Влияние различных факторов на процессы флокуляции

На скорость и эффективность процесса флокуляции существенное влияние оказывают многие факторы: концентрация частиц и свойства их поверхности, растворенные в воде примеси, перемешивание, последовательность введения коагулянтов и флокулянтов и др.

Частицы твердой фазы.

Расход флокулянта зависит от суммарной удельной поверхности частиц дисперсной фазы. При неизменном размере частиц сохраняется пропорциональная зависимость между оптимальной дохой флокулянта и концентрацией твердых частиц. Опыты с глинистыми и латексными частицами разной степени дисперсности показали, что оптимальная доза флокулянта обратно пропорциональна квадрату радиуса частиц. Значительное возрастание сте6ппени дисперсности обуславливает увеличение стерических затруднений, снижающих эффективность флокуляции.

Растворенные в воде примеси.

Имеющиеся данные показывают, что в присутствии гидроксидов кальция и магния процесс флокуляции полиакриламидом активизируется. Хлорид калия и кальция, а также карбонат калия практически не влияют на процесс флокуляции. Большое содержание (более 1-4 г/л) таких солей, как Na2CO3, K2SO4, Na2HPO4, Fe(NH4)(SO4)2*12H2O, Na2SO3, NaOH, Ca(NO3)2, резко ухудшает процесс флокуляции полиакриламидом.

По-видимому, органические вещества, адсорбируясь на частицах дисперсной фазы влияют на сорбцию макромолекул флокулянта. Например, установлено, что этиловый спирт и керосин оказывают отрицательное влияние на процессы хлопьеобразования.

В настоящее время не имеется данных, позволяющих прогнозировать влияние различных органических примесей сточных вод на процессы флокуляции.

Перемешивание.

Эффективность процесса флокуляции, размер и плотность образующихся хлопьев в большой степени зависят от интенсивности и продолжительности перемешивания. Интенсивное перемешивание сокращает время достижения адсорбционного равновесия, н при этом уменьшается количество адсорбированного флокулянта, а также разрушается часть образующихся при флокуляции агрегатов. Размер устойчивых хлопьев, определенный Ла Мером из условия, что скорости их образования и разрушения равны, определяется уравнением

R=Kn2Q2(1-Q)2

где К – коэффициент; n - число частиц в единице объема жидкости; Q - часть поверхности частиц, занятой адсорбированными молекулами флокулянта; (1-Q) - свободная поверхность.

Из уравнения следует, что размер устойчивых хлопьев зависит от доли поверхности частиц Q, занятой макромолекулами флокулянта. С увеличением Q размер устойчивых хлопьев возрастает и при некоторых оптимальных дозах флокулянта достигает максимального значения.

Изменение структуры хлопьев при перемешивании происходит вследствие: а) более равномерного распределения макромолекул флокулянта, прикрепления большого числа подвижных сегментов к большему числу частиц; б) адсорбции свободных сегментов на тех же частицах и сокращения длины полимерных мостиков; в) разрушения агрегатов с укороченными мостиками с последующей адсорбцией макромолекул на освободившейся поверхности частиц.

Очевидно, что в начальный момент перемешивания большее значение имеет первый процесс, в результате которого образуются относительно крупные хлопья. При последующем перемешивании доминируют второй и третий процессы. Это подтвердили экспериментальные исследования, показавшие, что с увеличением среднего градиента скорости G происходит сначала увеличение, затем уменьшение размера хлопьев.

Показано также, что прибавление небольшого количества флокулянтов резко увеличивает прочность хлопьев, которая оценивалась по величине градиента скорости, необходимого для полного разрушения хлопьев.

Количество и молекулярная масса флокулянта.

При оптимальном количестве добавленного флокулянта образуется не связанные между собой агрегаты, способные к быстрому осаждению. При очень малых и больших количествах полимера может наблюдаться не флокуляция, а, наоборот, стабилизация дисперсной системы. При избыточном количестве флокулянта в воде может также образоваться густая сетка ассоциированных молекул полимера, препятствующая сближению и агрегации частиц суспензии.

Немного больше об экологии

Озоновые дыры. Экологические проблемы человечества
“Можно, пожалуй, сказать, что назначение человека как бы заключается в том, чтобы уничтожить свой род, предварительно сделав земной шар непригодным для обитания”. Ж.Б.Ламарк. С возникновением человеческой цивилизации появился новый фак ...

Химия окружающей среды
В окружающей среде все элементы имеют естес ...