錳砂濾料是以天然錳礦石為原料，經(jīng)破碎、水洗、打磨、除雜、干燥、磁選、篩分、除塵等工藝制成，再把加工好的錳砂按一定級(jí)配調(diào)制成具有水處理濾料的級(jí)配比例，使它在單位體積內(nèi)有較大的比表面積和截污能力。

錳砂濾料的外觀粗糙，呈黑褐色或淡灰色，接近圓球形，主要成分是二氧化錳、鐵和二氧化硅等，產(chǎn)地不同每種物質(zhì)的含量不同，錳砂濾料主要用于去除地下水中鐵、錳和砷等有害物質(zhì)的過(guò)濾裝置中，濾水效果非常好。

錳砂濾料粒徑通用規(guī)格有0.4-0.6mm、0.6-1.2mm、1-2mm、2-4mm、4-8mm、8-16mm、16-32mm，特殊規(guī)格可另行加工。

給水處理中，采用的錳砂濾料堆積密度在1.9g/cm³左右，磨損率、破碎率之和＜1.2%，鹽酸可以溶解錳砂濾料，因此，不能在偏酸性水中應(yīng)用錳砂濾料。

錳砂濾料主要用來(lái)處理含鐵、錳地下水，它是利用天然錳砂中二氧化錳的催化氧化作用，將溶解性Fe²⁺和Mn²⁺氧化為非溶解性三價(jià)鐵和四價(jià)錳，并通過(guò)投加絮凝劑將三價(jià)鐵和四價(jià)錳化合物顆粒絮凝增加，然后通過(guò)過(guò)濾去除。地下水除鐵除錳的任務(wù)是通過(guò)錳砂上面沉積的棕黃色活性濾膜完成，并非錳砂本身，除鐵膜稱為鐵質(zhì)活性濾膜，除錳膜稱為錳質(zhì)活性濾膜。

石英砂、無(wú)煙煤等濾料也能產(chǎn)生除鐵除錳的活性濾膜，但是它們形成活性濾膜的成熟期較長(zhǎng)，在同樣的試驗(yàn)水質(zhì)條件下，錳砂為36天，無(wú)煙煤為71天，石英砂為96天。由此可見(jiàn)，石英砂的成熟期較長(zhǎng)，無(wú)煙煤次之，錳砂較短。錳砂濾料處理鐵錳含量高的地下水，成熟期短，可降低水處理生產(chǎn)成本和提高去除效率。

錳砂的除鐵機(jī)理

錳砂濾料的除鐵機(jī)理是采用接觸氧化法，使地下水中Fe²⁺與溶解氧一同進(jìn)入錳砂濾層，在錳砂濾層的接觸催化作用下，完成Fe²⁺的氧化和截留。在過(guò)濾初期，以吸附除鐵為主，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，濾料吸附除鐵能力逐漸減弱，濾后水含鐵量有升高趨勢(shì)。與此同時(shí)，濾料表面開(kāi)始生成具有催化活性的鐵質(zhì)濾膜，但接觸氧化能力較小，所以新濾料在形成濾膜的過(guò)程中，同時(shí)具有吸附除鐵和接觸氧化除鐵兩種作用。到后期活性鐵質(zhì)濾膜漸趨成熟，當(dāng)活性濾膜除鐵能力的增長(zhǎng)速率超過(guò)其吸附除鐵能力的減小速率時(shí)，濾層出水含鐵量又開(kāi)始降低。這樣，活性濾膜的接觸氧化除鐵作用逐漸增強(qiáng)而取代了新濾料的吸附除鐵作用。當(dāng)濾料成熟后，濾層出水的含鐵濃度便處于穩(wěn)定。

在除鐵過(guò)程中，濾料表面逐漸形成了鐵質(zhì)活性濾膜，新鮮鐵質(zhì)活性濾膜的催化活性較強(qiáng)，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，鐵質(zhì)濾膜逐漸老化，其催化活性也逐漸減退。因此，濾料表面鐵質(zhì)活性濾膜需要在連續(xù)除鐵過(guò)程中得到新補(bǔ)充，在原來(lái)濾膜上不斷被蓋上新濾膜，使濾膜始終保持著新鮮，而具有很高催化活性。錳砂濾料成熟期短主要是因?yàn)槠浔砻娲植诘奶攸c(diǎn)，但形成鐵質(zhì)活性濾膜較重要的條件是水中Fe²⁺的含量，F(xiàn)e²⁺占總鐵的百分?jǐn)?shù)越高，成熟越快，無(wú)Fe²⁺時(shí)，根本不能形成活性濾膜。錳砂濾料表面鐵質(zhì)活性濾膜的不斷更新是錳砂濾料接觸氧化除鐵過(guò)程正常進(jìn)行的必要條件。

錳砂的除錳機(jī)理

錳砂濾料采用接觸氧化法除錳的機(jī)理基本與除鐵機(jī)理相同。含錳地下水曝氣后經(jīng)錳砂濾層過(guò)濾，使高價(jià)錳的氫氧化合物逐漸附著在濾料表面上，形成錳質(zhì)活性濾膜，成為黑色或暗黑色的“錳質(zhì)熟砂”，這種熟砂具有接觸催化作用，能加快氧化速度，使水中二價(jià)錳在較低pH值條件下被氧化成高價(jià)錳而被去除。另外，根據(jù)溶膠粒子優(yōu)先吸附和它組成相同或相近粒子的這一規(guī)則，含有MnO₂的錳砂能夠很好地吸附水中Mn²⁺。

有關(guān)研究認(rèn)為，MnO₂吸附Mn²⁺后因使之氧化成錳的四價(jià)氧化物沉淀下來(lái)而被過(guò)濾去除掉。與此同時(shí)，MnO₂本身被還原為Mn₂O₃，可見(jiàn)MnO₂起了電子交換劑的作用。

其除錳機(jī)理可以用下面兩個(gè)步驟來(lái)表示。

①錳砂通過(guò)離子交換作用吸附水中的Mn²⁺：

MnO₂·An++Mn²⁺→MnO₂·Mn²⁺+An+(An+為錳砂表面的陽(yáng)離子)

②水中溶解氧在MnO₂催化作用下把被吸附的Mn²⁺氧化成為MnO₂。與此同時(shí)，MnO₂起催化氧化作用，本身被還原為Mn₂O₃。