Коагуляция



Материал из ТеплоВики - энциклопедия отоплении

Перейти к: навигация, поиск

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

Личные инструменты
Пространства имён
Варианты
Действия
Навигация
Инструкции
Инструменты
Печать/экспорт