Очистка воды с помощью флокулянтов: их применение, основные отличия и преимущества использования

Купить флокулянты для очистки воды

Флокулянты – химические вещества, применяемые на одном из этапов водоочистки. Реагент представляет собой порошкообразное вещество от белого до желтоватого цвета. Название химреагента происходит от слова «flocculus», в переводе с латинского означающего клочья, хлопья. Флокуляция представляет собой процесс образования хлопьев из содержащихся в воде загрязняющих веществ.

Сам процесс водоподготовки делится на несколько этапов. На начальном этапе с помощью фильтров сточные воды очищаются от крупных органических и химических загрязнителей. После предварительной очистки в воду добавляют химические реагенты – флокулянты и коагулянты. Этот этап включает несколько стадий:

  1. Коагуляция – добавление коагулянтов способствует сцеплению содержащихся в воде молекул примесей и микроорганизмов с образованием хлопьев. Принцип действия объясняется следующим: частицы коагулянта, имеющие положительный заряд, притягивают отрицательные заряженные частицы загрязнителей.
  2. Флокуляция – после добавления флокулянтов мелкие хлопья, образованные в результате коагуляции, объединяются в более крупные и тяжелые сгустки, которые оседают на дно.
  3. Выпадение осадка и удаление загрязнителей.
  4. При необходимости – последующая очистка и обеззараживание, доведение физических и химических показателей воды до требуемых (нормативных) значений.

Использовать флокулянты для очистки воды целесообразно в следующих случаях:

  • после проведения предварительной очистки и применения коагулянтов;
  • при очистке больших объёмов сильнозагрязненной воды.

Применение реагента позволяет ускорить процесс осаждения примесей и удалить из воды большую часть загрязнителей с минимальными затратами.

Флокулянты для очистки воды, как правило, представляют собой полиэлектролиты органического (крахмал, целлюлоза и их производные) или синтетического (полиакрилы, полипмиды и другие) происхождения. Реагенты делятся на несколько основных типов:

  • – отрицательно заряженные молекулы, притягивающие к себе ионы загрязнителей с положительным зарядом.
  • Анионные (в основном полиакриламиды) – положительно заряженные флокулянты, связывающие примеси с отрицательным зарядом.
  • Неионогенные – реагенты, не имеющие ионов с определенным зарядом. Их действие основано на выстраивании водородных мостиков между частицами загрязняющих веществ.

Флокулянты эффективны при очистке воды от нефтяных примесей.
Выбор того или иного типа реагента зависит от загрязнителей исходной воды.

Преимущества использования флокулянтов для очистки воды:

  • невысокая стоимость реагента;
  • эффективность – высокие показатели качества очищенной воды при низких затратах;
  • универсальность – подходят для очистки сточных и оборотных вод любых отраслей промышленности, подготовки питьевой воды, могут быть использованы на любом типе оборудования;
  • экологичность и безопасность.

Группа компаний «Миррико» специализируется на поставке реагентов и технологий для очистки сточных и оборотных вод различных отраслей промышленности, подготовки питьевой воды, обезвоживания шлама, а также оказании сервисных услуг в сфере водоочистки и водоподготовки (проектирование, подбор реагентов, реализация EPCM проектов, сервисное сопровождение очистных установок). Услуги по данному направлению оказывает дивизион «Водные технологии и сервис».

Преимущества сотрудничества с группой компаний «Миррико»:

  • широкая линейка реагентов;
  • сервис по подбору, проектированию химических решений и технологий, полное сопровождение;
  • 15 лет опыта и более 60 успешно реализованных проектов в сфере водоочистки и водоподготовки по России и странам СНГ;
  • собственные лаборатории, осуществляющие контроль качества на всех этапах реализации проекта;
  • штат квалифицированных специалистов – более 100 технологов и инженеров, сопровождающих проект на всех этапах.

Старение

Скорость старения зависит от напряжения на границе раздела фаз, радиуса частиц, коэффициента диффузии, температуры и растворимости макрофазы. Монодисперсные системы стареют крайне медленно. Слияние капель жидкости или газовых пузырьков называется коалесценцией. При слиянии твёрдые частицы сохраняют свою прежнюю форму.

Электролиты в диспергаторе ускоряют старение (электрокоагуляция).

Столкновения частиц, происходящие ввиду броуновского движения, далеко не всегда приводят к их слиянию. Двойной электрический слой, окружающий дисперсные частицы, отталкивает их друг от друга. Электролиты разрушают и деформируют этот слой, ускоряя коалесценцию. Эффективность процесса зависит от вида электролита (лиотропные ряды ионов) и его валентности.

