© 2014 by Yugochem Ltd. Created by Miko

Физико-химические основы процесса коагуляции

Основной причиной неприятного вкуса, цвета, запаха, а также мутности питьевой воды являются коллоидные частицы. Коллоидные частицы могут быть:

 

  • минеральными (осадочные породы, коллоидные глины, гидроокиси и соли металлов);

  • органическими (гуминовые и фульвиновые кислоты, образующиеся при разложении растительных и животных остатков, красители, поверхностно-активные вещества и пр.);

  • биологическими (микроорганизмы, включая бактерии, планктон, водоросли и вирусы).

 

Размер коллоидных частиц – менее 1 микрона в диаметре. Вследствие этого отношение их поверхности к массе становится настолько большим, что суммарный отрицательный электрический заряд на их поверхности вызывает взаимное отталкивание частиц. Электростатические силы отталкивания препятствуют самопроизвольному слиянию коллоидных частиц и образованию больших масс, легко удаляемых в процессе очистки. Для того чтобы нарушить агрегативную устойчивость такой системы в нее вводят специальные вещества – коагулянты.Коагуляция играет важную роль в процессах водоочистки для удаления взвешенных коллоидных частиц. Слово «коагуляция» происходит от латинского «coagulatio», что означает «свертывание, сгущение». Коагуляция – это «слипание» частиц коллоидной системы в результате их столкновения в процессе теплового (броуновского) движения, перемешивания или направленного перемещения во внешнем силовом поле. При этом образуются более крупные (вторичные) частицы, состоящие из скопления более мелких (первичных). Первичные частицы в таких скоплениях соединены силами межмолекулярного взаимодействия непосредственно или через прослойку окружающей (дисперсионной) среды. Коагуляция сопровождается прогрессирующим укрупнением частиц (увеличением размера и массы агрегатов) и уменьшением их числа в объёме дисперсионной среды – жидкости или газа.Коагулянты дестабилизируют коллоидную взвесь посредством двух различных механизмов:

 

 

 

  1. Нейтрализация заряда. Положительно заряженные коагулянты нейтрализуют отрицательный заряд, окружающий коллоидные частицы. Когда заряд вокруг каждой частицы нейтрализован, они постепенно сближаются, уменьшая свой эффективный радиус, становятся неустойчивыми и могут сталкиваться друг с другом.

  2. Химическое связывание. В этом случае образованию хлопьев способствует полимерная природа коагулянтов. Их длинные молекулярные цепочки подхватывают агломерированные частицы, образуют мостики от одной поверхности к другой, связывая отдельные хлопья в крупные, легко удаляемые массы.