Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Deflocculant )
Перейти к навигации Перейти к поиску
"Flocculent" перенаправляется сюда. Для типа галактики см. Хлопковая спиральная галактика .
Определение ИЮПАК
Флокуляция (в науке о полимерах) : когда золь коллоидно нестабилен (т.е. скорость агрегации не является незначительной), то образование агрегатов называется флокуляцией или коагуляцией. [1]

Агломерация (кроме науки о полимерах)
Коагуляция (кроме науки о полимерах)
Флокуляция (кроме науки о полимерах)
Процесс контакта и адгезии, при котором диспергированные молекулы или частицы удерживаются вместе слабыми физическими взаимодействиями, что в конечном итоге приводит к разделению фаз за счет образования более крупных осадков. чем коллоидный размер.

Примечание 1 : агломерация - это обратимый процесс.Примечание 2 : Предлагаемое здесь определение рекомендуется для различения
агломерации от агломерации.

Примечание 3 : цитата из исх. [1] [2]

Флокуляция в области химии - это процесс, при котором коллоидные частицы выходят из суспензии и переходят в осадок в виде хлопьев или хлопьев, либо спонтанно, либо из-за добавления осветлителя . Действие отличается от осаждения тем, что перед флокуляцией коллоиды просто суспендированы в форме стабильной дисперсии в жидкости и не растворяются в растворе . [ требуется разъяснение ]

Коагуляция и флокуляция являются важными процессами при очистке воды с помощью коагуляции, направленной на дестабилизацию и агрегацию частиц за счет химических взаимодействий между коагулянтом и коллоидами, а также флокуляции для осаждения дестабилизированных частиц, вызывая их агрегацию во флок. [ требуется разъяснение ]

Определение термина [ править ]

Согласно определению IUPAC , флокуляция - это «процесс контакта и адгезии, при котором частицы дисперсии образуют кластеры большего размера». Флокуляция является синонимом агломерации и коагуляции / коалесценции . [3] [4]

По сути, коагуляция - это процесс добавления коагулянта для дестабилизации стабилизированной заряженной частицы. Между тем флокуляция - это метод перемешивания, который способствует агломерации и помогает осаждению частиц. Наиболее часто используемый коагулянт - это квасцы Al 2 (SO 4 ) 3 • 14 H 2 O.

В химической реакции участвуют:

Al 2 (SO 4 ) 3 • 14 H 2 O → 2 Al (OH) 3 (т) + 6 H + + 3 SO 4 2- + 8 H 2 O

Во время флокуляции мягкое перемешивание увеличивает скорость столкновения частиц, а дестабилизированные частицы далее агрегируются и объединяются в более крупные осадки. На флокуляцию влияют несколько параметров, включая скорость перемешивания, интенсивность перемешивания и время перемешивания. Произведение интенсивности перемешивания и времени перемешивания используется для описания процессов флокуляции.

Приложения [ править ]

Химия поверхности [ править ]

В коллоидной химии флокуляция относится к процессу, при котором мелкие частицы собираются вместе в хлопья. Затем хлопья могут всплывать на поверхность жидкости (вспенивание), оседать на дно жидкости ( осаждение ) или легко отфильтровываться от жидкости. Флокуляция почвенных коллоидов тесно связана с качеством пресной воды. Высокая диспергируемость почвенных коллоидов не только непосредственно вызывает помутнение окружающей воды, но также вызывает эвтрофикацию из-за адсорбции питательных веществ в реках и озерах и даже на лодках под водой.

Физическая химия [ править ]

Для эмульсий флокуляция описывает кластеризацию отдельных диспергированных капель вместе, в результате чего отдельные капли не теряют своей идентичности. [5] Таким образом, флокуляция является начальной стадией, ведущей к дальнейшему старению эмульсии (коалесценция капель и окончательное разделение фаз). Флокуляция используется при обогащении минералов [6], но также может использоваться для определения физических свойств пищевых и фармацевтических продуктов. [7]

Гражданское строительство / науки о Земле [ править ]

В гражданском строительстве и в науках о Земле флокуляция - это состояние, при котором глины, полимеры или другие мелкие заряженные частицы прикрепляются и образуют хрупкую структуру , хлопья. В дисперсных глинистых суспензиях флокуляция происходит после прекращения механического перемешивания, и диспергированные пластинки глины спонтанно образуют хлопья из-за притяжения между отрицательными поверхностными зарядами и положительными краевыми зарядами.

