Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Процесс коагуляции-флокуляции в системе водоподготовки

При очистке воды коагуляционная флокуляция включает добавление соединений, которые способствуют слипанию мелких фракций в более крупные хлопья, чтобы их было легче отделить от воды. Коагуляция - это химический процесс, который включает нейтрализацию заряда, тогда как флокуляция - это физический процесс, который не включает нейтрализацию заряда. Процесс коагуляции-флокуляции может использоваться как предварительный или промежуточный этап между другими процессами очистки воды или сточных вод, такими как фильтрация и осаждение . Соли железа и алюминия являются наиболее широко используемыми коагулянтами, но соли других металлов, таких как титан и цирконий.также оказались очень эффективными. [1] [2]

Факторы [ править ]

На коагуляцию влияет тип используемого коагулянта, его доза и масса; pH и начальная мутность обрабатываемой воды; и свойства присутствующих загрязнителей. [1] [3] На эффективность процесса коагуляции также влияет предварительная обработка, такая как окисление . [1] [4]

Механизм [ править ]

В коллоидной суспензии частицы будут оседать очень медленно или совсем не оседать, потому что коллоидные частицы несут на поверхности электрические заряды, которые взаимно отталкиваются друг от друга. Этот поверхностный заряд обычно оценивается с точки зрения дзета-потенциала , электрического потенциала в плоскости скольжения. Чтобы вызвать коагуляцию, в воду добавляют коагулянт (обычно соль металла) с противоположным зарядом, чтобы преодолеть отталкивающий заряд и «дестабилизировать» суспензию. Например, коллоидные частицы заряжены отрицательно, и квасцы добавляются в качестве коагулянта для создания положительно заряженных ионов. Как только отталкивающие заряды нейтрализованы (поскольку противоположные заряды притягиваются), сила Ван-дер-Ваальса заставит частицы слипаться (агломерировать) и образовывать микрочастицы. [цитата необходима ]

Определение дозы коагулянта [ править ]

Jar test [ править ]

Баночный тест на коагуляцию

Дозу используемого коагулянта можно определить с помощью теста в банке. [1] [5] Испытание в сосуде включает в себя воздействие различных доз коагулянта на образцы воды одного и того же объема, а затем одновременное перемешивание образцов с постоянным быстрым временем перемешивания. [5] Микрофлок, образующийся после коагуляции, далее подвергается флокуляции, и ему дают осесть. Затем измеряется мутность образцов, и доза с наименьшей мутностью считается оптимальной.

Микромасштабные тесты обезвоживания [ править ]

Несмотря на его широкое использование при проведении так называемых «экспериментов по обезвоживанию», испытание в банке ограничено в своей полезности из-за ряда недостатков. Например, для оценки эффективности предполагаемых коагулянтов или флокулянтов требуются как значительные объемы проб воды / сточных вод (литры), так и время эксперимента (часы). Это ограничивает объем экспериментов, которые можно проводить, включая добавление повторов. [6] Кроме того, анализ тестовых экспериментов с банками дает результаты, которые часто являются лишь полуколичественными. В сочетании с широким спектром существующих химических коагулянтов и флокулянтов было отмечено, что определение наиболее подходящего обезвоживающего агента, а также оптимальной дозы «широко считается скорее« искусством », чем« наукой »».[7] Таким образом, тесты эффективности обезвоживания, такие как испытание в сосуде, хорошо поддаются миниатюризации. Например, тест микромасштабной флокуляции, разработанный LaRue et al. уменьшает масштаб обычных тестов в сосуде до размера стандартного многолуночного микропланшета , что дает преимущества, связанные с уменьшенным объемом образца и повышенным распараллеливанием; этот метод также подходит для количественных показателей обезвоживания, таких как время капиллярного всасывания . [7]

Детектор потокового тока [ править ]

Автоматизированным устройством для определения дозы коагулянта является детектор потокового тока (SCD). SCD измеряет чистый поверхностный заряд частиц и показывает значение тока потока, равное 0, когда заряды нейтрализованы ( катионные коагулянты нейтрализуют анионные коллоиды ). При этом значении (0) доза коагулянта может считаться оптимальной. [1]

Воспроизвести медиа
Баночный тест: смешивание разных доз коагулянта с образцами воды, подлежащей обработке.

