較早的除鐵理論提出:錳砂表面的二氧化錳是亞鐵離子氧化的催化劑,這個觀點(diǎn)后來被發(fā)展為錳砂曝氣除鐵經(jīng)典理論,這個理論認(rèn)為錳砂的除鐵過程有以下兩點(diǎn):
1、錳砂表面的二氧化錳被水中溶解氧氧化為七價錳的氧化物。
2、七價錳的氧化物將水中二價鐵氧化為三價鐵,同時自身還原為二氧化錳,用反應(yīng)式表達(dá)為:
3MnO2+O2→MnO·Mn2O7
MnO·Mn2O7+4Fe2++2H2O→3MnO2+4Fe3++4OH-
由于錳砂接觸氧化法除鐵不要求曝氣,原水可直接進(jìn)入濾池過濾,因而,可省去反應(yīng)池和沉淀池,受到普遍推廣。但是,在長期實(shí)踐中人們發(fā)現(xiàn)了許多與上述理論矛盾的現(xiàn)象。如:
1、在除鐵過程中,錳砂表面逐步被棕黃色的鐵質(zhì)化合物所包裹,但除鐵效能并未因錳砂表面被覆蓋而減弱。
2、錳砂初期除鐵效果并不好,只有經(jīng)過一段時間的運(yùn)行后,錳砂表面被鐵銹所覆蓋,才開始具有穩(wěn)定的除鐵能力。
3、錳砂濾層反沖洗時,如果反沖洗強(qiáng)度過大,時間過長,則其過濾水質(zhì)變差。
這三個現(xiàn)象都可說明:表面清潔的錳砂除鐵效果并不好,表面越潔凈,對亞鐵離子的催化作用越小。這使人們產(chǎn)生了懷疑,錳砂對亞鐵離子的氧化是否有催化作用。