1) Классификация примесей природных и сточных вод на основе фазово-дисперсного состава (классификация Кульского). Методы очистки различных типов вод. Качество воды-совокупность её свойств, обусловленных наличием в воде тех или иных примесей воды с определёнными свойствами и концентрацией. Согласно классификации Кульского примеси природ вод по их физико-химич состоянию и размеров частиц (дисперсности) подразделяются на 4 основные группы: 1 группа) 1. Взвешенные вещества (10^-3-10^-5см): песок, глина, ил; 2. Малорастворимые гидроксидные остатки металлов: природное железо, соединения Mg,Si, Al; 3. Нефтепродукты, смазочно охлаждающие жидкости, мицеллы ПАВ (Поверхностно активные вещ-ва); 4. Планктон. Вещ-ва первой группы образуют гетерофазную систему. В состоянии покоя взвешенные вещ-ва осаждаются под действием силы тяж и они явл агрегативно неустойчивыми. Методы очистки от 1 группы: отстаивание, фильтрация, центрифугирование, флотация. 2 группа) Калоидно-растворённые примеси (10^-5-10^-6см). относятся: тонкий ил,глина, калоидные соединения железа,алюминия, высокомолекулярные органические примеси природного происхождения (глиновые, фульво кислоты и их соли) – эти соединения влияют на цветность природ воды, образуются металл органические комплексы. Вещ-ва 2 группы образуют гомофазную систему. Они явл агрегативно устойчивыми. Агрегат устойчивость колойдной системы обусловлена 2мя факторами: вещ-ва могут быть гидрофобными и гидрофильными. Гидрофобные обладают малой гидратной оболочкой. Гидрофильные – обладают большой гидр оболочкой, тк в состав этих соединений входят группы типа –ОН, -СООН. К гидрофобн относ: соединения металлов, тонкий ил, глина. Гидрофильн: торфяная вытяжка. Агрегативная устойчивость гидрофобных веществ обусловлена наличием у коллоидных частиц ДЭС. Вещ-ва 1 группы обуславливают мутность воды, 2ой – обусл цветность и органолептические показатели качества воды. Для того, чтобы удалить вещ-ва 2 группы необходимо нарушить их агрегатную устойчивость при этом произойдёт их укрупнение и можно будет применить метод отстаивания и фильтрования – это в основном для гидрофобных коллоидов. Нарушить гидр устойчивость можно введением коагулянтов. С помощью их можно обрабатывать большие объёмы воды. Другим возможным методом удаления 2 группы явл процесс сорбции на тех или иных сорбентах. Вещ-ва коллоидной степени дисперсности можно убрать с помощью мембранной фильтрации. 3 группа) Молекулярно-растворённые примеси воды (10^-6-10^-7см): растворённые в воде газы, торфяная вытяжка (содерж низкомолекуляр фракцию). Химические вещ-ва – это гомофазные системы. Удаление их с помощью сорбции. В процессе коагуляции также удаляются вещ-ва 3 группы. 4 группа) Истинно растворённые неорганические вещ-ва (соли) с размером <10^-7см, Соли: катионы: Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺. Анионы: SO4^2-, Cl^-, HCO3^-, NO3^-, NO2^-.

Металл-органические комплексы не задерживаются ни в процессе коагуляции, ни в сорбции, но их можно удалить, разрушив этот комплекс (напр различнми окислителями), но разрушить этот комплекс указанными методами можно лишь тогда, когда из воды будут удалены вещ-ва 1 и 2 группы. Озонирование в установке Акварос осуществляется в контактном резервуаре. Вода в этот контактный резервуар попадает после предварительного прохождения через механические и мембранные фильтры, что позволяет убрать из воды вещ –ва 1 и 2 гр. После этих двух степеней вода получается бесцветной, не содержащей ни взвешенных ни калоидных частиц, но она все равно содержит низкомолекулярные хлор-органические комплексы, под воздействием озона (в 600 раз эффективнее хлора как окислитель) происходит разрушение металл-органических комплексов. Наличие в контактном резервуаре этой плёнки свидетельствуеи о том что при озонировании идёт глубокая очистка воды не только от соединений Fe, но и от вышеперечисленных соединений, которые также находились в комплексе. Образовавш плёнка из соединений железа играет положительную каталитическую роль при дальнейшем проведении процесса озонирования. При нём разрушаются органич и хлор-органич соединения, которые в дальнейшем должны быть поглощены активированным углём.

