34. Физико-химические методы очистки – коакуляция, флотация, флокуляция.

Коакуляция.

Коакуляция - это процесс укрупнения дисперсных частиц в результате их взаимодействия и объединения в агрегаты.

Применяется для декорирования процесса осаждения тонкодисперсных примесей и эмульгированных веществ. Наиболее эффективные для удаления каллоидных частиц размеров 1-100 мкм. Коагулянты образуют хлопья гидрооксидов металлов, которые быстро осаждаются на дно, так как каллойдные частицы имеют слабый отрицательный заряд, а хлопья коагулянтов – слабый положительный, возникает притяжение. В качестве коагулянтов используются соли алюминия, железа, и их смеси.

Сульфат алюминия Al2(SO4)3 максимально хорошо растворим в воде, стоит относительно недорого. Применяется в виде порошка или 50%-го раствора. С другой стороны, соли железа лучше действуют при низких температурах и дополнительно устраняют запах сероводорода, усиливают кислотные свойства воды, поэтому максимальный положительный эффект наблюдается при смешивании коагулянтов.

Флоакуляция.

Флоакуляция – процесс агрегации взв. частиц при добавлении высокомолекулярных соединений, которые получили название флоакулянты, их применяют для интенсификации процессов образования хлопьев гидроксидов железа и алюминия с целью повышения скорости их осаждения.

Флоакулянты позволяют снизить дозу коагулянтов. Флоакулянты: крахмал, эфиры, целлюлоза.

Выделяют неорганические и синтетические флоакулянты. Из неорганических распространение получил диоксид кремния. Механизм флоакуляции основан на адсорбции молекул флоакулянтов на поверхности каллоидных частиц и слипания их за счет сил вандервации; между каллоидными частицами образуются трехмерные структурные, способные к быстрому делению от жидкой фазы.

При добавлении активного силиката повышается в 2-3 раза скорость осаждения и улучшается КПД.

Флотация

Применяется для удаления нерастворенных гиспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются. Применяется на нефтеперерабатывающих производствах, при целлюлозно-бумажной, кожевенной, машиностроительной, пищевой промышленностях. Используется для выделения активного ила.

Преимущества: небольшие капитальные и эксплуатационные затраты. Селективность, по сравнению с отстаиванием имеет большую скорость процесса, т.е. высокая скорость очистки, возможность улавливания и рекуперации взвеси, снижение концентрации ПАВ, легкоокисленных веществ, бактерий, микроорганизмов и доп. аэрация.

При сближении подымающегося в воде пузырька воздуха с твердой гидрофобной частицей, разделяющая их прослойки воды при некоторой критической толщине происходит слипание пузырька с частицей. Затем комплекс пузырек-частица подымается на поверхность воды, где пузырьки собираются с формированием пенного слоя. Образование такого флотационного комплекса частица-пузырек и его продолжительность существования зависит от природы частиц, их способности смачиваться с водой.

На величину смачивания влияют адсорбционные явления. Соотношение размера пузырька в воздухе и частицы: чем меньше разница, тем смачивание будет более вероятным. Размер пузырьков должен быть маленьким. На эффект смачивания оказывает влияние присутствие в воде ПАВ. Их роль выполняют масла, жирные кислоты, амины и т.д. Для частиц хорошо смачивающихся в воде прочность прилипания минимальна, а для не смачивающихся – максимальна. Оптимальный размер пузырьков – 15-30 мкм при высокой степени насыщения. Для Стабилизации размеров вводят пенообразователи, фенол.

Основные способы флотации:

1. С выделением воздуха из раствора. Применяется для очистки вод от очень мелких частиц.

2. С механической диспергированностью воздуха. Воздух нагнетается турбинками насосного цикла, которые получили название ?империли. Воздух выходит через специальные сопла, в которых установлен вентилятор.

3. С помощью пористых пластинок

4. Химическая флотация (выделение газов)

5. Биологическая флотация (осадок уплотняется на дне резервуара)

6. Ионная флотация