Мой фильтр

Чем флокулянты отличаются от коагулянтов?

Время чтения: 0 мин.
Чем флокулянты отличаются от коагулянтов?

В данном вопросе начнем с того, что собой вообще представляют коагуляция и флокуляция воды. Простыми словами, это процессы укрупнения мелких коллоидных частиц, которые вызывают мутность воды и не осаждаются под силой земного тяготения. Для этого в воду вводится вещество, которое, благодаря определенным взаимодействиям, вызывает склеивание частиц с их последующим осаждением. Что же касается принципа работы, то тут наблюдаются определенные различия, в частности в том, на какие частицы и как именно могут воздействовать реагенты.

Ниже мы попробуем схематически отобразить, как происходят флокуляция и коагуляция в водоочистке, а потом детальнее расскажем, что это за вещества.

Первый этап коагуляции
Третий этап коагуляции
Четвертый этап - флокуляция
4.png

Коагулянты в водоочистке

Коагуляция.jpg

Коагулянты - это, по сути, неорганические соли, которые при введении в воду образуют частички с зарядом, противоположным поверхности загрязнений. Далее происходит притягивание этих частичек к поверхности загрязнений и формирование конгломератов, то есть хлопьев.

Стоить отметить, что коагулянты - это соли слабых оснований, которые при внесении в воду способны гидролизовать, то есть переходить в нерастворимое состояние. Преимущественно используются реагенты на базе двух катионов:

  • алюминия (сульфат, гидроксохлорид, гидроксосульфат);
  • железа (сульфат и хлорид).

Причиной применения именно этих двух реагентов является их высокая эффективность, но при этом невысокая стоимость. Помимо грязевых частиц, такие коагулянты частично закрепляют на поверхности ионы жесткости, тяжелых металлов, железа, органических загрязнений, благодаря чему способны снижать не только мутность, но и содержание других примесей.

В связи с тем, что гидроксохлорид алюминия - это коагулянт для питьевой воды на водоканалах, иногда наблюдается превышение его ПДК в пробах питьевой воды.

Стоит отметить также, что лучший коагулянт для бассейна на сегодня также является смесью органических и неорганических солей алюминия.

Принцип действия коагулянтов

Коагуляция.jpg
  1. При добавлении в воду соли железа или алюминия происходит диссоциация или растворение соли в воде.
  2. Al2(SO4)3 → 2Al3+ + 3SO42-

    FeSO4 → Fe3+ + SO42-.

  3. Потом катионы алюминия или железа поддаются гидролизу, проще говоря, вступают в реакцию с водой и образуют нерастворимыечастицы.

  4. Al3+ + 3H2O → Al(OH)3 + 3H+,

    Fe2+ + 2H2O → Fe(OH)2 + 2H+.

  5. Параллельно ионы водорода в природных водах связываются свободной углекислотой.

  6. H+ + HCO3- → H2CO3 → CO2 + H2O.

  7. Гидроксид двухвалентного железа в щелочной среде (>9), создаваемой известкованием, способен окисляться до менее растворимого и более устойчивого Fe(OH)3.

4Fe(OH)2 + O2 + H2O → 4Fe(OH)3.


Процесс коагуляции занимает 4-5 минут. Сначала происходит резкое замутнение жидкости, так как начинают выделяться частицы гидролизованных оснований, потом они постепенно “склеиваются” с грязью, укрупняются в крупные большие хлопья, которые под силой собственного веса опускаются на дно емкости.

Параметрами влияющими на процесс коагуляции являются:

  • Температура - при 30-40 оС коагуляция будет эффективнее;
  • Концентрация реагента - определяется практически для каждой воды и может колебаться в зависимости от периодов года.
  • pH среды - при коагуляции сернокислым алюминием оптимальны слабокислый и нейтральный pH (5,5 - 7), при использовании сульфата железа рекомендован нейтральный и щелочной уровень pH.