Вещ-ва 4 группы. По солевому составу различные типы вод значительно отличаются друг от друга, пресной водой считается вода содерж в своём составе до 1 г/л, водопроводная вода Екб 120-150 мг/л, дождевая 35 мг/л, дистиллированная 5-10, высокоомная вода <1 мг/л, солоноватая 2-3 г/л, засолённая вода 10 г/л, солёная >10 г/л, мёртвое море 250-300 г/л

2)В активир угле, как любой другой зернистой нагрузке создаются все условия для размножения бактерий (влажная среда, повышенная температура, перерывы в работе). Резервуар чистой воды. Эта установка работает полностью в автоматическом режиме. Производительность: 5-10 литров в час. Локальная система очистки воды с обеззараживанием ультрафиолетовым облучением. Установка с озонированием является многоступенчатой. РИСУНКИ.

4) Очистка воды коагуляцией. Строение и структура ДЭС. Устойчивость коллоидных примесей веществ 2 группы обусловлена: 1) Для гидрофтльных коллоидных веществ (высокомолекулярные природные органические примеси типа глиновых и фульвокислот и их солей (торфяная вытяжка)). Наличие в их составе гидроксильных или карбоксильных групп, кот обладают значительной гидратной оболочкой и малым электрическим зарядом. 2) Для гидрофобных коллоидов (ил, глина, песок, гидроксиды кол соединений Fe, Mn, Si). Наличие значитльного электрического заряда и малой гидратной оболочки. Процессы коагуляции будут раасмотрены на примере коллоидных гидрофобных частиц. Они обычно имеют кристаллическую структуру, которая может достраиваться ионами, находящимися в воде, которые способны входить в кристаллическую решётку вещ-ва и таким образом придавать ей в зависимости от рН воды либо положит, либо отрицат заряд. Установлено, что при рН 6,5-7,5 кристалич решётка большинства гидрофобных коллоидов достраивается анионами природной воды и имеет отрицательный заряд. Заряженная частица в воде должна быть в целом элетронейтральна. Вокруг этого слоя начинает образовываться слой, состоящий из положительно заряженных частиц. А – адсорбциооный слой определённой толщины. Он является плотным, движется вместе с ядром кол частицы, однако он не нейтрализует полностью заряд ядра коллоидной частицы и поэтому для полной нейтрализации ядра частицы образуется: Диффузионный слой. Он явл не плотным, размытым, при движении ядра коллоидной частицы вместе с адсорбционным слоем он может отставать от ядра кол частицы. Я+А+Д=мицелла. В состоянии покоя мицелла электронейтральна, а при её движении вследствие отставания диффузионного слоя, обнаруживается заряд кол частицы, кот обазначают ξ(дзета) – электрокинетический потенциал. ϕ– термодинамический потенциал. Полное падение потенциала на границе твёрдого вещества коллоидной частицы и какой-то определённой точкой раствора до нулевого значения, называется термодинамич потенциалом. Падение потенциала частицы соответствующее отставшему диффузионному слою при движении коллоидной частицы – электрокинетический потенциал. 1)ϕ не равно ξ. 2)ϕ возникает на границе твёрдое-жидкость, ξ возникает на границе между неподвижным адсорбционным слоем жидкости и подвижным слоем жидкости в определённой точке объёма раствора. 3) на величину ξ и толщину его слоя в значительной степени влияет концентрация и валентность вводимых в воду электролитов.

