン処理」

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