44. Коагуляция

Коагуляция - объединение частиц дисперсной фазы в агрегаты вследствие сцепления (адгезии) частиц при их соударениях. Коллоидные примеси возникают в результате алюмо-кремниевых кислот и солей, являющимися основным компонентом глины. Коллоидные частицы образуются отрицательно заряженными ионами (имеют отриц.заряд). При уменьшении pH устойчивость коллоидов снижается и наоборот. Если вода очень жесткая, то коллоидные частицы могут иметь положительный заряд.

Метод обработки воды, направленный на удаление в-в, находящихся в коллоидном состоянии, с помощью хим.реагентов, называется коагулированием. Применяющиеся при этом хим.в-ва называются коагулянтами. Метод применяется для осветления и обесцвечивания воды. При коагулировании наряду с коллоидными примесями удаляются грубодисперсные в-ва, а также бактерии и вирусы.

В качестве коагулянтов чаще всего используют соли алюминия и железа: сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃·18H₂O, алюминат натрия NaAlO₂, сульфат железа (II) FeSO₄·7H₂O (железный купорос), хлорид железа (III) FeCl₃·6H₂O.

В воде эти соли подвергаются ступенчатому гидролизу по схеме:

Me³⁺ + H₂O Me(OH)²⁺

Me(OH)²⁺ + H₂O Me(OH)₂⁺ + H⁺

Me(OH)₂⁺ + H₂O Me(OH)₃ + H⁺

Me³⁺ + 3H₂O Me(OH)₃ + 3H⁺

Полнота процесса гидролиза коагулянта достигается только при условии связывания образующихся ионов водорода. Степень гидролиза повышается при разбавлении растворов и повышении температуры.

Наибольшее распространение при коагуляции получил сернокислый алюминий, однако его применение ограничивается величиной рН обрабатываемой воды 6,5—7,5.

Коагулирование включает 3 стадии:

1. образование коллоидного р-ра гидроксида металла в результате полного гидролиза коагулянта;

2. коагуляция образовавшегося золя коагулянта под действием анионов воды и его взаимодействие с коллоидными и грубодисперсными молекулами;

3. процесс хлопьеобразования, завершающийся осаждением.

Основным фактором скорости коагулирования явл.стадия хлопьеобразования. Чем быстрее растут хлопья, тем быстрее идет осаждение, тем выше степень осветления воды.

На процесс коагуляции влияет t воды ( при уменьшении t устойчивость коллоидов увеличивается), pH и солевой состав.

45. Зависимость выбора оптимальных условий обработки различными коагулянтами от качества воды

Под оптимальной дозой коагулянта понимается та минимально возможная в данных условиях доза, дающая наибольшее снижение мутности.

Оптимальная доза определяется на основании результатов пробного коагулирования воды, которое служит не только для определения дозы коагулянта и флокулянта, но и для выбора наиболее перспективных видов реагентов. Доза коагулянта должна быть такой, чтобы при данных условиях было обеспечено образование относительно крупных хлопьев. Эта доза может быть найдена лабораторным путем.

Помимо выявления необходимой дозы коагулянта опыты по пробному коагулированию устанавливают: 1) скорость образования хлопьев; 2) кинетику выпадения осадка; 3) кинетику уплотнения осадка. В процессе пробного коагулирования учитываются факторы, влияющие на процесс коагуляции: температура, pH раствора, интенсивность перемешивания и солевой состав воды.

Оптимальная доза коагулянта:

1)для мутных вод: Дк=3,5

2)для цветных вод: Дк=4

где Дк – доза коагулянта, М – мутность воды, мг/л, Ц – цветность воды.