КОАГУЛЯЦИЯ

(от лат. coagulatio- свертывание, сгущение), объединение частиц дисперсной фазы в агрегаты вследствие сцепления (адгезии) частиц при их соударениях. Соударения происходят в результате броуновского движения, а также седиментации, перемещения частиц в электрич. поле (электрокоагуляция), мех. воздействия на систему (перемешивания, вибрации) и др. Характерные признаки коагуляции - увеличение мутности (интенсивности рассеиваемого света), появление хлопьевидных образований - флокул (отсюда термин флокуляция, часто используемый как синоним коагуляции), расслоение исходно устойчивой к седиментации системы (золя) с выделением дисперсной фазы в виде коагулята (осадка, сливок). При высоком содержании частиц дисперсной фазыкоагуляция может приводить к отверждению всего объема системы вследствие образования пространств, сетки коагуляц. структуры. В относительно грубодисперсных системах (суспензиях) при отсутствии броуновского движения первичных частиц о коагуляции можно судить по изменению седиментации - от оседания независимых первичных частиц с постепенным накоплением осадка (бесструктурная седиментация) к оседанию агрегатов сплошным слоем; при достаточно высокой концентрации частиц в системе такой слой образует четкую границу (структурная седиментация). Кроме того, коагуляция приводит к увеличению конечного объема осадка. коагуляция сама по себе (не осложненная изотермич. перегонкой или коалесценцией) не приводит к изменению размера и формы первичных частиц.

 

Неорганические коагулянты 

Наиболее широко используемые неорганические коагулянты являются алюминиевые соединения, такие как сульфат алюминия, хлорид алюминия, алюминат натрия, поли хлорид алюминия и алюминия хлоргидрат, а также соединения на основе железа, такие как сульфат железа или хлорид 3-х валентного железа. 

Типичные железистые и алюминиевые коагулянты снижают рН обработанной воды, путем  их гидролиза. В зависимости от исходного сырья щелочности воды и рН, щелочи, такие как известь или едкий должны быть добавлены, чтобы уровнять рН депрессии первичного коагулянта.

Неорганические коагулянты:

• адсорбционная коагуляции: частицы адсорбируются на положительно заряженных  частицах при гидролизе продуктов из Al-Fe-х солей

 

• коагуляция осадков: включение коллоидов в нейтральные хлопьями гидроксида (это в основном происходит в условиях низкой мутности воды)

                                                                                                                                                                       

Сульфат Алюминия

Раствор квасцов в воде:

Al₂(SO₄)₃×18 H₂О → 2Al⁺³ + 3SO4^-2 + 18 H₂O

Гидроксид ионы становятся доступными в результате ионизации воды:

H₂O → H⁺ + OH^-

Ионы алюминия (Al^{+ 3}) затем реагируют:

2Al⁺³ + 6 OH^-→ 2 Al(ОН)₃

сульфат алюминий реагирует с щелочности с образованием гидролизованных осадков:

Al₂(SO₄)₃×14 H₂О + 6 NaHCO₃ → 2 Al(ОН)₃ + 3 Na₂SO₄ + 6СО₂ + 14 Н₂

Сульфат алюминия потребляет щелочность, снижает рН, дает объемистые осадки и требует высоких доз.

Оптимальеон рН для обработки: 5,5 -6,5

Алюминат Натрий:

Алюминат натрия производится путем растворения гидроксида алюминия в растворе каустической соды (NaOH). Гидроксид алюминия может быть растворено в 20-25% водном растворе NaOH при температуре, близкой к температуре кипения.
В обработке воды используется в качестве дополнения к системам умягчения воды, в качестве коагулянта помощи для улучшения флокуляции, а также для удаления растворенного кремнезема и фосфатов.
Алюминат натрия дает щелочность

Na₂Al₂O₄ + 4H₂O → 2Al (OH)₃ + 2NaOH

В коагуляции  природная вода содержит СО₂. Гидроксид щелочность выпущенный алюмината реагирует с этим СО₂  и производят бикарбонат:

Na₂Al₂O₄ + 2СО₂ → 2Al (OH)₃ + 2NaHCO₃

Это приведет к удалению СО₂., устраняя потребность в дополнительной извести и / или кальцинированной соды.

