Coagulatie en Flocculatie. Flocculatie in waterbehandeling

We zijn ons er terdege van bewust dat water essentieel is voor het in stand houden van het leven op onze planeet en essentieel is voor de ontwikkeling van de samenleving. Echter, zoals weergegeven in de tekst “Soorten watervervuiling”, wordt deze waterbron op verschillende manieren besmet, waardoor ziekten zoals cholera en tyfus kunnen worden overgedragen.

Ongeacht hun oorsprong, of ze nu uit rivieren, meren en dammen komen, of uit ondergrondse grondwaterstanden, al deze waterbronnen zijn gevoelig voor vervuiling. Daarom gaat het water uit deze bronnen, voordat het naar onze huizen wordt gestuurd, eerst door de Waterzuiveringsinstallaties (ETA's).

Het is de moeite waard om het verschil tussen de ETA's en de ETE's (rioolwaterzuiveringsinstallaties). Zoals vermeld in de ETA's is de uitgevoerde behandeling het in de natuur aangetroffen zoete water dat organische resten, opgeloste zouten, zware metalen, zwevende deeltjes en micro-organismen bevat. Deze behandelde wateren worden naar huizen, industrieën en andere instellingen gestuurd om te worden geconsumeerd. In de ETE's is de uitgevoerde behandeling huishoudelijk en industrieel afvalwater, en na behandeling kan dit water worden opnieuw geïntroduceerd in rivieren en meren zonder grote milieu-impact te veroorzaken, zoals het zou zijn als het direct zou worden gedumpt zonder de behandeling.

Een van de stappen in het waterzuiveringsproces bij de ETA's betreft het: coagulatie en de uitvlokking. In deze wateren die zullen worden behandeld, bevinden zich onzuiverheden waarvan de deeltjes colloïdaal zijn, dat wil zeggen dat ze een gemiddelde diameter hebben tussen 1 en 1000 nm. Omdat ze klein zijn, bezinken ze niet (ze bezinken niet op de bodem van de container) onder invloed van de zwaartekracht.

Daarom is het noodzakelijk om aan het water toe te voegen chemische stollingsmiddelen. Over het algemeen is hier in Brazilië het gebruikte stollingsmiddel de aluminiumsulfaat (Al₂(ENKEL EN ALLEEN₄)₃). Maar er zijn andere chemische middelen die met dezelfde functie kunnen worden gebruikt, zoals: ijzer(III)zouten of toch organische polymeren. Deze coagulanten zijn onoplosbaar in water en genereren positieve ionen (kationen) die negatief geladen onzuiverheden in het water aantrekken.

Chemisch kunnen we het als volgt verklaren: aluminiumsulfaat genereert de volgende ionen in water:

Al₂(ENKEL EN ALLEEN₄)₃ → 2 Al³⁺ + 3 SO₄^2-

Niet stoppen nu... Er is meer na de reclame ;)

Een kleiner deel van Al-kationen³⁺ neutraliseert de negatieve ladingen van de onzuiverheden die in het water aanwezig zijn, en de meeste van hen interageren met de hydroxylionen (OH^-) uit water, waarbij aluminiumhydroxide wordt gevormd:

Al₂(ENKEL EN ALLEEN₄)₃ + 6 H₂O → 2 Al(OH)₃ +6 H⁺ + 3 SO₄^2-

Dit aluminiumhydroxide is een positief geladen colloïde die negatief geladen colloïdale onzuiverheden in het water neutraliseert. Merk op dat er een overschot is van H⁺, waardoor het medium zuur wordt en de vorming van aluminiumhydroxide kan worden voorkomen. Daarom wordt met het coagulatiemiddel ook een verbinding toegevoegd die de pH (alkaliteit) van het medium verhoogt, zoals calciumhydroxidebasen (Ca (OH)₂) en natriumhydroxide (NaOH), of een basisch zout zoals natriumcarbonaat (Na₂CO₃), bekend als een frisdrank.

Dus, de vervuilende deeltjes worden gedestabiliseerd en agglutineren, wat hun depositie of agglomeratie tot vlokken vergemakkelijkt. We kunnen dan zeggen dat coagulatie een chemisch proces is dat wordt gebruikt om colloïdale deeltjes te destabiliseren.

In het volgende en aanvullende deel, genaamd uitvlokking, wordt het water gedurende ongeveer 30 seconden krachtig geschud door een mechanische roerder, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding, om de dispersie van het coagulatiemiddel te vergroten. Daarna wordt het systeem langzaam geroerd, waardoor het contact tussen de deeltjes mogelijk wordt.

Mechanische roerder gebruikt in waterflocculatie

Deze gevormde vlokken worden vervolgens doorgestuurd naar een andere behandelingsfase, namelijk sedimentatie en decantatie, waar ze op de bodem van de tanks bezinken en worden verzameld. De tekst

Scheiding van mengsels door decanteren laat zien waar dit fysieke proces over gaat.

Het coagulatie-/flocculatieproces wordt beschouwd als een soort tertiaire afvalwaterbehandeling, omdat het gebruik maakt van fysisch-chemische technieken om specifieke verontreinigende stoffen te verwijderen. Helaas is dit een technologie om verontreinigende stoffen van water naar een andere plaats over te brengen, omdat ze worden omgezet in vast afval, maar de vervuiling wordt niet vernietigd.

Door Jennifer Fogaça
Afgestudeerd in scheikunde

Wil je naar deze tekst verwijzen in een school- of academisch werk? Kijken:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Coagulatie en Flocculatie"; Braziliaanse School. Beschikbaar in: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/coagulacao-floculacao.htm. Betreden op 27 juni 2021.