Коагуляция воды, ее виды, условия проведения и гигиеническое значение
Коагуляцией называется процесс укрупнения, агрегации коллоидных и тонкодисперсных примесей воды вследствие их взаимного слипания под действием сил молекулярного притяжения.
Коагуляция примесей воды позволяет ускорить осветление и обесцвечивание. Коагуляция происходит под влиянием химических реагентов - коагулянтов, которые либо нарушают агрегативную устойчивость примесей воды, либо образуют коллоиды, сорбирующие примеси воды. В качестве коагулянтов чаще всего используют соли алюминия или железа.
В практике водоподготовки известны два вида коагуляции — коагуляция в толще зернистой загрузки фильтра (контактная коагуляция) и коагуляция, происходящая в камерах хлопьеобразования (коагуляция в свободном объеме).
Механизм контактной коагуляции — нарушение агрегативной устойчивости коллоидных примесей воды в результате устранения или снижения до очень малых значений заряда мицеллы. При добавлении к обрабатываемой воде коагулянта, например сульфата алюминия, происходит его гидролиз с образованием трехвалентного иона алюминия:
A12(S04)3+ 6Н20 = 2AF + 3S042+ 6Н++ 60Нˉ.
Ионы алюминия нейтрализуют заряд коллоидных частиц примесей воды и тем самым нарушают их агрегативную устойчивость. Лишенные устойчивости коллоидные частицы, проходя с потоком воды через фильтр (контактный осветлитель), адсорбируются на поверхности частиц зернистой загрузки фильтра под влиянием сил межмолекулярного взаимодействия. Это приводит к осветлению и обесцвечиванию воды.
Механизм коагуляции в свободном объеме имеет иной характер. Так же как и при контактной коагуляции, введение в обрабатываемую воду сульфата алюминия обусловливает нейтрализацию заряда природных коллоидов воды и снижение их агрегативной устойчивости. Этот процесс протекает очень быстро и заканчивается при установлении равновесия между катионами коагулянта и мицеллами природных коллоидов. После этого начинается образование гидроксида алюминия как в результате гидролиза:
А1 2(S04)3+ 6Н20 = 2А1(ОН)з + 3H2S04,
так и путем взаимодействия коагулянта с присутствующими в воде карбонатами и бикарбонатами (резервная щелочность воды):
A12(S04)j+ЗСа(НС03)2= 2А1(ОН)з+ 3CaS04+ 6С02.
Гидроксид алюминия имеет коллоидную структуру (золь), вследствие чего обладает развитой поверхностью, сорбирующей примеси воды, в том числе природные коллоиды, потерявшие агрегативную устойчивость.
Гидролиз коагулянта является обратимой реакцией, и на его полноту влияет активная реакция воды. Понижение pH подавляет гидролиз солей слабых оснований, каким является сульфат алюминия. При повышении pH образуется отрицательно заряженный алюминат- ион [А 102], не приводящий к коагуляции. Приемлемое для гидролиза значение pH 4,3-7,6, оптимальное - 5,5-6,5.
На эффективность коагуляции влияют также количество грубой взвеси, частицы которой служат своеобразными «ядрами коагуляции», интенсивность перемешивания, температура воды.
Очевидно, что для вод различного состава нужны разные дозы коагулянта. Предварительный расчет оптимальной дозы производят с учетом щелочности и цветности обрабатываемой воды. Однако сложность физико-химических процессов, приводящих к коагуляции, заставляет уточнять предварительно рассчитанную дозу опытным путем.
Для ускорения коагуляции и интенсификации работы очистных сооружений применяют так называемые флоккулянты — высокомолекулярные синтетические соединения.
Дата добавления: 2015-02-06 | Просмотры: 1313 | Нарушение авторских прав
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 |
|