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天然锰砂的主要成分是二氧化锰MnO2，它是二价铁氧化成三价铁良好的催化剂。只要水中pH值大于5.5时，与锰砂接触，即可将Fe2+氧化成Fe3+。生成的三价铁立即水解生成絮状氢氧化铁沉淀。氢氧化铁沉淀物经锰砂过滤后被除去，因此，锰砂滤层起着催化和过滤的双重作用。
由上可知，在Fe2+氧化成Fe3+的过程中，水中必须保持足够的溶解氧，所以，在用天然锰砂除铁时，需将原水充分曝气。
例如，某高含铁量深井苦咸水电导率大于5000μS/cm，含铁大于10mg/L，当清澈的井水暴露在空气中数分钟后就会变红。为生产生活饮用水，采取如下工艺流程：
井水→曝气→加药沉降除铁→锰砂过滤→活性炭过滤→保安过滤器→高压泵→反渗透设备→产水箱
流程中，加药沉降除铁后可使水中含铁量小于0.5mg/L，由于RO膜对铁含量有严格要求，经过锰砂过滤除铁后，可使水中铁含量小于0.05mg/L。
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