Поли алюминия хлорид : PAC
Полиалюминий хлориды (PAC) представляют собой неорганические полимеры или Полиалюминиевые комплексы, которые несут в себе высокий положительный (катионный) заряд. Они идеально подходят для нейтрализации отрицательных зарядов, обычно связанные с взвешенными твердыми частицами, присущих в сырых и сточных вод.

Хлорид Железо (III) 

называемый также хлорид трехвалентного железа, представляет собой промышленный коагулянт, с формулой FeCl3.

Оптимальеон рН для обработки: 4,00 -11,00

Преимущество неорганических коагулянтов:

Лучше удаление мутности: Это, вероятно, самым крупный фактор в пользу неорганических коагулянтов. Неорганические коагулянты добавляют твердые частицы в форме хлопьев гидроксида металла, который соосаждаются с твердыми веществами. Эти дополнительные твердые частицы помогают убрать очень мелкие частицы  суспензии.

Низкая химическая стоимость: Неорганические коагулянты, как правило, намного дешевле  по отношению к органическим коагулянтам. Но тогда вы должны принять во внимание дополнительное использование кислоты или щелочи, затраты на выгрузкой осадка при использовании неорганических коагулянтов. Общая стоимость может быть в пользу органических коагулянтов.

Органические коагулянты 

- Большинство органических коагулянтов являются катионные полимеры с низкой молекулярной массой.

- Нейтрализацуют электрический заряд взвешенных частиц.

- Органические коагулянты имеют более высокую ионную валентность

- Меньше зависит от рН

- Быстрое реагирование в холодной воде

- Отличная способность нейтрализации заряда

 

Наиболее часто используемые органические коагулянты являются полиДАДМАК и полиаминовые продукты:

 - Полиаминов (EPI / DMA)

Одним из наиболее широко используемых органических коагулянтов

 - Поли DADMAC (поли ДАДМАК)

Не менее важным коагулянты:

 - Аминирований Танин

 - Меламинформальдегид

 - Дициандиамид

Полиамины 

Существуют два типа полиаминов  -линейный и разветвленный.
Линейное получают путем полимеризации Епихлорилина и диметиламина
Разветвленная производится с помощью дополнительного добавления  этилендиамина.

 - Полиамины могут быть использованы в неразбавленном виде.

 - Тем не менее, предварительное разведение в воде позволяет лучшего распределения полимера в обрабатываемой воде (лучшее распределение, препятствует передозировке)

 - Достаточно смесительного тройника с последующим статическим смеситель для разбавления водой.

 - EPI / DMA обладает высокой устойчивостью к воздействию хлора и производительность не изменяется было ли хлорирование воды или нет.

Поли DADMAC (поли ДАДМАХ)

ПолиДАДМАХ представляет собой линейный гомополимер. 

Молекулярная масса может изменяться в диапазоне от 50.000 до 1.000.000  при различных инициаторов полимеризации, температуры реакции и других параметров.
Если молекулярная масса превышает 500.000, полиДАДМАХ можно считать как коагулянт и флокулянт.
ПолиДАДМАХ обычно продается в виде водного раствора, содержащего 20-40% активного полимера.

Аминирований Танин

 - Берётся из экстракта чайного листа, содержащего кольчатых соединений азота с сильно разветвленной структурой

 - Исходный материал слабо анионный

 - Танин вводят в реакцию с агентами, чтобы сделать его катионно активным и сшивают материал.

Очень высокая молекулярная масса, почти коллоидный.
Хорошо для замены неорганических коагулянтов в обработке  сточных вод содержащих нефтепродукты, Танин дестабилизирует коллоидные частицы и капельки масла (нефтепродуктов).

Меламинформальдегид

 - Катионный полимер с сильно разветвленного, трехмерной структуры

 - Меламинформальдегид производятся конденсации меламина с формальдегидом

 - Молекулярная масса не может быть определена, так как она на самом деле является коллоидом

 - Хорошо для замены неорганических коагулянтов, особенно эффективны при удалении нефтесодержащих сточных вод.

Дициандиамид

 

 - Дициандиамид особенно используется для цветности

 - Быстрая реакция с анионными красителями

 - Покраска шерсти и тонкого волокна

 - Покраска синтетического волокна 

 - Кожевнная промышленность

 - Бумажная промышленность

 - Хорошие результаты в обработке нефтесодержащих сточных вод