Биология [ править ]

Смотрите также: флокуляция дрожжей § Процесс

Флокуляция используется в биотехнологии в сочетании с микрофильтрацией для повышения эффективности биологических кормов. Добавление синтетических флокулянтов в биореактор может увеличить средний размер частиц, делая микрофильтрацию более эффективной. Когда флокулянты не добавляются, образуются и накапливаются корки, что снижает жизнеспособность клеток. Положительно заряженные флокулянты работают лучше, чем отрицательно заряженные, поскольку клетки обычно заряжены отрицательно. [8]

Сырная промышленность [ править ]

Флокуляция широко используется для измерения процесса образования творога на начальных этапах производства сыра, чтобы определить, как долго творог должен застыть. [9] Реакция с участием мицелл сычужного фермента моделируется кинетикой Смолуховского . [9] Во время сычужного образования молока мицеллы могут сближаться друг с другом и флокулировать - процесс, который включает гидролиз молекул и макропептидов. [10]

Флокуляция также используется при очистке сточных вод от сыра . В основном используются три разных коагулянта: [11]

  • FeSO 4 ( сульфат железа (II) )
  • Al 2 (SO 4 ) 3 ( сульфат алюминия )
  • FeCl 3 ( хлорид железа (III) )

Пивоварение [ править ]

Основная статья: Флокуляция дрожжей

В пивоваренной промышленности флокуляция имеет другое значение. Это очень важный процесс ферментации при производстве пива, когда клетки образуют макроскопические хлопья. Эти хлопья заставляют дрожжи осаждаться или подниматься на вершину ферментации в конце ферментации. Впоследствии дрожжи можно собирать (собирать) с верхней части ( ферментация эля ) или с нижней части ( ферментация лагера ) ферментера, чтобы повторно использовать их для следующей ферментации.

Флокуляция дрожжей в первую очередь определяется концентрацией кальция, часто в диапазоне 50-100 частей на миллион. [12] Соли кальция могут быть добавлены, чтобы вызвать флокуляцию, или процесс можно обратить, удалив кальций, добавив фосфат для образования нерастворимого фосфата кальция, добавив избыток сульфата для образования нерастворимого сульфата кальция или добавив ЭДТА для хелатирования ионов кальция. Хотя это похоже на осаждение в коллоидных дисперсиях, механизмы разные. [13]

Процесс очистки воды [ править ]

Флокуляции и осаждения широко используются в очистке от питьевой воды , а также в очистке сточных вод , очистки ливневых вод и очистки промышленных потоков сточных вод. Типичные процессы очистки состоят из решеток, коагуляции, флокуляции, осаждения , гранулированной фильтрации и дезинфекции. [14]

Jar test [ править ]

Цель этого теста - выбрать типы коагулянта (квасцы), а также оценить оптимальную дозу, необходимую для удаления заряженных частиц, которые встречаются в сырой воде. Jar test - это эксперимент для понимания процессов коагуляции, флокуляции и седиментации (AWWA, 2011).

Аппарат для испытаний в сосуде состоит из шести стаканов периодического действия и оборудован лопастным миксером для каждого стакана. В стандартной практике испытание в сосуде включает быстрое перемешивание, за которым следует медленное перемешивание, а затем процесс осаждения.

Дефлокуляция [ править ]

Основная статья: Пептизация

Дефлокуляция - полная противоположность флокуляции, также иногда известной как пептизация . Силикат натрия (Na 2 SiO 3 ) является типичным примером. Как правило , в более высоких рН диапазонах в дополнение к низкой ионной силы растворов и доминирование одновалентных металлов катионов на коллоидные частицы могут быть диспергированы. [15] Добавка, предотвращающая образование хлопьев из коллоидов, называется дефлокулянтом. Для дефлокуляции, передаваемой через электростатические барьеры, эффективность дефлокулянта можно измерить с помощью дзета-потенциала.. Согласно Энциклопедическому словарю полимеров дефлокуляция - это « состояние или условие диспергирования твердого вещества в жидкости, в котором каждая твердая частица остается независимой и не связанной с соседними частицами (подобно эмульгатору ). Дефлокулированная суспензия показывает нулевой или очень низкий выход. значение". [15]

Дефлокуляция может быть проблемой на очистных сооружениях, поскольку она обычно вызывает проблемы осаждения ила и ухудшение качества сточных вод .

См. Также [ править ]

  • Альгакультура  - аквакультура, связанная с выращиванием водорослей.
  • Взаимодействие глины с водой  - различные прогрессивные взаимодействия между глинистыми минералами и водой.
  • Отложение (геология)  - геологический процесс, при котором осадки, почва и горные породы добавляются к рельефу или массиву суши.
  • Сила истощения
  • Теория DLVO  - Теоретическая модель агрегации водных дисперсий (стабильность коллоидов)
  • Буровой раствор , также известный как буровой раствор - вспомогательное средство для бурения скважин в земле.
  • Изоэлектрическая точка  - pH, при котором конкретная молекула или поверхность данного твердого тела не несет чистого электрического заряда.
  • Осветлитель ламельный  - Технологическое оборудование для очистки воды
  • Созревание Оствальда  - процесс, при котором мелкие кристаллы растворяются в растворе в пользу более крупных кристаллов.
  • Морская вода  - вода из моря или океана.
  • Уравнение коагуляции Смолуховского
  • Структура почвы
  • Синерезис (химия)

