Koagulaatio ja flokkulointi. Flokkulointi vedenkäsittelyssä

Tiedämme hyvin, että vesi on välttämätöntä planeettamme elämän ylläpitämiselle ja välttämätöntä yhteiskunnan kehitykselle. Kuten kuitenkin tekstistäVeden pilaantumisen tyypit”, Tämä vesivarasto saastuu monin tavoin, mikä voi levittää sairauksia, kuten koleraa ja lavantautia.

Kaikki nämä vesilähteet ovat alttiita pilaantumiselle riippumatta siitä, ovatko ne peräisin jokista, järvistä ja patoista tai maanalaisista vesistöistä. Siksi, ennen kuin ne lähetetään kotiimme, näiden lähteiden vesi kulkee ensin Vedenkäsittelylaitokset (ETA).

On syytä korostaa eroa ETAs ja ETE (jätevedenpuhdistamot). Kuten todettiin, ETA: ssa suoritettu käsittely on luonnossa esiintyvää makeaa vettä, joka sisältää orgaanisia tähteitä, liuenneita suoloja, raskasmetalleja, suspendoituneita hiukkasia ja mikro-organismeja. Nämä puhdistetut vedet lähetetään kulutettaviksi koteihin, teollisuuteen ja muihin laitoksiin. ETE: ssä suoritettu käsittely on asuin- ja teollisuusjätevettä, ja käsittelyn jälkeen tämä vesi voi olla tuodaan jälleen jokiin ja järviin aiheuttamatta suuria ympäristövaikutuksia, kuin jos se kaadetaan suoraan ilman vesistöä hoitoon.

Yksi ETA: n vedenkäsittelyprosessin vaiheista sisältää hyytymistä ja flokkulointi. Näissä käsiteltävissä vesissä on epäpuhtauksia, joiden hiukkaset ovat kolloidisia, toisin sanoen niiden keskimääräinen halkaisija on välillä 1 - 1000 nm. Koska ne ovat pieniä, ne eivät laskeudu (eivät laskeudu astian pohjalle) painovoiman vaikutuksesta.

Siksi on tarpeen lisätä veteen kemialliset koagulantit. Yleensä täällä Brasiliassa käytetty koagulantti on alumiinisulfaatti (Al₂(VAIN₄)₃). Mutta on olemassa muita kemiallisia aineita, joita voidaan käyttää samalla toiminnalla, kuten rauta (III) suolat tai vielä orgaaniset polymeerit. Nämä koagulantit ovat veteen liukenemattomia ja tuottavat positiivisia ioneja (kationeja), jotka houkuttelevat negatiivisesti varautuneita epäpuhtauksia veteen.

Kemiallisesti voimme selittää sen näin: alumiinisulfaatti tuottaa seuraavat ionit vedessä:

Al₂(VAIN₄)₃ → 2 Al³⁺ + 3 SO₄^2-

Älä lopeta nyt... Mainonnan jälkeen on enemmän;)

Pienempi osa Al-kationeista³⁺ neutraloi vedessä olevien epäpuhtauksien negatiiviset varaukset ja suurin osa niistä on vuorovaikutuksessa hydroksyyli-ionien (OH^-) vedestä muodostaen alumiinihydroksidia:

Al₂(VAIN₄)₃ + 6 H₂O → 2 Al (OH)₃ +6 H⁺ + 3 SO₄^2-

Tämä alumiinihydroksidi on positiivisesti varautunut kolloidi, joka neutraloi negatiivisesti varautuneet kolloidiset epäpuhtaudet vedessä. Huomaa, että H: ta on liikaa⁺, joka tekee väliaineesta hapan ja voi estää alumiinihydroksidin muodostumisen. Siksi koagulantin kanssa veteen lisätään jotakin väliaineen pH: ta (emäksisyyttä) nostavaa yhdistettä, kuten kalsiumhydroksidiemäkset (Ca (OH)₂) ja natriumhydroksidi (NaOH) tai emäksinen suola, kuten natriumkarbonaatti (Na₂CO₃), joka tunnetaan soodana.

Täten, saastuttavat hiukkaset destabiloituvat ja käyvät läpi agglutinaation, mikä helpottaa niiden kerrostumista tai agglomeroitumista hiutaleiksi. Voimme sitten sanoa, että hyytyminen on kemiallinen prosessi, jota käytetään kolloidisten hiukkasten epävakauttamiseen.

Seuraavassa ja täydentävässä osassa, nimeltään flokkulointi, vettä ravistetaan voimakkaasti noin 30 sekunnin ajan mekaanisella sekoittimella, kuten alla olevassa kuvassa on esitetty, koagulantin leviämisen lisäämiseksi. Sen jälkeen järjestelmää sekoitetaan hitaasti, jolloin hiukkaset pääsevät kosketuksiin.

Mekaaninen sekoitin, jota käytetään veden flokkulointiin

Nämä muodostuneet hiutaleet siirretään sitten toiseen käsittelyvaiheeseen, joka on sedimentaatio ja dekantointi, jossa ne asettuvat säiliöiden pohjalle ja kerätään. Teksti

Seosten erottaminen dekantoimalla osoittaa, mistä tässä fyysisessä prosessissa on kyse.

Koagulaatio- / flokkulointiprosessia pidetään eräänlaisena tertiäärisenä jätevedenpuhdistuksena, koska siinä käytetään fysikaalis-kemiallisia tekniikoita tiettyjen epäpuhtauksien poistamiseksi. Valitettavasti tämä on tekniikka epäpuhtauksien siirtämiseksi vedestä toiseen paikkaan, koska ne muuttuvat kiinteäksi jätteeksi, mutta pilaantumista ei tuhota.

Kirjailija: Jennifer Fogaça
Valmistunut kemian alalta

Haluatko viitata tähän tekstiin koulussa tai akateemisessa työssä? Katso:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Hyytyminen ja flokkulointi"; Brasilian koulu. Saatavilla: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/coagulacao-floculacao.htm. Pääsy 27. kesäkuuta 2021.