Склонность гидрофобных золей к разрушению под воздействием небольших добавок электролитов была замечена давно и послужила объектом большого числа экспериментальных и теоретических работ.

Многочисленными исследованиями влияния электролитов на устойчивость гидрофобных золей установлено, что коагулирующее действие электролита зависит от заряда ионов. Коагуляция идет с заметной скоростью лишь при концентрации электролита, превышающей некоторое критическое значение, называемое порогом коагуляции ск. Выше этой концентрации (в области медленной коагуляции) скорость коагуляции растет с ростом концентрации, пока не достигнет некоторого предела, после которого (в области быстрой коагуляции) перестает зависеть от концентрации электролита. Очевидно, что области быстрой коагуляции соответствует полная дестабилизация частиц дисперсной фазы. Сопоставление коагулирующего действия электролитов с их влиянием на электрокинетические свойства показало, что порог коагуляции соответствует уменьшению электрокинетического потенциала примерно до 30 мВ, тогда как приближение к области быстрой коагуляции ведет к падению z-потенциала до весьма малых значений. Уже из этого факта можно сделать вывод, что именно электростатическое отталкивание коллоидных частиц ответственно за устойчивость таких гидрозолей. По эмпирическому правилу Шульце-Гарди порог коагуляции определяется в основном валентностью противоионов: отношение порогов коагуляции одно-, двух- и трёхвалентных противоионов приближенно равно 1:0,016:0,0013 (соответственно отношение обратных величин — коагулирующих способностей равно 1:60:700).

Вместе с тем, наряду с общим уменьшением порога коагуляции с ростом валентности противоионов наблюдаются более слабые различия коагулирующих способностей ионов одной валентности — так называемые лиотропные ряды ионов, — связанные с различием их поляризуемости и гидратируемости.

Разница между флокуляцией и осадками

Определение

флокуляции: Флокуляция — это процесс, в котором коллоиды в суспензии могут быть получены в агрегированной форме.

Осадки: Осаждение — это образование нерастворимой твердой массы в жидком растворе.

флокуляции: Флокуляция образует хлопья.

Осадки: Осадки образуются в виде осадков.

Приложения

флокуляции: Флокуляция используется на водоочистных сооружениях.

Осадки: Осадки используются как в промышленном, так и в лабораторном масштабе.

Жидкая фаза

флокуляции: Жидкая фаза, в которой происходит флокуляция, представляет собой суспензию.

Осадки: Жидкая фаза, в которой происходит осаждение, представляет собой прозрачный раствор.

причины

флокуляции: Флокуляция может происходить самопроизвольно или из-за флокулянтов.

Осадки: Осаждение происходит из-за реакции между осадителями.

метод

флокуляции: Флокуляция может быть выполнена путем осторожного перемешивания. Осадки: Осаждение может быть сделано путем добавления осадителя

Осадки: Осаждение может быть сделано путем добавления осадителя.

Заключение

Флокуляция и осадки образуют большую твердую массу из небольших масс. Флокуляция — это процесс образования твердых агрегатов из мелких частиц. Осаждение — это процесс образования нерастворимой твердой массы. Основное различие между флокуляцией и осадками заключается в том, что флоккуляция образует хлопья, тогда как осадки образуются в виде осадков.

Характеристики флокулянтов

Характеристики флокулянтов

Флокулянт

Тип флокулянта

Товарный вид

, дл/г в 10 % NaCl

-6

Содержание ионогенных групп, %

Обменная емкость, мг-экв/г

Заряд, мв

Полимеры акриламида серии АК 636:

К 1020

Слабокатионный

Порошок

8

18 — 22

1,44

+79

К 555

Сильнокатионный

Порошок

5

50 — 55

3,4

К 580

Сильнокатионный

Порошок

5

75 — 80

4,0

+46

Полимеры акриламида серии АК 631:

А 930

Среднеанионный

Порошок

7

20 — 30

-59

А 1510

Слабоанионный

Порошок

10

5 — 10

-32

Н 150

Неионный

Порошок

10

3

-25

Флокатон 100

Сильнокатионный

Гель 50 %

4

100

+79

Флокатон 200

Сильнокатионный

Гель 50 %

1

2,0

100

4,1

+59

Флокатон 109

Сильнокатионный

Гель 50 %

1,1

+118

ВПК 101

Сильнокатионный

Жидкость 25 %

0,3

100

4,5

+37

ВПК 402

Сильнокатионный

Жидкость 25 %

0,7

0,5

100

+50

Полиакриламид

Слабоанионный

Гель 8 %

5,0

6 — 8

В неоднородных по состаисперсной фазы системах различают:

  • общую (неизбирательную);
  • селективную (избирательную) флокуляцию.

