Коагуляция
Материал из ТеплоВики - энциклопедия отоплении
Коагуляция – физико-химический процесс слипания коллоидных и взвешенных дисперсных частиц, и образование более крупных (флокул) с последующим их выделением из воды.
Диспергированные, коллоидные и взвешенные частицы примесей природных вод в большинстве случаев имеют одинаковые заряды, что обуславливает возникновение межмолекулярных сил отталкивания и агрегативную устойчивость. Такая устойчивость при малых размерах частиц способствует седиментационной устойчивости (постоянству концентрации примесей по всему объему воды). Поскольку в технологии очистки воды предусматривается частичное или полное удаление примесей, агрегативную устойчивость частичек стремятся нарушить, а заряд их устранить или снизить до очень малых значений. Этого достигают добавлением к воде веществ, которые являясь коагулянтами, либо нарушают устойчивость системы, либо образуют вследствие гидролиза коллоиды, сорбирующие примеси из воды.
Коллоидные примеси, находящиеся в природной воде, позволяют рассматривать ее как гетерофазную систему, в которой вода является дисперсионной средой, а масса распределенных в воде коллоидных частичек - дисперсной фазой. Эти частички представляют собой очень мелкие агрегаты кристаллического или аморфного строения. Благодаря огромной удельной поверхности коллоидных частичек они обладают весьма значительной поверхностной энергией, а следовательно, и высокой адсорбционной емкостью. Это обстоятельство имеет большое значение, поскольку основной процесс обработки воды - коагулирование - связан с адсорбцией на коллоидных частичках примесей, содержащихся в воде.
Содержание |
Стадии коагуляции
Процесс коагуляции имеет две стадии: скрытую и явную. На скрытой стадии происходит формирование коллоидного раствора гидроксидов и образование микрохлопьев. Именно на этой стадии коагуляции вода в основном и очищается от первичных коллоидных примесей. А затем на второй стадии процесса образуются крупные хлопья (флокулы) размером 1—3 мм, которые, обладая высокой сорбционной способностью, могут дополнительно извлекать примеси из воды.
Для интенсификации процесса коагуляции часто в обрабатываемую воду вводят специальные вещества — флокулянты. Сущность процесса флокуляции состоит в том, что агрегация коллоидных частиц в этом случае происходит не только непосредственно, но и через молекулы флокулянта. В качестве флокулянтов используются неорганические или органические высокомолекулярные соединения: активная кремнекислота, полиакриламид и др.
Влияние температуры
Большое влияние на процесс коагуляции оказывает температура. При повышении температуры увеличиваются скорость и глубина гидролиза, скорость формирования и отделения твердой фазы, что в конечном случае ускоряет и углубляет коагуляцию примесей. Оптимальной для коагуляции воды сернокислым алюминием считается температура около 303—308°К (30-35°С).
Кинетика коагуляции
При осуществлении технологического процесса очень большое значение имеет кинетика коагуляции. Практика показывает, что для создания оптимальных условий процесса необходимо сначала быстрое перемешивание воды с коагулянтом (<10 мин), а затем процесс должен происходить в более спокойной гидродинамической обстановке. В общем случае скорость коагуляции определяется количеством слипающихся частиц в единицу времени, причем различают медленную коагуляцию, когда не каждое столкновение частиц приводит к их слипанию, и быструю, когда каждое столкновение оканчивается слипанием.
Источники
- Хохрякова Е.А., Резник Я.Е. Водоподготовка / Под ред. д.т.н. С.Е. Беликова. — Москва: Издательский Дом «Аква-Терм», 2007. — С. 198-201. — 240 с. — 3000 экз. — ISBN 5-902561-09-4 (978-5-902561-09-5)
- Стерман Л.С., Покровский В.Н. Физические и химические методы обработки воды на ТЭС / Под ред. Н.Н. Сошникова. — Москва: Энергоатомиздат, 1991. — С. 37-53. — 328 с. — ISBN 5-283-00041-9
- Фрог Б.Н., Левченко А.П. Водоподготовка. — Москва: Издательство МГУ, 1996. — С. 59-72. — 680 с. — ISBN 5-274-01420-8
