7. Понятия о флокулянтах

Флокулянты — это водорастворимые высокомолекулярные соединения, которые при введении в дисперсные системы адсорбируются или химически связываются с поверхностью частиц дисперсной фазы и объединяют частицы в агломераты (флокулы), способствуя их быстрому осаждению.

История применения высокомолекулярных веществ для очистки жидкостей от взвешенных примесей уходит своими корнями в глубокую древность. Так, еще за 2000 лет до н.э. в Индии вытяжки некоторых растений, содержащие природные полимеры, применялись для очистки воды, а в Древней Греции природный полимер - яичный белок использовался для осветления вин. В XVIII-XIX веках природные полимеры - желатина и крахмал стали использовать для очистки фруктовых соков. Несмотря на столь давнюю историю, практическое применение флокуляции в промышленных процессах началось в период между 30-ми и 50-ми годами XX века. Флокулянты использовали для очистки шахтных вод от частиц угля и глины, для выделения и обезвоживания шлаков фосфоритов при получении урановых солей, для интенсификации очистки промышленных сточных вод. Но действительно широкое применение флокулянты получили с середины 50-х годов в связи с необходимостью очистки увеличивающихся объемов сточных вод и модернизации технологических процессов, связанных с разделением твердых и жидких фаз. Когда возросший спрос в флокулянтах не мог больше удовлетворяться природными полимерами, началось внедрение органических искусственных (производных крахмала и целлюлозы) и чаще синтетических полимеров [11].

В твердом состоянии флокулянты представляют собой амфотерные или кристаллические вещества. Большинство из них не имеет определённой температуры плавления (стеклования) и при повышении температуры постепенно размягчается, а затем разлагается. Температура разложения флокулянтов намного ниже температуры кипения, поэтому в газообразном состоянии флокулянты не известны. Термическое разложение флокулянтов приводит к образованию веществ с меньшей молекулярной массой, термостойких и смолистых продуктов, плохо растворимых в воде.

Флокулянты очень хрупки. Они способны легко разрушаться при механическом воздействием, например таким, как перемешивание и измельчение, продавливание вязких растворов через капиллярные отверстия, при освещении, а также под воздействием различных химических реагентов. Наряду с разрушением происходит сшивание флокулянтов и образование полимеров с большей молекулярной массой.

В качестве флокулянтов используют высокомолекулярные вещества, хорошо растворимые в воде. По современным представлениям, водные растворы высокомолекулярных веществ являются истинными растворами, т.е. гомогенными однофазными термодинамически устойчивыми системами.

Данные высокомолеклярные соединения имеют плохую растворимость в воде. Вначале процесса начинается набухание полимера, а затем образуется однородного раствора в результате взаимной диффузии молекул воды и макромолекул полимера. Под небольшим воздействием перемешивания, для того чтобы избежать деструкции, а также температуры, то есть нагревания, осуществляемый процесс можно ускорить [10].