В первом случае флокулы образуются совокупностью частиц разной природы, во втором — преимущественно частицами одного из компонентов дисперсной фазы. Селективность флокуляции объясняется специфичностью взаимодействия флокулянта с частицами определенного типа. Усилить различие в свойствах поверхности частиц разного рода и тем самым увеличить селективность действия флокулянтов можно путём введения в систему низкомолекулярных электролитов или ПАВ (реагентов-модификаторов).

Принцип действия

Частицы, находящиеся в воде во взвешенном состоянии, окружены водной пленкой с заряженными ионами.

Данная особенность не дает им контактировать между собой. Для нейтрализации заряда и скорейшего осаждения как раз и используются флокулянты.

Зная состав воды и сферу ее дальнейшего применения, выбирают положительно, отрицательно либо нейтрально заряженные реагенты.

Процесс флокуляции происходит в два этапа:

  • Адсорбция действующего вещества на поверхности частиц.
  • Формирование флокул (грязевых хлопьев).

Флокулянты обладают значительным молекулярным весом и имеют длинную полимерную структуру, за счет чего происходит образование своеобразных мостиков и разрушение водно-солевой оболочки.

Попадая в воду, способствуют склеиванию и объединению загрязняющих частиц. Соединения становятся более тяжелыми, плотными и начинают увеличиваться в размерах, давая возможность фильтрующим системам уловить их.

Флокулянты могут быть как массового, так и частичного действия. При необходимости провести осаждение только определенной группы веществ, применяется избирательная флокуляция. Востребован метод при необходимости разделить тонкие неорганические взвеси, а также для улучшения эффективности обогащения.

Разница между агглютинацией и коагуляцией

Определение

Агглютинация: Агглютинация — это агрегация частиц с образованием единой большой твердой массы.

Коагуляция: Коагуляция — это гелеобразование или комкование частиц.

Конечный продукт

Агглютинация: Агглютинация образует большую твердую массу из мелких частиц.

Коагуляция: Коагуляция образует скопление мелких частиц.

Реактивы

Агглютинация: Агглютинация в основном происходит между антигенами и антителами.

Коагуляция: Коагуляция может наблюдаться в крови.

Приложения

Агглютинация: Агглютинация может быть использована для типирования крови и количественного определения вируса.

Коагуляция: Коагуляция может быть использована для удаления определенных химических загрязнителей из питьевой воды и сточных вод.

Заключение

Как агглютинация, так и коагуляция относятся к скоплению мелких частиц в суспензии. Но они немного отличаются друг от друга в зависимости от способа массирования и применения. Основное различие между агглютинацией и коагуляцией состоит в том, что агглютинация относится к небольшим частицам, встречающимся вместе, тогда как коагуляция относится к образованию комка.

Что такое коллоидная суспензия

Суспензия отличается от решения, поскольку она не имеет непрерывной фазы. Раствор получают, когда растворенное вещество полностью растворяется в растворителе и становится одной непрерывной фазой. Но суспензия вмещает дисперсную фазу в непрерывной фазе, и дисперсная фаза обычно состоит из микроскопических частиц, которые не растворимы в непрерывной фазе. Это означает, что эти частицы не должны оседать или это займет очень много времени. Дисперсное вещество обычно называют «коллоидами», а суспензию называют коллоидной суспензией.

Коллоидная суспензия может быть разрушена путем объединения коллоидов. Как упоминалось выше, коагуляция и флокуляция — это два разных подхода для достижения этой цели. Коагуляция включает использование коагулянта, который потенциально способен дестабилизировать ранее стабилизированные заряженные частицы в суспензии. В то время как при флокуляции дестабилизация достигается физическими методами, такими как смешивание раствора, а также иногда добавлением полимеров.

Литература

  • Волков В. А. Коллоидная химия. Поверхностные явления и дисперсные системы. — 2-е изд., испр. — СПб.: Лань, 2015. — 660 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература). — ISBN 978-5-8114-1819-0.
  • Зимон А. Д. Коллоидная химия: Общий курс. — 6-е изд. — М.: Красанд, 2015. — 342 с. — ISBN 978-5-396-00641-6.
  • Кругляков П. М., Хаскова Т. Н. Физическая и коллоидная химия. — 3-е изд., испр. — М.: Высшая школа, 2010. — 320 с. — ISBN 978-5-06-006227-4.
  • Кузнецов В. В. Физическая и коллоидная химия. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1968. — 392 с.
  • Неппер Д. Стабилизация коллоидных дисперсий полимерами. — М.: Мир, 1986. — 488 с.
  • Фридрихсберг Д. А. Курс коллоидной химии / Под редакцией д-ра хим. наук проф. М. П. Сидоровой. — 3-е изд., испр. — СПб.: Химия, 1995. — 400 с. — (Для высшей школы). — ISBN 5-7245-1022-7.
  • Фридрихсберг Д. А. Курс коллоидной химии. — 4-е изд., испр. и доп. — СПб.: Лань, 2010. — 416 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература). — ISBN 978-5-8114-1070-5.
  • Щукин Е. Д., Перцов А. В., Амелина Е. А. Коллоидная химия. — 7-е изд., испр. и доп. — М.: Юрайт, 2014. — 444 с. — (Бакалавр. Базовый курс). — ISBN 978-5-9916-2741-2.

ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ

Специфический антитоксин в концентрации 100 МЕ или Lf-eq. в 1 мл вносят в возрастающих объемах (количествах МЕ/мл) в ряд пробирок, содержащих равные объемы испытуемого раствора токсина/анатоксина. Содержимое каждой пробирки доводят до равного объема 0,9 % раствором натрия хлорида. Смеси перемешивают, избегая образования пены. Пробирки со смесями инкубируют на водяной бане при температуре 45–50 ºС, периодически оценивая состояние растворов.

Результат реакции оценивают в проходящем свете, при необходимости применяют лупу. Отмечают пробирки, в которых раньше других произошла флокуляция, и время наступления флокуляции (Kf). Пробирка, в которой раньше других наблюдается появление хлопьев (инициальная флокуляция), содержит эквивалентные или близкие к эквивалентным количества антигена и антител. Для расчета содержания антигена учитывают концентрацию антитоксина в этой пробирке. Если инициальная флокуляция наблюдается одновременно в 2 пробирках, для расчета берут среднее значение показателей концентрации антитоксина, содержащегося в этих пробирках. Если перед проведением реакции флокуляции испытуемый раствор был разведен, то для расчета содержания анатоксина в растворе полученный результат умножают на степень разведения.

Показатель (Кf) является полезным индикатором качества антигена. Если при данных значениях температуры и концентраций анатоксина и антитоксина значение Кf при повторных испытаниях увеличивается по сравнению с наблюдавшимся ранее, это может свидетельствовать о разрушении антигена и снижении его иммуногенной активности.

Определение содержания анатоксина в испытуемом образце представлено в табл.

 Таблица – Определение содержания анатоксина в испытуемом образце

Испытуемый раствор           № пробирки
1 2 3 4 5
Объем раствора испытуемого анатоксина, мл 1 1 1 1 1
Объем внесенного раствора соответствующего антитоксина, мл 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55
Активность внесенного антитоксина, МЕ/мл 35 40 45 50 55
Объем внесенного раствора 0,9 % натрия хлорида, мл 0,65 0,60 0,55 0,50 0,45

В данном примере раньше других наблюдалась флокуляция в пробирке № 3, следовательно, в этой пробирке содержание анатоксина близко или эквивалентно количеству внесенного антитоксина. В данном случае – 45 Lf/мл. Если испытуемый раствор был разведен в 10 раз, содержание анатоксина в нем равно 450 (45 10) Lf/мл. Если инициальная флокуляция произошла в пробирке № 1 или № 5, результаты не учитывают, а тест повторяют, изменив количество вносимого антитоксина или разведение испытуемого раствора токсина/анатоксина. Для выполнения повторной реакции объемы вносимого в пробирки антитоксина следует выбирать с учетом того, чтобы крайняя пробирка (№ 1 или № 5), в которой наблюдалась инициальная флокуляция, оказалась в середине ряда.

Для получения более точных результатов повторяют тест, выполняя реакцию флокуляции с объемами вносимого антитоксина, близкими по значению к эквивалентной концентрации, используя меньшие различия во вносимых объемах. Например: если инициальная флокуляция произошла в пробирке № 3, следует для уточнения эквивалентной концентрации повторить реакцию, внося в пробирки ряда антитоксин в объемах 0,41; 0,43; 0,45; 0,47; 0,49 мл.

Для подтверждения полученных результатов тест повторяют при тех же условиях. Результаты считаются приемлемыми, если в повторных тестах наблюдаются различия не более чем на 1 разведение антитоксина. За окончательное значение принимают среднее арифметическое повторных измерений.

