ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Применение коагулянтов и флокулянтов из "Курс коллоидной химии" Сложность состава загрязнений воды и его изменчивость в широких пределах в различных источниках воды затрудняет теоретическое обоснование подбора коагулянтов для водоочистки, так что сегодняшняя практика коагулирования основана преимущественно на эмпирических исследованиях. [c.340] Коагулирование загрязнений воды производится добавлением к ней минеральных солей с гидролизующимися катионами или анодным растворением металлов. Чаще всего используют соли А1 или Ре [в частности, сульфат алюминия и хлорное железо (П1)]. [c.340] Положительно заряженные микрохлопья гидроокисей А1 и Ре объединяются с отрицательно заряженными загрязнениями воды. Последующее формирование из микрохлопьев крупных, быстро седиментирующих хлопьев и приводит к водоочистке. Если учесть, что частицы гидроокиси заряжены положительно, а частицы загрязнений— отрицательно, то суммирование электростатической отрицательной компоненты расклинивающего давления с молекулярной составляющей приводит к значительно большей глубине ямы, чем в случае одноименно заряженных загрязнений. Таким образом, механизм, которому обычно приписывают наибольшее значение в водоочистке, фактически должен описываться на основу теории ДЛФО как гетерокоагуляция. [c.341] Особенности структурообразования золей гидроокисей А1 и проявляющиеся в формировании крупных хлопьев, способствуют и достаточно быстрой коагуляции. Поглощение частиц загрязнений крупными хлопьями протекает значительно быстрее, чем без последних. Этому способствует режим перемешивания, приводящий к так называемой градиентной коагуляции, скорость которой пропорциональна кубу размеров хлопьев и градиенту скорости течения. [c.341] Центробежное поле не применяют в сочетании с коагулированием, так как при характерных для этих методов высоких градиентах скорости агрегаты разрушаются. Для отделения хлопьев применяют процессы, протекающие при малых скоростях потока в отстойниках, тонкослойных отстойниках используют осветление во взвешенном слое осадков, а также медленные и скорые фильтры. [c.342] В тонкослойных отстойниках агрегировднная суспензия движется в тонком слое между наклонными пластинами. Осадок, формирующийся на наклонных пластинах, непрерывно удаляется, сползая под действием силы тяжести. При фильтровании через зернистую загрузку седиментация агрегированных загрязнений и их последующее прилипание протекает полнее, однако формирующийся на зернах осадок не увлекается течением жидкости, как в тонкослойных отстойниках. Преимущества фильтрования состоят в том, что процесс выделения взвеси протекает быстро, требует меньших доз коагулянта, возможен при малой мутности взвеси. Эти преимущества связаны с тем, что достаточно только дестабилизировать частицы загрязнений, так как значительная поверхность для контактной коагуляции обеспечена самой загрузкой (порошковой мембраной). [c.342] При очень малых скоростях фильтрования загрязнения успевают осесть при прохождении малого пути в глубь фильтра ( 1 см). Так как при этом и гидравлический напор невелик, он оказывается недостаточным для разрушения осадка, полностью перекрывающего поры фильтра в его начальном тонком слое. В дальнейшем вода протекает через этот слой, а частицы задерживаются на нем, так что осадок растет в направлении, встречном потоку. [c.342] Фактически после перекрытия пор осадком в режиме медленного фильтрования реализуется точно такой же режим очистки, что и при микрофильтрации. Это и явилось причиной причисления медленного фильтрования к механическим методам очистки. [c.342] Режим очистки качественно изменяется с увеличением скорости потока. При этом поток разрушает осадок до полного перекрытия им сечения пор. В этом режиме загрязнения распространяются на большое (л 1 м) расстояние в глубь фильтра, осаждаясь на различных расстояниях от входа, что обеспечивает большую грязеемкость фильтра. Сопровождается это ростом фильтроцикла при одновременном значительном росте объемной скорости. Фильтры, работающие в этом режиме, называют скорыми. Первостепенная роль гетерокоагуляции и контактной коагуляции при скором фильтровании была доказана Минцем. [c.342] В процессе водоочистки постепенно расширяется применение флокулянтов (см. раздел ХП1, 6). [c.342] Флокуляция, как Правило, Процесс необратимый здейь Невозможно путем уменьшения содержания в растворе реагента, как в случае электролитной коагуляции (см. ниже), добиться пептизации (дезагрегации) осадка. Благодаря этим особенностям, а также высокой эффективности (часто добавка флокулянта в количестве меньше 0,01 % от массы твердой фазы вызывает существенное снижение устойчивости) и относительной дешевизне, флоку-лянты Широко используют для ускорения седиментации, концентрирования и обезвоживания промышленных суспензий (например при получении алюминия из бокситов, концентрировании медных свинцовых, никелевых руд после флотации), очистки природных и сточных вод от дисперсных примесей, улучшения фильтрацион ных характеристик осадка, структуры почв и их механических свойств (при строительстве аэродромов, укреплении стен буровых скважин и др.). [c.343] Флокуляция часто очень эффективна при добавлении к дисперсиям смесей полиэлектролита и электролита, содержащего многозарядные ионы, спосо ные образовывать химические соединения с функциональными группами ВМС. В этом случае возможно образование сложных агрегатов, например, типа частица — макроион — мкогозарядный ион — макроион — частица . [c.343] При добавлении к коллоидному раствору полиэлектролитов, заряд которых противоположен заряду частиц, следует учитывать и другой возможный механизм нарушения устойчивости — снижение г з 1-потенциал а частиц (аналогично нейтрализациониой коагуляции многозарядными противоионами). [c.343] В реальных процессах флокуляции полиэлектролитами, вероятно, возможны оба механизма в случае высокомолекулярных слабозаряженных полимеров превалирует мостичное связывание, тогда как для сильно заряженных полиэлектролитов с не очень высокой массой большую роль играет электрический фактор дестабилизации. Об этом свидетельствуют результаты ультрамикроскопических исследований кинетики флокуляции золей Agi, FeO(OH) и латекса полистирола противоположно заряженными полиэлектролитами . [c.343] Вернуться к основной статье