1. Физико-химические основы коагулирования примесей.

Природные поверхностные воды представляют собой коллоидные растворы, размеры частиц в которых приближаются к размерам молекул и имеют как правило отрицательный заряд. Коллоидные растворы характеризуются агрегативной устойчивостью и процесс их очистки является сложной задачей. Для укрупнения мелкодисперсных частиц , увеличения скорости их осаждения и способности задерживаться пористыми фильтрами применяют коагуляцию.

Коагуляция - это процесс разрушения коллоидных частиц под действием электролита, электрического или магнитного полей, сопровождающийся укрупнением диспергированных частиц и сорбцией их на поверхности гидратированного электролита.

Коагуляция завершается образованием хлопьев, видимых невооруженным глазом, и отделением их от жидкой среды. Различают два типа коагуляции: конвективная коагуляция( проходящая в свободном объеме) и контактная ( в толще зернистой загрузки или в массе взвешенного осадка ).

Строение коллоидной частицы - самостоятельная проработка.

При нагревании или замораживании, добавлении в воду электролита, воздействии электрического или магнитного полей происходит разрушение двойного электрического поля и нарушение агрегативной устойчивости.

Природная вода содержит гидрофильные и гидрофобные примеси. Гидрофильные примеси представлены в основном органическими веществами,содержащими в своем составе полярные группы (-ОН, -СООН). Эти группы гидратированы и поэтому агрегативно устойчивы. Обработка воды, содержащей органические вещества в растворенном или коллоидном состоянии электролитами приводит к нарушению агрегативной устойчивости раствора.

Гидрофобные примеси в воде представлены частичками глины, песка, породы. Они лишены гидратных оболочек, но имеют двойной электрический слой, характерный для коллоидных частиц. На границе адсорбционного слоя термодинамический потенциал ( ) становится равным электрокинетическому потенциалу ( ). При воздействии на коллоидную систему электрокинетический потенциал уменьшается и , при нулевом его значении наступает изоэлектрическое состояние коллоидной системы , коллоидный раствор разрушается. Величина рН , отвечающая этому состоянию, называется изоэлектрической точкой системы. Для отрицательно заряженных частиц коагулирующими ионами являются катионы, а для положительно заряженных - анионы.

Коагуляция коллоидных растворов, имеющих противоположно заряженные частицы , возможна при их взаимном перемешивании, т.к в этом случае происходит взаимная нейтрализация разноименно заряженных частиц, их агломерация и седиментация.

Действие коагулянта в воде сопровождается следующими процессами: Гидролиз электролита, разрушение коллоидной частицы, сорбция загрязняющих веществ на поверхности гидролизованного электролита, соосаждение хлопьев. Гидроксиды алюминия и железа имеют положительный заряд на грануле, что способствует сорбции отрицательно заряженных примесей воды.

Гидролиз электролита, разрушение коллоидной частицы, сорбция загрязняющих веществ на поверхности гидролизованного электролита, соосаждение хлопьев. Гидроксиды алюминия и железа имеют положительный заряд на грануле, что способствует сорбции отрицательно заряженных примесей воды.

-

Чем больше I тем меньше

Изоэлектрическое состояние системы коагуляция активная

КОАГУЛЯНТЫ И ИХ ГИДРОЛИЗ

СОЛИ АЛЮМИНИЯ

Наибольшее применение в качестве коагулянта получил сульфат алюминия, который получают путем обработки сырой или обожженной глины серной кислотой с последующей фильтрацией раствора, упаркой и кристаллизацией.

Исходными продуктами для получения алюмината натрия и оксихлорида алюминия служат свежеосажденная гидроокись или окись алюминия. Первый коагулянт получают растворением этих продуктов в разбавленном гидроксиде натрия, второй - в разбавленной соляной кислоте. Иногда для получения оксихлорида алюминия используют хлористый алюминий, являющийся отходом алюминиевой промышленности.

СОЛИ ЖЕЛЕЗА

Наиболее распространенным коагулянтом является хлорное железо, которое

может быть получено обработкой железного лома хлором или методом

анодного растворения железа в растворах поваренной соли или серной

кислоты.

Железный купорос получают из растворов, образующихся при травлении

металла. Применение аэрации дает возможность получать соли железа вида обладающие сильным коагулирующим действием.

Недостатком железного купороса является необходимость иметь для

перевода двухвалентного железа в трехвалентное высокий щелочной резерв

( рН = 9) или применять дополнительное хлорирование его растворов.

СОСТАВ ПРОДУКТОВ ГИДРОЛИЗА.

Al­_­2­(SO₄)₃+H₂O=Al₂(OH)+(SO₄)₃ +H₂

Al­_­2­(SO₄)₃+6H₂O= 6Al₂(OH) +3SO₄ +6H₂

рН

По условиям равновесия

Влияние внешних факторов на процесс коагуляции

1. Температура

Принцип Ле-Шателье на 2-4 раза

2. рН

Al­_­2­(SO₄)₃+3H₂O= 2Al₂(OH) +3SO₄ +6H₂

рН

В щелочной среде H₃AlO₃ (HAlO₂) – растворимые соли

3. Ионная сила раствора

присутствие растворенных солей способствует образованию сольватных оболочек вокруг коллоидной частицы дополнительная доза коагулянта для разрушения сольватной (гидратной) оболочки.