في الكيمياء إن مركب ثاني أكسيد المنغنيز (أكسيد المنغنيز الرباعي) وفي الإنجليزية (Manganese dioxide)، وهو عبارة عن أحد المركبات غير العضوية يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (MnO2)، يتكون من عنصري الأكسجين والمنغنيز ويحترق بصورة ساطعة في عروض الألعاب النارية في الرابع من يوليو، حيث يتم استخدامه في الألعاب النارية كمصدر للأكسجين من أجل الأضواء الأكثر سطوعًا وكمحفز في صواريخ الصفير، كما ويستخدم مركب ثاني أكسيد المنغنيز متعدد الاستخدامات أيضًا كمزيل للاستقطاب في بطاريات الخلايا الجافة وكملون في الفخار المجفف في الفرن.
مركب ثاني أكسيد المنغنيز
- بالنسبة لتاريخ ثاني أكسيد المنغنيز: فإنه يعود استخدام هذا المركب إلى 17000 عام إلى العصر الحجري القديم الأعلى، وذلك عندما استخدمه رجال العصر الحجري كصبغة من أجل رسومات الكهوف، ولقد استخدمه الأسبرطيون في اليونان القديمة في صناعة الفولاذ، وبالتالي صنعوا أسلحة متفوقة على أسلحة أعدائهم، كما واستخدم المصريون والرومان خام المنغنيز في صناعة الزجاج من أجل إضفاء الصبغات الوردي والأرجواني والأسود على الزجاج.
- وفي منتصف القرن الثامن عشر، كان أكسيد المنغنيز مكونًا رئيسيًا في عملية صناعة الكلور، وفي عام 1816 ميلادي، لاحظ باحث ألماني أن المنغنيز يزيد من صلابة الحديد دون المساس بمرونته أو قوته، وفي عام 1868 ميلادي، طور جورج لوكلانشي بطارية الخلايا الجافة باستخدام مركب ثاني أكسيد المنغنيز، علما أن صناعة البطاريات هي تعتبر ثاني أكبر مستهلك للمنغنيز اليوم، واستخداماته مثل العديد من التقنيات المستخدمة اليوم في معالجة المياه، لها تاريخ طويل وحافل.
- الوسائط باستخدام ثاني أكسيد المنغنيز، لها دور في صناعة معالجة المياه وهناك عدد من الوسائط التي تتضمن (MnO2)، وفيما يلي مناقشة موجزة لبعض الوسائط التي تستخدم هذا المحفز القوي، والتي تتراوح من وسط بيرولوزيت مع نسبة عالية من (MnO2) إلى الوسائط المصنعة خفيفة الوزن مع طلاء (MnO2)، ويحتوي خام البيرولوزيت عالي تركيز (MnO2) على محتويات (MnO2) تصل إلى 70-85 في المائة، وهذه الفئة من الوسائط ثقيلة، حيث تزن حوالي 110-120 رطلاً للقدم المكعبة، كما وأن لديهم جاذبية محددة (كثافة نسبية) من 3.5 إلى 3.8.
- ومادة (MnO2) عبارة عن مادة صلبة عالية التركيز على طول الطريق من خلال الخام، ومن أجل تصنيعها إلى وسائط قابلة للاستخدام فإنه يتم تقسيمها إلى قطع أصغر تتراوح من 8 × 20 إلى 20 × 40 حجم شبكة قياسية أمريكية، وهذا يعني أن المادة الأكبر حجمها 0.09 بوصة (8 شبكات، 2380 ميكرون، 2380 ملم) × 0.03 بوصة (20 شبكة، 841 ميكرون، 0.841 ملم.)، والمادة الأصغر حجمها 20 شبكة × 0.016 بوصة (40 شبكة، 420 ميكرون، 0.420 ملليمتر.)، كما أن وجود أسطح مستوية غير منتظمة وحواف حادة تجعل الخام وسيلة ترشيح ممتازة.
- إن هناك العديد من الوسائط الشعبية في السوق التي تستخدم مادة مضيفة وتغطيها بثاني أكسيد المنغنيز، ولقد تم تصميم هذه المنتجات لتكون أخف وزنًا وتتطلب معدل غسيل عكسي أقل، والـ (Greensand) هو عبارة عن معيار صناعي يعود إلى عقود، وهو زيوليت ملغوم يتلقى طلاء (MnO2)، ملحوظة: بسبب تناقص الإمدادات تقوم الشركات بتصنيع بدائل للرمل الأخضر، وتتطلب هذه الوسائط المصنعة مثل الرمل الأخضر، تجديدًا باستخدام برمنغنات البوتاسيوم (KMnO4) للاحتفاظ بخصائص (MnO2).
- هناك العديد من خيارات الوسائط في السوق التي يتم تصنيعها بطلاء (MnO2) ويحتاج البعض إلى التجديد ليظل نشطًا والبعض الآخر يستخدم تقنيات أخرى إلى جانب طلاء (MnO2) لإنشاء عمل تحفيزي، وتزن هذه المنتجات في حدود 35 إلى 85 رطلاً، كما وأن لديهم جاذبية محددة من 2 إلى 2.9 والغسيل العكسي من 10 إلى 12 جالونًا في الدقيقة لكل قدم 2، وتتراوح أحجام الشبكات لهذه المنتجات من 18 × 60 إلى 12 × 50.
- جميع وسائط (MnO2) تمتلك شروط تشغيل محددة للتطبيق المناسب، لذا فإن معرفة هذه الشروط واتباع تعليمات التشغيل عن كثب يؤدي إلى وجود نظام جودة، ويمكن عرض أوراق المواصفات على هذه الوسائط بسهولة على مواقع الويب الخاصة بالمصنعين، وفي حين أن بعض وسائط (MnO2) أثقل وتتطلب معدلات غسيل عكسي أعلى، فإنها لا تستخدم بالضرورة المزيد من إجمالي غالونات الماء للغسيل العكسي والشطف.
- التطبيق الأكثر انتشارا لمركب ثاني أكسيد المنغنيز هو كمكون من مكونات بطاريات الخلايا الجافة أي ما يعرف بمصطلح البطاريات القلوية والتي تسمى بخلية (Leclanché)، أو بطاريات الزنك والكربون، حيث أنه يتم استهلاك ما يقارب من خمسمئة ألف طن لهذا التطبيق سنويًا، وتشمل التطبيقات الصناعية الأخرى استعمال مركب ثاني أكسيد المنغنيز على شكل صبغة غير عضوية في كلا من السيراميك وصناعة الزجاج، كما أنها تستعمل في تطبيقات معالجة المياه.
