Коагуляцией называется процесс укрупнения коллоидных частиц, завершающий­ся выпадением вещества в осадок, удаляемый осажде­нием или фильтрованием.

Урок № 5

“Коагуляция воды”

Сущность процесса

Коагуляцией называется процесс укрупнения коллоидных частиц, завершающий­ся выпадением вещества в осадок, удаляемый осажде­нием или фильтрованием.

Процесс, противоположный коагуляции, т. е. переход твердого вещества (например, осадка) в коллоидное состояние, называется пептизацией.

В технологии водоподготовки под коагуляци­ей понимают обработку воды специальными реагентами с целью удаления из нее коллоидных и грубодисперсных примесей.

Реагенты, способные при введении в воду вызывать коагуляцию природных коллоидов, называются коагулянтами.

После введения в воду коагулянта происходит укрупнение коллоидных частиц и их выпадение на дно сосуда в виде тяжелорастворимого осадка. Если при введении коагулянта в воду отсутствует видимый осадок, то коагуляция отсутствует.

В практике водоподготовки в качестве коагулян­тов применяют сернокислое закисное железо, сернокислый алюминий, хлорное железо, которые вводятся в воду в ви­де растворов концентрацией 5–10%. При коагуля­ции щелочность воды понижается, а концентрация в ней свободной углекислоты возрастает.

Результатом коагуляции воды являются увеличение ее прозрачности и снижение окисляемости. Поэтому эти показатели и используются для контроля и оценки коагуляционного процесса.

При проведении коагуляции стремятся к тому, чтобы введенное в воду количество коагулянта было в после­дующем максимально выделено из воды в виде осадка и удалено в осветлителях или в осветлительных филь­трах. В противном случае создается опасность загряз­нения ионита и наноса в котельные агрегаты железа или алюминия.

Процесс коагуляции отличается высокой чувстви­тельностью к условиям, в которых он проводится. Нанего оказывают влияние реакция среды (рН), доза коагулянта, температура воды и др. Значение рН и доза коагулянта для данной воды устанавливаются опытным путем в лаборатории.

Ориен­тировочно можно считать, что рН при употреблении соединений алюминия находится в пределах 5–7 и железа 8–10. Доза сернокислого алюминия составляв 0, 2—1, а закисного железа 0, 1—0, 5 мг-экв/л. Оптимальная температура коагулируемой воды 303—313 К.

Полиэлектролиты (флокулянты)

Флокулянты (полиэлектролиты) – органические высокомолекулярные соединения, которые содержат в своем составе много ионогенных групп.

При растворении в воде происходит ионизация этих групп, при которой сам радикал (моле­кула) приобретает в одних полиэлектролитах положи­тельный заряд (катионные флокулянты), в других – отрицательный (анионные флокулянты). Среди этих ве­ществ в наиболее широкое практическое применение получили два флокулянта – полиакриламид (ПАА– слабый анион­ный) и ВА-2 (катионного типа).

При добавлении ПАА в воду, в которой уже воз­никли хлопья коагулянта или находится осаждаемая взвесь, происходит укрупнение и утяжеление хлопьев, что ускоряет их осаждение. Сам по себе ПАА не вызы­вает коагуляцию коллоидов и образование взвеси. Сорбируясь с частицами имеющегося осадка, ПАА как бы “сшивает” их и образует сетчатую структуру среды, способствующую образованию больших флокул (круп­ных частиц). Такой сетчатый комплекс оказывается компактнее и тяжелее разрозненных частиц и осажда­ется быстрее их. Полиакриламид (8%-ный раствор) выпускается в виде студнеподобной белой массы, в во­де растворяется только при интенсивном размешивании, применяется в виде раствора концентрацией 0, 1–0, 2 %. Доза его колеблется в пределах 0, 5–2 мг/л.

Полиэлектролит ВА-2 не требует применения коагу­лянта, поскольку он сам вызывает коагуляцию коллоидов, большая часть которых несет на поверхности частиц отрицательный заряд. Молекулы же ВА-2 заряжены положительно. Поэтому происходит взаимная нейтрализация зарядов, в результате которой молекула ВА-2 сорбируется с частицами возникающей взвеси с об­разованием крупных агрегатов и комплексов, ускоряю­щих ее осаждение. Полимерный флокулянт ВА-2 пред­ставляет собой слегка вязкую жидкость желтого цвета с концентрацией 11%. Доза ВА-2 зависит от концентра­ции взвешенных веществ и при 10–180 мг/л не превы­шает 1, 0–1, 5 мг/л. Полиэлектролит ВА-2 может успеш­но использоваться также и при обработке цветных вод увеличенными дозами.