5)Коагуляция электролитам низшей валентности

При введении в воду электролитов, которые содержат колоедные частицы происходят след явления:1)повыш общая концентрация ионов наход в воде.

2)ядру коллоидной частицы определяется часть противоионов. начали переходить из диффузионного слоя в адсорбционный и таким образом уменьшает и толщину адсорб слоя и велечину электро кинетич потенциала.

Влияние концентрации электролитов на электро кинет потенциал

Мин кол-во электролита при при котором наблюдается эффективное появление хлопьев коагулянта называется порогом коагуляции. экспериментально установлено Гарди;

1) коагулирующим действием олад только те ионы, которые обладают противозонным знаком заряда колоедной частици. 2)коагул действие электролита тем больше чем больше его концентрация в воде, и чем выше его валентность. В общем случае между двумя колоедными частицами имеюшим одинаковый заряд (обуслов __ потенциалом) имеет место два два типа взаимодействия :1) силы отталкивания обуслав действием одинаковых злектр зарядов. Эти силы явл дальнодействующими.2)силы притяжения которые действуют на не большем расстоянии.3)при сближении колоед частиц превалируют силы электро статического отталкивания и в связи с этим возникает энергетический барьер. После преодоления энергетич барьера (Н) наступает область коагуляции РИСУНОК. Мин величина Н имеет место и энергитический барьер может быть преодолен при след условиях:

1)вода нагрев, усиливаются кинетич энергия колоедных частиц, энергетич барьер может быть преодолен. 2)при возникновении различных полей на воду (магнит, ультрозвуковые) снижается величина Н. 3)уменьшение за счет введения электролитов высшей валентности.

При совместном введении в воду нескольких солей электролитов имеет место 3 случая их влияния на процесс коагуляции.

1)аддитивное действие электр. В этом случае коагулирующее действие этих электролитов протекает независимо друг от друга. Конечный результат зависит от суммы концентр введенных электр. (при введении NaCl, KCl).

2)антагонизм электролита. Для достижения порога коагуляции необходимо вводить электролитов больше чем по рпвилу аддитивности, т.к возникает конкуренция за адсорбционный центр ДЭС коллоидных частиц . NaCl и Al2(SO4)3

3)синергизм электролитов. При совместном введении различных электролитов происходит усиление действия электр на процесс коагуляции и их кол-во может быть меньше.

6)взаимная коагуляция коллоидных систем.

В связи с тем что электрическая коагуляция с солями нишей валентности практически не применимо т к происходит засоление воды , то в воду вводят соли много валентных металлов и осуществляют взаимную коагуляцию коллоидных систем введением в воду соед алюминия и железа и эти вещества назыв коагулянтами.Требования к веществам коагулянта при переработке большого кол-ва воды :1)Дешевые и распространенные 2)наименьшая таксичность(CdSO₄ токсичен) 3)образовывать гидроксидные осадки(хлопья с широкой развернутой поверхностью)

В нейтральной среде образуется гидроксидные осадки явл колоедным остатком, которые имеют слабый + заряд, а гидрофобные каллоидные системы имеют – заряд,поэтому В результате взаим электр притяжения происходят взаимные действия двух коллоидных систем. Их особенности:1) в процессе коогул участвуют разнородные частици (взвеш вещества, тонкий ил,глина, вещества 1 2 3 группы).2) взаимодействие между собой проходит более эффективно между разнородными частицами и коллоидными частицами, чем между двумя однотипными коллоидными частицами, которые имеют определенный заряд. Причем на достижении порога коагуляции влияет заряд хлопьев коагулянта, который меньше чем заряд коллоидных частиц. Таким образом происходит 1) осветление воды в следствии осаждения хлопьев коагулянта с примесями воды. 2) обесцвечивание воды в следствии сорбции органических веществ( торфяная вытяжка ) на хлопьях осадка. 3)обеззараживание воды в следствии сорбции болезнет бактерии осжд на хлопьях коагулянта. 4) происходит уменьшение окисляемости воды.