Флокулянты для воды

flokulyanty.jpg

Процесс флокуляции часто называют также коагуляцией, по сути, он является вспомогательным.

Флокулянт - это органическое полимерное высокомолекулярное вещество, имеющее длинные цепочки. Заряды флокулянта и коагулянта обычно противоположны, соответственно, с поверхностью частички аналогичны.

Флокуляция нацелена на то, чтобы укрепить хлопья и обеспечить их устойчивость, усилив действие коагулянта. Принцип действия флокулянтов основан на образовании молекулярных сцепок между хлопьями, то есть флокулянты - это те самые органические коагулянты.

В промышленной водоподготовке используются преимущественно полиакриламид и его модификации, так как он имеет высокую эффективность при достаточно невысокой стоимости.

Интересно узнать какие бывают флокулянты. Самыми простыми органическими флокулянтами являются природные вещества — крахмал, дрожжи, альгинаты. Пожалуй, единственным применяемым неорганическим флокулянтом является силикат натрия (активированная кремниевая кислота).

Флокулянты в целом можно разделить на четыре типа:

  • Анионные — диссоциируют с образованием аниона, к ним, собственно, и относится полиакриламид и большинство его производных.
  • Катионные — при диссоциации в воде образуют положительно заряженный комплекс. В последнее время катионные реагенты обретают большое распространение, так как способны к эффективному действию даже без предварительной обработки воды коагулянтом.
  • Неионные — не диссоциируют, к ним относится большинство природных флокулянтов (крахмал, декстрин), распространенным искусственным флокулянтом является полиэтиленоксид.
  • Амфотерные — диссоциируют с одновременным выделением катионных и анионных групп.

На украинских водоканалах вместе с коагулянтом гидрохлоридом алюминия используются флокулянты силикат натрия и полиакриламид.

Мы попытались кратко рассказать про коагулянты, флокулянты и их принцип действия, если у вас есть дополнительные вопросы, пишите в комментариях.

Флокулянты и коагулянты: основные отличия

Коагулянты и флокулянты являются веществами, используемыми в процессе водоподготовки для очистки воды от загрязнений. Несмотря на схожий принцип действия, у них все же есть отличия. Коагулянты осаждают частицы, используя электролиптическое воздействие. В результате этого частицы загрязнений теряют свой заряд и объединяются в более тяжелые и крупные соединения, которые легко удаляются из объема воды. Флокулянты для очистки воды объединяют загрязнения, формируя полимерные мосты, сохраняя электролиптические свойства частиц.

Коагулянты формируют устойчивый осадок, который после осаждения на дно можно легко удалить. Однако такой осадок может быть не полностью захвачен фильтрами. Флокулянты обеспечивают более качественную очистку воды: образуются более крупные хлопья, которые легко удаляются механическими фильтрами любого типа. Также отмечается различие в продолжительности процессов коагуляции. Коагуляция может занимать всего несколько секунд, в то время как флокуляция может продолжаться десятки минут.

Обе группы веществ играют важную роль в водоподготовке, обеспечивая эффективное удаление загрязнений и улучшение качества воды.

Ресурсы:

  1. Bratby, John. Coagulation and flocculation in water and wastewater treatment. IWA publishing, 2016.

  2. Tripathy, Tridib, and Bhudeb Ranjan De. "Flocculation: a new way to treat the waste water." (2006).

  3. Tzoupanos, N. D., and I. Zouboulis. "Coagulation-flocculation processes in water/wastewater treatment: the application of new generation of chemical reagents." 6th IASME/WSEAS international conference on heat transfer, thermal engineering and environment (HTE’08), August 20th–22nd, Rhodes, Greece. 2008.

  4. Yang, Zhen, et al. "Flocculation performance and mechanism of graphene oxide for removal of various contaminants from water." Water research 47.9 (2013): 3037-3046.

Просмотры: 39442
0 голос(а/ов)
Поделиться: