5. Коагуляційні методи очищення промислових вод на підприємствах харчової промисловості

Коагуляційні процеси часто відбуваються в природі, їх використовують в різних технологічних процесах. Наприклад, коагуляційні процеси протікають в річкових водах. В річкових водах завжди містяться колоїдні частинки ілу, глини або грунту. При змішуванні річкової води з соленою водою моря (при впадінні річок в море) починається коагуляція цих частинок, а зменшення швидксоті течії води сприяє осіданню агрегатів колоїдних частинок. Вони осідають, утворюючи мілину і острови.

Коагуляцію широко використовують при очистці води, яка поступає у водопроводну мережу. Для цього у воду добавляють сульфати алюмінія Al₂(SO₄)₃ або заліза Fe₂(SO₄)₃, які є добрими коагулянтами. Змішуючись із природною водою, вони реагують із гідрокарбонат-іонами, утворюючи дуже пухкі пластівці гідроксидів. Ці осади захоплюють не тільки зважені у воді частинки, але й іони важких металів. Частинки цих золей мають заряд, протилежний знаку заряда колоїдних частинок, присутніх у воді. Золі, частинки яких мають різнойменні заряди, викликають взаємну коагуляцію і осідають. Для видалення цих осадів до води дадають поліакриламід, після чого вода відправляється у відстойник – величезний резервуар, де пластівці гідроксидів, «склеєні» поліакриламідом, осідають на дно.

В стічкових водах ряда виробництв містяться колоїдні розчини (емульсії) нафтопродуктів. Ці емульсії руйнуються обробкою стічних вод солями лужноземельних металів.

В цукровій промисловості коагуляційні процеси використовуються при очистці соку цукрового буряка – дифузійного соку. До складу дифузійного соку, окрім сахарози та води, входить нецукристі речовини часто в колоїдному стані. Для їх видалення в дифузійний сік вводять оксид кальцію (2,0-2,5%). При цьому частина нецукристих речовин, що знаходиться в колоїдному стані, коагулює. На слідуючій стадії очистки – сатурації – в сок вводять диоксид вуглецю. При цьому оксид кальцію перетворюється в нерозчинний карбонат кальція, на частинках якого адсорбуються розчинні нецукристі і фарбуючі речовини.

Тим, хто хоче знати більше роль процесів коагуляції при формуванні грунтів

Процесам коагуляції належить важлива роль у формуванні грун­тів. Гірські породи руйнуються під дією вивітрювання і вилугову­вання. Сполуки, що утворюються, розчинні у воді, а також дрібнодисперсні нерозчинні оксиди типу SiO₂, А1₂Оз, Fе₂О₃ виносяться потоками води. З іншого боку, внаслідок життєдіяльності рослин і тварин, процесів розкладу їх залишків утворюються річні органічні речовини, які теж потрапляють у річки. Результатом взаємної коагу­ляції мінеральних, органо-мінеральних та органічних колоїдів є утво­рення ґрунтових колоїдів — ґрунтового вбирного комплексу (ҐВК). Багато річок, що стікають з гірських хребтів, містять високі концентрації мінеральних солей. Річки, які витікають з боліт, несугь багато органічних речовин. При злитті таких річок відбува­ється коагуляція, утворюються родючі ґрунти. Особливо інтенсивно такі процеси проходять при змішуванні річкової води з солоною водою морів. Внаслідок цього в гирлах річок, що впадають у теплі солоні моря (Ніл, Волга, Ганг, Дніпро, Дунай та ін.), утворились великі дельти. На цих родючих землях колись виникли перші осе­редки цивілізації.

Поряд з коагуляцією, в ґрунтах відбуваються процеси пептизації. Часом вони бувають небажаними, оскільки поєднані з вимиван­ням з ґрунту речовин, корисних для розвитку рослин.

Роль коагуляційно-пептизаційних процесів у ґрунті можна пояснити, враховуючи те, що родюча частина — гумус — це високодисперсна система, яка залежно від умов може бути в нерозчинному стані або переходити в стан колоїдного розчину. До складу гумусу входять складні речовини фенольного характеру, так звані гумінові кислоти та їх солі. За певних умов внаслідок дисоціації nНГум ↔ nГум^- + Н⁺ на поверхні частинок виникає ПЕШ і гумус переходить в стан золю такої будови:

{mНҐум ∙ nГум^- (n - х)Н⁺}^х-∙ хН⁺.

Звичайно в ґрунті присутні двовалентні іони Са²⁺ та Мg²⁺, які стискають дифузний шар, а навіть замінюють іони Н+ на двозарядні іони, що призводить до коагуляції. Таким чином, у ґрунті гумус є в нерозчинному стані гелю і не вимивається водою. Відомий вислів К. К. Гедройца про те, що кальцій є сторожем родючості грунтів. Якщо ґрунт орошувати водою з високим вмістом солей натрію та калію, то це призводить до обміну двозарядних іонів дифузного шару на однозарядні, розширення дифузного шару і переходу гелю в золь, У результаті вміст гумусу в ґрунті зменшується.