Coagulazione e flocculazione. Flocculazione nel trattamento delle acque

Sappiamo bene che l'acqua è essenziale per il mantenimento della vita sul nostro pianeta ed è essenziale per lo sviluppo della società. Tuttavia, come si evince dal testo “Tipi di inquinamento dell'acqua”, questa risorsa idrica viene contaminata in diversi modi, che possono trasmettere malattie come il colera e il tifo.

Indipendentemente dalla loro origine, che provengano da fiumi, laghi e dighe, o da falde acquifere sotterranee, tutte queste fonti d'acqua sono soggette a inquinamento. Ecco perché, prima di essere inviata alle nostre case, l'acqua di queste sorgenti passa prima attraverso il Impianti di trattamento delle acque (ETA).

Vale la pena sottolineare la differenza tra il ETA e il ETE (impianti di trattamento delle acque reflue). Come affermato, negli ETA, il trattamento effettuato è l'acqua dolce presente in natura che contiene residui organici, sali disciolti, metalli pesanti, particelle sospese e microrganismi. Queste acque trattate vengono inviate alle abitazioni, alle industrie e ad altri stabilimenti per essere consumate. Negli ETE, il trattamento effettuato è quello dei liquami residenziali e industriali e, dopo essere stati trattati, quest'acqua può essere reintrodotto nei fiumi e nei laghi senza causare un grande impatto ambientale come farebbe se fosse scaricato direttamente senza il trattamento.

Una delle fasi del processo di trattamento delle acque presso gli ETA prevede il coagulazione e il flocculazione. In queste acque che verranno trattate sono presenti impurità le cui particelle sono colloidali, cioè hanno un diametro medio compreso tra 1 e 1000 nm. Poiché sono piccoli, non si depositano (non si depositano sul fondo del contenitore) sotto l'azione della gravità.

Pertanto, è necessario aggiungere all'acqua coagulanti chimici. Generalmente, qui in Brasile, il coagulante utilizzato è il solfato di alluminio (Al₂(SOLO₄)₃). Ma ci sono altri agenti chimici che possono essere usati con questa stessa funzione, come sali di ferro(III) o ancora polimeri organici. Questi coagulanti sono insolubili in acqua e generano ioni positivi (cationi) che attraggono le impurità caricate negativamente nell'acqua.

Chimicamente, possiamo spiegarlo in questo modo: il solfato di alluminio genera i seguenti ioni nell'acqua:

Al₂(SOLO₄)₃ → 2 Al³⁺ + 3 SO₄^2-

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Una parte più piccola di cationi Al³⁺ neutralizza le cariche negative delle impurità presenti nell'acqua, e la maggior parte di esse interagisce con gli ioni ossidrile (OH^-) dall'acqua, formando idrossido di alluminio:

Al₂(SOLO₄)₃ + 6 H₂O → 2 Al(OH)₃ +6 H⁺ + 3 SO₄^2-

Questo idrossido di alluminio è un colloide caricato positivamente che neutralizza le impurità colloidali caricate negativamente nell'acqua. Si noti che c'è un eccesso di H⁺, che rende il mezzo acido e può prevenire la formazione di idrossido di alluminio. Pertanto, con il coagulante, all'acqua viene aggiunto anche un composto che aumenta il pH (alcalinità) del mezzo, come le basi di idrossido di calcio (Ca (OH)₂) e idrossido di sodio (NaOH), o un sale basico come il carbonato di sodio (Na₂CO₃), noto come soda.

Così, le particelle inquinanti vengono destabilizzate e agglutinate, il che ne facilita la deposizione o l'agglomerazione in flocculi. Possiamo dire quindi che la coagulazione è un processo chimico utilizzato per destabilizzare le particelle colloidali.

Nella parte successiva e complementare, chiamata flocculazione, l'acqua viene agitata energicamente per circa 30 secondi da un agitatore meccanico, come mostrato nella figura sottostante, per aumentare la dispersione del coagulante. Successivamente, il sistema viene agitato lentamente, consentendo il contatto tra le particelle.

Agitatore meccanico utilizzato nella flocculazione dell'acqua

Questi flocculi formati vengono poi avviati ad un'altra fase di trattamento, che è la sedimentazione e la decantazione, dove si depositano sul fondo delle vasche e vengono raccolti. Il testo

Separazione di miscele per decantazione mostra di cosa tratta questo processo fisico.

Il processo di coagulazione/flocculazione è considerato un tipo di trattamento terziario delle acque reflue, poiché utilizza tecniche fisico-chimiche per rimuovere specifici inquinanti. Sfortunatamente, questa è una tecnologia per trasferire gli inquinanti dall'acqua in un altro luogo, poiché vengono trasformati in rifiuti solidi, ma l'inquinamento non viene distrutto.

di Jennifer Fogaça
Laureato in Chimica

Vorresti fare riferimento a questo testo in un lavoro scolastico o accademico? Guarda:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Coagulazione e flocculazione"; Scuola Brasile. Disponibile in: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/coagulacao-floculacao.htm. Consultato il 27 giugno 2021.