2.3 Физико-химические основы технологического процесса

Флокуляция – процесс, протекающий без изменения электрических свойств частиц с образованием хлопьев, в которых коллоидные частицы связаны за счет химических сил мостиками из макромолекул полимеров.

При флокуляции происходит образование крупных агрегатов, которые оседают под действием силы тяжести; при этом повышается механическая прочность хлопьев и изменяется пористость осадка. Флокулирующее действие высокомолекулярных веществ основано на адсорбции макромолекул или ассоциатов макромолекул на нескольких твердых частицах и образование мостиков, связывающих частицы между собой.

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.

Растворение высокомолекулярных веществ в воде протекает медленно. Вначале происходит набухание полимера, а затем образование однородного раствора в результате взаимной диффузии молекул воды и макромолекул полимера. Эти процессы можно ускорить нагреванием и не интенсивным, во избежание деструкции, перемешиванием. При осветлении во взвешенном слое и фильтровании через пористую загрузку осветлителя вода поступает вместе с флокулянтом и хлопья образуются в самом аппарате.

К сточным водам производства суспензионного ПВХ относится вода, отработанная в процессе полимеризации ВХ (маточник), конденсаты от стадий дегазации ПВХ и рекуперации незаполимеризовавшегося ВХ, а также вода после промывки оборудования на всех стадиях производства. Общее количество сточных вод производства достигает 5 м3 на 1 т готового продукта, причем большую часть их часть (до 3 м3/т ПВХ) составляют полимеризационные воды, выделяемые на центрифуге в виде фугата (маточника). Отработанные и промывные воды производства ПВХ загрязнены полимерными частицами, взвешенными и растворенными органическими частицами (в виде защитного коллоида, остатков инициатора, добавок) и неорганическими соединениями (буферными солями, кислотными остатками и др.). В зависимости от условий образования сточные воды могут содержать до 800 мг/л взвешенных частиц, до 400 мг/л растворенных органических веществ и до 100 мг/л растворенных неорганических солей

Согласно нормативам, концентрация взвешенных частиц в воде, сбрасываемой на БОС, не должна превышать 75,9 мг/л, по ХПК – в пределах 99,7 мг/л, уровень рН – 6,5-8,5, а хлориды в пределах 300 мг/л. Следовательно, система локальной очистки сточных вод производства ПВХ должна обеспечивать эти показатели.

Дисперсный состав взвешенных веществ в сточных водах производства ПВХ чрезвычайно широк. Они содержат коллоидные частицы размером 0,001 – 0,1 мкм, мелкодисперсные частицы размером 0,1 – 10 мкм, а также крупные частицы в 10 мкм и более. Крупные частицы легко осаждаются или могут быть отфильтрованы, мелкие (менее 10 мкм) – образуют дисперсию, характеризующуюся высокой кинетической и агрегативной устойчивостью.

Коагуляцией называется процесс образования агрегатов частиц, происходящее в результате изменения их электрических свойств под влиянием электролитов, а флокуляцией – процесс, протекающий без изменения электрических свойств частиц с образованием хлопьев, в которых коллоидные частицы связаны за счет химических сил мостиками из макромолекул полимеров.

Флокуляцию проводят как самостоятельный процесс или для улучшения процесса образования хлопьев при использовании коагулянтов с целью повышения скорости их осаждения. Применение флокулянтов позволяет повысить плотность и прочность образующихся хлопьев.