Ограничения [ править ]

Сама коагуляция приводит к образованию хлопьев, но флокуляция необходима, чтобы способствовать дальнейшему агрегированию и осаждению хлопьев. Сам процесс коагуляции-флокуляции удаляет только около 60% -70% природных органических веществ (NOM), и, следовательно, для полной очистки сырой воды или сточных вод необходимы другие процессы, такие как окисление, фильтрация и осаждение . [4] Вспомогательные коагулянты (полимеры, которые связывают коллоиды) также часто используются для повышения эффективности процесса. [8]

См. Также [ править ]

  • Квасцы
  • Электрокоагуляция
  • Флокуляция
  • Очистка промышленных сточных вод
  • Промышленная водоподготовка
  • Очистка воды

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б в г д Цзян, Цзя-Цянь (2015-05-01). «Роль коагуляции в водоподготовке». Текущее мнение в области химического машиностроения . 8 : 36–44. DOI : 10.1016 / j.coche.2015.01.008 .
  2. ^ Chekli, L .; Eripret, C .; Парк, Ш; Табатабай, САА; Вронская, О .; Tamburic, B .; Kim, JH; Шон, Гонконг (24 марта 2017 г.). «Коагуляционная способность и хлопковые характеристики тетрахлорида полититана (PTC) по сравнению с тетрахлоридом титана (TiCl4) и хлоридом железа (FeCl3) в мутной воде из водорослей». Технология разделения и очистки . 175 : 99–106. DOI : 10.1016 / j.seppur.2016.11.019 . hdl : 10453/67246 .
  3. ^ Ramavandi, Бахман (2014-08-01). «Очистка воды от мутности и бактерий с помощью коагулянта, экстрагированного из Plantago ovata» . Водные ресурсы и промышленность . 6 : 36–50. DOI : 10.1016 / j.wri.2014.07.001 .
  4. ^ а б Айеко, Чиа Иветт Приска; Роберт, Дидье; Лансине, Дро Унесенный (2017-03-01). «Комбинация коагуляции-флокуляции и гетерогенного фотокатализа для улучшения удаления гуминовых веществ из реальной очищенной воды из реки Агбо (Берег Слоновой Кости)». Катализ сегодня . 281 : 2–13. DOI : 10.1016 / j.cattod.2016.09.024 .
  5. ^ a b Арагонес-Бельтран, П .; Mendoza-Roca, JA; Бес-Пиа, А .; García-Melón, M .; Парра-Руис, Э. (15 мая 2009 г.). «Применение многокритериального анализа решений к результатам jar-тестов для выбора химикатов при физико-химической очистке текстильных сточных вод». Журнал опасных материалов . 164 (1): 288–295. DOI : 10.1016 / j.jhazmat.2008.08.046 . PMID 18829168 . 
  6. ^ Заманить, М .; Pessoa Noyma, N .; de Magalhaes, L .; Миранда, М .; Mucci, M .; van Oosterhout, F .; Huszar, VLM; Манзи Мариньо, М. (июнь 2017 г.). «Критическая оценка хитозана как коагулянта для удаления цианобактерий». Вредные водоросли . 66 : 1–12. DOI : 10.1016 / j.hal.2017.04.011 . PMID 28602248 . 
  7. ^ а б LaRue, RJ; Cobbledick, J .; Aubry, N .; Cranston, ED; Латулиппе, Д.Р. (2016). «Тест микромасштабной флокуляции (MFT) - высокопроизводительный метод оптимизации производительности разделения». Химико-технические исследования и разработки . 105 : 85–93. DOI : 10.1016 / j.cherd.2015.10.045 . ЛВП : 11375/22240 .
  8. ^ Oladoja, Nurudeen Abiola (2016-06-01). «Успехи в поисках заменителя синтетических органических полиэлектролитов в качестве коагулянта при очистке воды и сточных вод». Устойчивая химия и фармацевтика . 3 : 47–58. DOI : 10.1016 / j.scp.2016.04.001 .