Коагуляция и флокуляция загрязнений сточных скоплений

В сравнении с биохимическими методами, физико-химические обладают рядом преимуществ:

  1. полное удаление из вод токсичных, неокисляемых загрязнений органического типа;
  2. процесс позволяет добиться предельно глубокой и стабильной степени очистки сточных потоков;
  3. компактность очистных сооружений в сравнении с другими методами очистки;
  4. сниженная чувствительность к изменению параметров нагрузок;
  5. при желании процесс можно полностью автоматизировать;
  6. более глубокое понимание процессов кинетики, что позволяет осуществлять четкий и правильный подбор/расчет необходимой аппаратуры;
  7. метод никак не связан с контролем за деятельностью живых микроорганизмов, а значит, требует меньшего вмешательства в процесс очистки сточных вод;
  8. применение коагуляции позволяет рекуперацию веществ.

Коагуляция: подробнее о процессе

Перед тем, как проводится коагулирование, часто применяется процесс механической очистки стоков. При этом происходит удаление загрязнений до 10 мкм и выше, а вот коллоидные, мелкодисперсные частицы остаются. Поэтому стоки являются агрегативно устойчивой системой, которой показано очищение коагуляцией – агрегативная стойкость при этом разрушается посредством образования более крупных частиц, выводимых механическим или другим простым образом.

Процесс коагуляции сточных вод применяется для ускорения процесса осаждения тонкодисперсных частиц и эмульгированых примесей. Наиболее эффективен метод при массовом нахождении в потоке вод частиц размером до 100 мкм, при этом процесс коагуляции иногда происходит самопроизвольно, под воздействием физических взаимодействий, для усиления которых в поток сточных вод добавляется специальное вещество – коагулянт. В результате образуются хлопья, оседающие под действием своей тяжести, но обладающие способностью схватывать коллоидные/взвешенные вкрапления и соединять их (агрегировать). Впоследствии происходит сорбация загрязнений и осаждение хлопьев с последующим вытеснением и очисткой сточных вод.

В качестве коагулянтов применяются:

  • бентонит;
  • электролиты;
  • соли алюминия, растворимые в воде;
  • соли железа или их смеси;
  • полиакриламиды при гидролизе которых образуются хлопья гидратов окисла металла.

Также процесс очистки сточных вод, называемый коагуляцией, может производиться с применением различных глин, отходов производства с содержанием алюминия, травильных соединений, паст, смесей шлаков с повышенным содержанием диоксида кремния.

Флокуляция: подробнее о процессе очистки стоков

Флокуляция – это один из видов коагуляции, показан для образования из мелких частиц рыхлых хлопьевидных оседающих структур, получаемых под воздействием определенных составов. В отличие от коагуляции, агрегация производится как при непосредственном контакте, так и при опосредованном взаимодействии молекул.

Функционально флокуляция основывается на слипании агрегированных молекул посредством образования трехмерных структур, способных к быстрому и полному отделению от жидкой фазы и переходу в хлопьевидное состояние, за счет чего способное оседать на дно с последующим удалением из резервуара. Таким образом, осуществляется метод очистки сточных вод.

Флокуляция производится для ускорения улавливания эмульгированных частиц, оперативности осаждения скоплений, кроме того, метод позволяет применять меньшее количество коагулянтов, а также сокращает время, которое занимает процесс образования хлопьев.

Для очистки сточных вод применяются природные или синтезированные флокулянты:

  • крахмал;
  • декстрин;
  • целлюлозные эфиры;
  • диоксиды кремния;
  • поликриламиды.

Флокуляция – процесс очистки, скорость которого зависит от интенсивности создаваемого силового поля, последовательности и дозы вводимых флокулянтов и коагулянтов.

Методики очистки вод применяются для стоков химической, нефтехимической, целлюлозно-бумажной промышленности и других отраслей, где в потоках содержится большое количество эмульгированнных, взвешенных частиц, неотделимых другими способами обработки.

Как выбрать наилучший флокулянт?

Скрининг флокулянтов

Химические компании постоянно разрабатывают новые, инновационные флокулянты с улучшенными характеристиками. Однако не все флокулянты, как давно известные, так и вновь разработанные, подходят для любых систем частиц. Для каждой конкретной системы качество работы флокулянта необходимо проверить и подтвердить. Графики ParticleTrack показывают следующее:

  • Флокулянт A демонстрирует малую эффективность флокуляции и лишь слегка уменьшает количество мелких частиц в системе.
  • Флокулянт B связывает большое количество мелких частиц. Однако кинетика флокуляции невысока и скорость разрушения хлопьев быстро нарастает после прохождения точки оптимальной флокуляции.
  • Только флокулянт C демонстрирует хорошие общие характеристики: быструю кинетику флокуляции, почти полное связывание мелких частиц и отличную стабильность хлопьев после прохождения точки оптимальной флокуляции.
Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector