Відповідь на питання 10

Більша частина зважених речовин, що містяться в неочищених стічних водах, складається з дуже дрібних, надзвичайно дисперсних твердих часток, значною мірою колоїдних. Через малі розміри вони не піддаються осадженню, флотації і фільтрації, тому виникає необхідність попередньо піддавати їх коагуляції.

Коагуляція відіграє важливу роль в процесах водоочищення для видалення зважених колоїдних часток, які можуть надавати воді, особливо питній, неприємні смак, запах або каламутність. Колоїдні часки присутні практично в будь – якій неочищеній воді. Вони можуть бути:

Види колоїдних частинок

Мінеральні колоїдні частинки	Осадочні породи, колоїдні глини, гідрооксиди і солі металів
Органічні колоїдні частинки	Гумінові і фульвокислоти, що утворюються при розкладанні рослинних і тваринних решток, барвники, поверхнево – активні речовини
Біологічні колоїдні частинки	Мікроорганізми (як хвороботворні, так і не хвороботворні), включаючи бактерії, планктон, водорості і віруси

Проте, яким би не було їх походження, ці колоїдні частки дуже малі – менше 1 мікрона в діаметрі. Внаслідок цього відношення їх поверхні до маси стає настільки великим, що сумарний від’ємний електричний заряд на їх поверхні викликає взаємне відштовхування часток, а електростатичні сили відштовхування перешкоджають самовільному зливанню колоїдних частинок і утворенню великих мас, які б могли легко видалятися в процесі очищення.

Термін коагуляція походить від латинського “coagulare”, що означає “збирати разом”. Коагуляція являє собою комплекс хімічних і фізичних взаємодій між від’ємно зарядженими колоїдними частинками і катіонами (позитивно зарядженими хімічними реагентами). Вона використовує різні сили відштовхування і притягання, які забезпечують стійкість або, навпаки, нестійкість дисперсної системи, а саме:

• сили електростатичного відштовхування;

• броунівський рух;

• сили притягання Ван дер Ваальса;

• силу всесвітнього тяжіння.

Коагуляція дестабілізує дисперсну систему за допомогою двох різних механізмів:

• нейтралізації заряду:

• хімічного зв’язування.

Із цих двох процесів найбільш важлива роль належить нейтралізації заряду.

Низькомолекулярні неорганічні або органічні електроліти, що спричиняють агрегацію часточок, називають коагуляторами. Як коагулятори можна використовувати коагулянти і флокулянти. Коагулянти – це солі, що гідролізуються, наприклад, сульфати або галоген іди багатозарядних катіонів, переважно алюмінію і феруму, рідше титану та інших металів. Неорганічні коагулянти застосовувались до появи синтетичних органічних полімерів. З появою цих речовин їх почали застосовувати спочатку як добавки до неорганічних коагулянтів для більш інтенсивного утворення пластівців, а сьогодні ці полімери використовують як основні коагулянти, повністю або частково замінюючи ними неорганічні.

Весь процес прояснення води за допомогою коагуляції умовно можна поділити на декілька етапів.

• І-й етап – гідроліз коагулянту після введення в очищувачу воду з утворенням міцел і подальшим їх агрегатуванням у більші кулясті часточки золю (~ 10 – 100 нм) – стадія прихованої коагуляції;

• ІІ – й етап – побудова ланцюгових структур і утворення величезної кількості найдрібніших пластівців, що агрегатуються в більші;

• ІІІ – й етап пластівці досягнувши певних розмірів осідають під дією сили гравітації – стадія седиментації.

Насправді ці етапи не йдуть чітко один за одним, а перекриваються, ускладнюючи процес прояснення води.

На ефективність проходження процесу коагуляції впливають наступні чинники:

• концентрація електроліту – чим вона більша, тим швидше відбувається коагуляція;

• дисперсність системи – у полідисперсних системах коагуляція проходить швидше, ніж у монодисперсних;

• температура і рН стічних вод;

• форма колоїдних частинок, розміри і щільність пластівців.