حذف آهن آب آشاميدني :

به منظور حذف آهن آب آشاميدني ، پيرولوزيت تاثیر گذار است. پيرولوزيت به عنوان كاتاليزور در اكسيداسيون آهن شركت ميكند. آهن به سطح بستر چسبيده و به اكسيدكننده اين اجازه را ميدهد تا مؤثرتر و كارآمدتر عمل نمايد. بازده حذف اين بسترها بسيار بالا و معمولاً بيش از 95درصد است. مزيت بارز بستر پيرولوزيت اين است كه در صورت شستشوي معكوس منظم، تا ماه ها نياز به احياء شيميايي نخواهد داشت. عليرغم وجود منابع بسيار سنگ دياكسيد منگنز در كشور، تقريباً هيچ پژوهش كاربردي جهت استفاده از اين جاذب كاتاليستي براي تصفيه آب انجام نشده است.

آبهاي زيرزميني به واسطه عبور از لايه هاي مختلف خاك و به علت خاصيت خود آب و حلاليت زياد آن، حاوي عناصر و مواد معدني موجود در خاك خواهند بود كه اين مواد گاه ميتوانند براي سلامتي مصرفكنندگان خطرناك بوده و يا حداقل از لحاظ زيباشناختي مطلوب نباشند. آهن از تشكيل دهنده هاي اصلي خاك و سنگهاي سطح زمين است و نفوذ آب از طريق خاك و صخره ها ميتواند مواد معدني از جمله اين عنصر را حل نموده و به صورت محلول درآورد. با توجه به مشكلاتي كه آهن موجود در آب زيرزميني در تأسيسات خانگي، تجاري، صنعتي و در تصفيه خانه ها ايجاد ميكند، حذف آهن آب آشاميدني در جايي كه غلظت آن بيش از حد مجاز باشد، ضرورت دارد. براي حذف آهن آب آشاميدني در
تصفيه خانه هاي آب از روشهاي مختلفي نظير هوادهي، اكسيداسيون شيميايي و استفاده از جاذبها استفاده ميشود، اما كماكان يافتن روشي كارآمد و كم هزينه براي حذف آهن آب آشاميدني ، دغدغه متخصصين حوزه آب و فاضلاب بوده است. آهن به صورت دوظرفيتي و سه ظرفيتي در آب وجود دارد. در آبهاي سطحي كه اكسيژن محلول زياد است، آهن سه ظرفيتي وجود دارند، اما در آبهاي زيرزميني كه اكسيژن محلول كم است، آهن دوظرفيتي و محلول وجود دارد و به همين دليل حذف آهن از آبهاي زيرزميني ضروري است.مقادير بيش از0.3 ميليگرم در ليتر آهن در آب باعث ايجاد مزه نامطلوب، قرمز شدن رنگ آب و ايجاد لكه روي وسايل، البسه و همچنين با عث تجمع رسوبات در لولههاي
آب و رشد باكتري كرنوتريكس و ساير باكتريهاي آهن در شبكه آب ميشود.
تاكنون فرايندهاي مختلفي از جمله هوادهي، اكسيداسيون شيميايي و تبادل يوني براي حذف آهن از منابع آب آشاميدني مورد استفاده قرار گرفته است. اين روشها خصوصاً براي حذف آهن آب آشاميدني مناطق روستايي و شهرهاي كوچك بسيار گران تمام ميشوند. در طي ساليان اخير تحقيقات زيادي براي دستيابي به جاذبهاي با قيمت پايين براي حذف فلزات از آب انجام گرفته و توانايي كانيهاي معدني در حذف فلزات از آب توسط محققان زيادي بررسي شده است. فاكتورهايي از قبيل فرم شيميايي فلزات (درجه اكسيداسيون)، نوع فلز، نوع كاني، غلظت فلز، مقدار جاذب، pHحضور يا عدم حضور عوامل كمپلكسكننده و غيره در فرايندهاي حذف و جذب فلزات بهوسيله كانيهاي معدني نقش دارند. از مهمترين كانيهاي معدني ميتوان از پيرولوزيت، زئوليت، بنتونيت، كائولن و ورميكوليت نام برد
ايران داراي معادن متعدد سنگ معدن دياكسيد منگنز )پيرولوزيت( است. اين معادن در استانهاي قم، تهران، كرمان، زنجان و سمنان پراكنده شده اند. از بزرگترين معادن پيرولوزيت ايران ميتوان معدنهاي ونارچ قم و رباط كريم تهران را نام برد. عيار منگنز در سنگ معدن منگنز ايران حدود 45درصد برمبناي ) Mnحدود 70درصد برمبناي استMnO2 با فرآوري پيرولوزيت ميتوان يك فيلتر مدياي اكسيدكننده ساخت كه ميتواند آهن، منگنز و سولفيد هيدروژن موجود در آبهاي آشاميدني را به طور كامل اكسيد و حذف كند. اين فيلتر مديا به دليل خاصيت اكسيدكنندگي بالاي دياكسيد منگنز و همچنين خلوص بالاي آن (بيش از 70درصد) داراي كارايي و عمر طولاني بوده و بهطور معمول تا
بيش از يك سال بدون نياز به احياء شيميايي به كار خود ادامه ميدهد. بهطوري كه فيلترهاي پيرولوزيت داراي عمري بسيار بيشتر از فيلترهاي ديگر موجود در بازار مانند شن سبز هستند. فيلتر پيرولوزيت تحت نامهاي تجاري متعددي چون Pyrolox ،Filoxدر آمريكا و Maddoxدر آفريقاي جنوبي توليد ميشوند.

