ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Коагуляция из "Новый справочник химика и технолога Процессы и аппараты Ч2" Коагуляцией (см. 1.3.3) называется процесс укрупнения частиц коллоидной системы при их столкновениях в результате теплового движения, перемешивания иди направленного перемещения во внешнем силовом ноле. При коагуляции образуются агрегаты — более крупные вторичные частицы, состоящие из скопления мелких нервичных частиц. Первичные частицы в таких агрегатах объединены силами межмолекулярного взаимодействия. Коагуляция сопровождается прогрессирующим укрупнением частиц и уменьшением их общего числа в объеме дисперсионной среды. [c.80] Коагуляция может происходить самопроизвольно или под влиянием химических и физических процессов. В процессах очистки сточных вод коагуляция происходит под влиянием добавляемых к ним специальных веществ — коагулянтов. Коагулянты образуют в воде хлопья гидроксидов металлов, которые быстро оседают под действием сил тяжести. Хлопья обладавэт способностью улавливать коллоидные и взвешенные частицы, образуя агрегаты. Обусловлено это тем, что коллоидные частицы имеют слабый отрицательный заряд, а хлопья коагулянтов — слабый положительный заряд (см. 1.3.3) поэтому между ними возникает взаимное притяжение. [c.80] Способность коагулянта-электролита вызывать коагуляцию коллоидной системы возрастает с увеличением степени окисления коагулирующего иона, обладающего зарядом, который противоположен по знаку заряду коллоидных частиц. Поэтому в качестве коагулянтов обычно используют соли мепаллов(Ш) алюминия, железа или их смеси. [c.80] В действительности процесс гидрошза протекает значительно сложнее. Ион металла образует ряд промежуточных соединений в результате реакций с гидроксид-ионами и полимеризации. Образующиеся соединения имеют положительный заряд и легко адсорбируются отрицательно заряженными коллоидными частицами. [c.80] Из перечисленных коагулянтов наиболее часто ис-по Ц)Зуется сульфат алюминия, который хорошо растворим в воде и имеет относительно низкую стоимость. Его применяют в сухом виде или в виде 50% раствора. Часто применяют смесь NaA102 и А12(804)з 18Н2О в соотношении от 10 1 до 20 1. Совместное употребление этих солей дает возможность повысить эффект осветления, увеличить плотность и скорость осаждения хлопьев, расширить оптимальную область pH среды [2]. [c.80] Соли железа как коагулянты имеют ряд преимуществ перед солями алюминия лучшее действие при низких температурах воды более широкая область оптимальных значений pH среды большая прочность и гидравлическая крупность хлопьев. Недостаток — менее развитая поверхность. [c.80] Кроме названных коагулянтов для обработки сточных вод могут быть использованы различные глины, алюминийсодержащие отходы производства, травильные растворы, пасты, смеси, шлаки, содержащие железо и алюминий. [c.80] Оптимальную дозу реагента устанавливают на основании пробного коагулирования. [c.80] Скорость кошуляции зависит от концентрации электролита. В общем виде эта зависимость показана на рис. 10.1.5.1, При малых концентрациях электролита эффективность соударений частиц (отношение числа столкновений, окончившихся слипанием, к общему числу столкновений) близка к нулю 1 0). По мере роста концентрации скорость коагуляции увеличивается, но не все столкновения эффективны — такую коагуляцию называют медленной. При (/ = 1 наступает быстрая коагуляция, при которой все столкновения частиц заканчиваются образованием агрегатов. [c.81] Есш описывать поведение системы частиц функцией распределения их по массам, то поведение этой функции в широком диапазоне условий определяется из решения интегродифференциального уравнения коагуляции — так называемого кинетического уравнения М. Смолуховского. Выдающийся польский ученый, известный своими глубокими результатами во многих областях физической науки, — М. Смолуховский сформулировал свое знаменитое кинетическое уравнение коагуляции (для частного случая броуновской коагуляции коллоидов) в 1916 г. Однако до настоящего времени, насколько нам известно, не существует полной и тчзчной методики расчета этого чрезвычайно сложного физико-химического процесса. [c.81] В полидисперсных системах коагуляция происходит быстрее, чем в монодисперсных, т. к. крупные частицы при осаждении увлекают за собой более мелкие. Форма частиц также BJШяeт на скорость коахуляции. Например, удлиненные частицы коаг лируют быстрее, чем шарообразные. Агломераты частиц, неоднородных по размеру, прочнее, чем агломераты однородных. [c.81] Флокуляция (см. 1.3.3) — это процесс агрегации взвешенных частиц при добавлении в жидкость высокомолекулярных соединений, называемых флокулянтами. Механизм действия флокулянтов основан на адсорбции их молекул на поверхности коллоидных частиц образовании полимерных мостиков между макромолекулами флоку.тянта, сорбированными на соседних частицах ретикуляции — образовании сетчатой трехмерной структуры молекул флокулянта слипании коллоидных частиц под действием сил Ван-дер-Ваальса. [c.81] Обычно флокулянты применяют [6] в дополнение к минеральным коагулянтам для ускорения процесса хлопьеобразования гидроксидов алюминия и железа, упрочнения хлопьев, увеличения скорости их осаждения, повышения качества очищенной воды. Использование флокулянтов 1юзволяет снизить дозы коагулянтов, повышает плотность и прочность образующихся агрегатов, стабилизирует работу очистных сооружений, повышает их производительность. В ряде случаев флокулянты применяют вместо коагулянтов, т. к. флокулянты также вызывают агрегацию коллоидных примесей, только по иному механизму. [c.81] Процесс очистки сточных вод коагуляцией и флоку-ляцией состоит из следующих стадий приготовление растворов коа1улянтов и флокулянтов в воде, дозирование их в сточную воду, смешение реагентов со сточной водой хлопьеобразование и осаждение хлопьев. Технологическая схема установки для очистки воды коагуляцией приведена на рис. 10.1.5.2. [c.82] Приготовление коагулянтов производят в виде растворов или суспензий. Растворение коагулянтов осуществляют в баках (не менее двух). Концентрация раствора коагулянта в расходных баках должна составлять 10-17 масс. %. Обычно продолжительность растворения при температуре воды 10 °С принимают равной 10-12 ч. Перемешивание в расходных баках производят лопастными мешалками, сжатым воздухом или циркуляционными насосами. Дозирование растворов или суспензий коагулянтов осуществляют с помощью насо-сов-дозаторов. [c.82] Для смешения коагулянтов со сточной водой применяют гидравлические и механические смесители. В гидравлических перегородчатых смесителях (рис. 10.1.5.3) смещение происходит вследствие изменения направления движения и скорости потока воды. В аппаратах с механическими устройствами процесс перемешивания должен быть равномерным и медленным, чтобы частрщы 1фи сближении образовывали хлопья, которые не разрушались бы при вращении мешалки. [c.82] После смешения сточных вод с реагентами воду направляют в камеры хлопьеобразования. Образование хлопьев протекает медленно — в течение 10 -30 мин. [c.82] Вернуться к основной статье