14.Характеристика и условия применения основных коагулянтов.
Основные промышленные коагулянты:
- глинозем
Al2(SO4)3
и сернокислое
железо- железный купорос:
Al2(SO4)3*18H2O
FeSO4*7H2O
иногда хлорное железо –FeCl3*6H2O
Физико-химический процесс коагуляции достаточно сложен и часто стехиометрически труднозаписываем. Реакция коагуляции (если в воде достаточно солей карбонатной жесткости):
Al2(SO4)3+Ca(HCO3)2→Al(HCO3)2+CaSO4
FeSO4+Ca(HCO3)2→Fe(HCO3)2+CaSO4
FeCl+Ca(HCO3)2→Fe(HCO3)2+CaCl2
Бикарбонаты Al и Fe также неустойчивы и разлагаются:
Al(HCO3)2→CO2+Al(OH)3↓
Fe(HCO3)2→CO2+Fe(OH)3
Для образования хлопьев из двухвалентного сернокислого железа требуется более продолжительное время и реакции появления Fe(OH)2 очень способствует наличие кислорода в воде. Если карбонатная жесткость воды невелика, реакция образования хлопьев не будет протекать. Для этого воду подщелачивают известью, иногда едким натром, но тогда увеличивается солесодержание воды, засчет образования Na2SO4: Al2(SO4)3+NaOH→Al(OH3)↓+Na2SO4
FeCl3 +Ca(OH)2 →Fe(OH)3↓ +CaCl2
Применение коагулянта сернокислого Al ограничивается величиной PH обработанной воды (6.5-7.5). В более щелочной среде из-за амфотерных св-в Al может образоваться аллюмиат Na, следовательно при известковании в качестве коагулянта применяют сернокислое или хлорное Fe, при котором возможно колебание PH=4-10.
Если в осветлителе идет только процесс коагуляции , то рекомендуют добавлять флокулянты (ПАА), следовательно процесс увеличения хлопьев ускоряется.
Ткмпературу обрабатываемой воды в схемах с коагуляцией берут 20-25 градусов. Если присутствует и известкование, следовательно температура = 30-40 градусов. Причем очень важна стабильность подогрева воды. Поэтому количество коагулянта определяется экспериментально (меняется состав воды в источнике, темп-ра воды другая, период года,…). Обычно дозу сернокислого Al берут в пределах 0.5-1.2 мг-экв/л. Если воды не загрязнены стоками, мало взвеси и окисляемость невелика (мало органич. примесей) – коагулянта нужно меньше. Если только за счет коагуляции и даже флотации не достигается необходимый результат, ведут хлорирование воды. Доза хлора обычно 5-20 мг/л, но остаточное содержание хлора после механич. фильтров не должн. превышать 10мг/л. Коагулянт вводят в зону контактной среды. До ввода флокулянта необходимо выдержать время (1-3 мин.) после ввода коагулянта.
15.Электрокоагуляция.
Те же гидроокиси Ме (полученные при коагуляции) могут быть получены и электрохимическим растворением Ме. Если в воду поместить 2 пластины из Al или Fe (электроды) и подать на них напряжение постоянного тока, то анод будет растворяться с переходом в воду Al3+(Fe2+)На катоде происходит восстановление: H++e→H2(пузырек водорода). Это приводит к дополнительной диссоциации воды, следов. к дополнительному образованию OH-. Т.к в воде имеется растворенный кислород, то идут реакции:H2O+O2+4e→4OH-
. Ионы ОН будут взаимодействовать с ионами Al и Fe и будут давать гидроокиси этих Ме (в осадок), причем Fe(OH)2 легче, чем при коагуляции переходит :Fe(OH)2+H20+O2→Fe(OH)3.
Т.е те же самые гидроокиси получаются без введения в воду дополнительных реагентов (деньги !). Обычно на практике электрокоагулянты это емкости с набора металлич. пластин между которыми протекает вода, а на них подается напряжение.
2 способа подключения пластин к электродам:
- монополярный (когда пластины группой подключаются к одному источнику- аноду)
- биполярный (питание подключается только к 2 крайним точкам)
В этом случае общее падение напряжения складывается из суммы падения напряжения еа отрицательных ячейках.