نتايج حاكي از آن است كه با كاهش غلظت اوليه آهن، افزايش ،pHافزايش مقدار جاذب و زمان تماس، راندمان حذف آهن افزايش مييابد. در اين ميان تأثير pHو مقدار جاذب بيش از ساير پارامترها است. براساس آزمايشهاي انجامشده در شرايط مختلف، درصد حذف آهن در اين روش تا بيش از 98درصد به دست آمد.

پيرولوزيت به عنوان كاتاليزور در اكسيداسيون آهن شركت ميكند. از اينرو، آهن به سطح بستر چسبيده و به اكسيدكننده اين اجازه را ميدهد تا مؤثرتر و كارآمدتر عمل نمايد. قابل ذكر است كه اكسيداسيون آهن در حضور اكسيدكنندههاي معمولي )عادي) در pHخنثي، نسبتاً سريع اتفاق ميافتد. بازده حذف اين بسترها بسيار بالا و معمولا بيش از 95درصد است. مزيت بارز بستر پيرولوزيت اين است كه در صورت شستشوي معكوس منظم، اين بستر تا ماهها نياز به احياء شيميايي نخواهد داشت. بستر پيرولوزيت در pHهاي 6-9بهخوبي كار ميكند و بهطور مؤثري ميتواند H2Sرا از آب حذف كند.عليرغم وجود منابع بسيار سنگ دياكسيد منگنز در كشور، تقريباً هيچ پژوهش كاربردي جهت استفاده از اين جاذب كاتاليستي براي تصفيه آب نجام نشده است و عمده تحقيقات منتشرشده مربوط به محقيقن ديگر كشورها است.
سونگيان كين و همكاران در سال 2009بر روي حذف آهن و منگنز از چاههاي عميق بررسي و تحقيق انجام دادند بدين منظور تعداد دو فيلتر در مقياس پايلوت بهصورت موازي كه يكي از آنها با مدياي سنگ منگنز و ديگري سنگ سيليكا مورد آزمايش و بررسي قرار گرفتند. و نتايج نشان داد كه تحت شرايط بهره برداري DO=5 mg/lو pH=7.2و دبي ، 3.9 m/hبستر سنگ منگنز قابليت حذف 3-6ميلي گرم در ليتر آهن دوظرفيتي و 0.6ميليگرم منگنز دوظرفيتي را دارد و بهمين ترتيب بستر سنگ سيليكا قابليت حذف 0.9  mg/l آهن دو ظرفيتي و 0.6 mg/lمنگنز دو ظرفيتي دارد.
هونگ كن و همكاران در سال 2013بر روي كاربرد نانو پيروليزيت  (MnO2)  براي تأثير بيشتر بر جذب آرسنيك و فلورايد در آب آشاميدني تحقيق نمودند بدين منظور از اتانول با غلظت 60تا %80در محلول MnSO4و اتانول با غلظت 20تا %40 در محلول KMnO4براي شكل گيري و تنظيم ساختار نانو پيروليزيت استفاده كرده و قطر ذرات نانو پيروليزيت بين 30تا 50نانومتر مي باشد. نسبت بارگذاري ذرات نانو پيروليزيت در حدود 3 mg/lتعيين گرديد. نتايج نشان داد كه جذب آرسنيك از ايزوترم جذب لانگموير بخوبي پيروي ميكند و ماكزيمم ظرفيت جذب
آرسنيك مطابق ايزوترم لانگموير 83/34 mg/gتعيين گرديد. در مورد فلورايد نتايج نشاندهنده مطابقت داده ها با معادله فروندليچ نسبت به لانگموير ميباشد. ظرفيت جذب 21.74 mg/g تعيين گرديد.