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Сломковский, Станислав; Alemán, José V .; Гилберт, Роберт Дж .; Гесс, Майкл; Хори, Казуюки; Джонс, Ричард Дж .; Кубиса, Пшемыслав; Мейзель, Ингрид; Морманн, Вернер; Пенчек, Станислав; Степто, Роберт FT (2011). «Терминология полимеров и процессов полимеризации в дисперсных системах (Рекомендации IUPAC 2011)» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 83 (12): 2229–2259. DOI : 10.1351 / PAC-REC-10-06-03 . S2CID  96812603 .
  2. ^ Ричард Дж. Джонс; Эдвард С. Уилкс; В. Вал Метаномски; Ярослав Каховец; Майкл Хесс; Роберт Степто; Тацуки Китаяма, ред. (2009). Сборник терминологии и номенклатуры полимеров (Рекомендации IUPAC 2008 г.) «Пурпурная книга» (2-е изд.). Издательство РСК. ISBN 978-0-85404-491-7.
  3. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « флокуляция ». DOI : 10,1351 / goldbook.F02429
  4. ^ Хаббард, Артур Т. (2004). Энциклопедия поверхностных и коллоидных наук . CRC Press. п. 4230. ISBN 978-0-8247-0759-0. Проверено 13 ноября 2007 .
  5. ^ Адамсон А. В. и Гаст А. П. (1997) «Физическая химия поверхностей», Джон Уайли и сыновья.
  6. ^ Исследование закономерностей селективной флокуляции углей синтетическими латексами / П.В. Сергеев, В.С. Билецкий // ICCS'97. 7–12 сентября 1997 г., Эссен, Германия. Т. 1. С. 503–506.
  7. ^ Fuhrmann, Филипп L .; Сала, Гвидо; Стигер, Маркус; Шолтен, Эльке (1 августа 2019 г.). «Кластеризация капель масла в эмульсиях масло / вода: контроль размера кластера и силы взаимодействия» . Food Research International . 122 : 537–547. DOI : 10.1016 / j.foodres.2019.04.027 . ISSN 0963-9969 . PMID 31229109 .  
  8. ^ Хан, Бинбин; Akeprathumchai, S .; Викрамасингх, SR; Цянь, X. (2003-07-01). «Флокуляция биологических клеток: эксперимент против теории». Журнал Айше . 49 (7): 1687–1701. DOI : 10.1002 / aic.690490709 . ISSN 1547-5905 . 
  9. ^ a b Фокс, Патрик Ф. (1999). Сыр Том 1: химия, физика и микробиология (2-е изд.). Гейтерсбург, Мэриленд : Aspen Publishers. С. 144–150. ISBN 978-0-8342-1378-4.
  10. ^ Фокс, Патрик Ф. (2004). Сыр - химия, физика и микробиология (3-е изд.). Эльзевир. п. 72. ISBN 978-0-12-263653-0.
  11. ^ Ривас, Хавьер; Prazeres, Ana R .; Карвалью, Фатима; Бельтран, Фернандо (14 июля 2010 г.). «Обработка сточных вод, содержащих сырную сыворотку: комбинированная коагуляция-флокуляция и аэробное биоразложение». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 58 (13): 7871–7877. DOI : 10.1021 / jf100602j . ISSN 0021-8561 . PMID 20557068 .  
  12. ^ Brungard, Мартин (20 февраля 2018). «Водное знание» . Bru'n Water .
  13. ^ Jin, YL .; Спирс, РА. (1999). «Флокуляция в Saccharomyces cerevisiae Food Res. Int». 31 : 421–440. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  14. ^ Беверли, Ричард П. (2014-04-17). «Мониторинг и оценка процесса очистки воды» . Knovel . Американская ассоциация водопроводных сооружений (AWWA) . Проверено 14 октября 2015 года .
  15. ^ a b Гуч, доктор Ян В., изд. (2007-01-01). «Дефлокуляция». Энциклопедический словарь полимеров . Springer Нью-Йорк. п. 265. DOI : 10.1007 / 978-0-387-30160-0_3313 . ISBN 978-0-387-31021-3.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Джон Грегори (2006), Частицы в воде: свойства и процессы , Тейлор и Фрэнсис, ISBN 1-58716-085-4 
  • Джон К. Криттенден, Р. Родс Трасселл, Дэвид У. Хэнд, Керри Дж. Хоу, Джордж Чобаноглоус (2012), Обработка воды MWH: принципы и дизайн, третье издание , John Wiley & Sons, ISBN 978-0-470-40539 -0