Технологии

Анионные, катионные и неионные флокулянты в процессах флокуляции

2 декабря 2013

Автор статьи: Ирина Гудилина

Флокуляция, флокуляторы и флокулянты

Как известно, процесс флокуляции представляет собой слипание мельчайших частиц загрязнений, находящихся в сточной воде во взвешенном состоянии, с образованием больших пространственных сгустков хлопьевидной формы, называемых флоккулами.

1. Флоккулы достаточно легко отделить от стоков.

2. Для запуска процесса флокуляции применяют химические реагенты, называемые флокулянтами.

3. Оборудование, в котором проистекают данные процессы называют флокуляторами.

Флокулянты - это соединения природного или синтетического происхождения, которые нарушают стабильность коллоидного раствора с частицами загрязнений. В стабильном равновесном состоянии частицы загрязнений присутствуют в жидкой фазе не сталкиваясь и никак не взаимодействуя между собой. Добавление флокулянта приводит к нарушению данного равновесия - частицы под действием заряда начинают сталкиваться между собой и притягиваться к молекулам флокулянта, образуя флоккулы.

Дополнительно, молекулы флокулянта образуют между собой физико - химические связи, улучшая процесс образования флоккул. Достаточно длинные цепочки атомов образуют только два химических элемента, углерод и кремний. По этой причине в качестве флокулянтов используются, в основном, органические вещества природного или искусственного происхождения. Из неорганических соединений практическое применение нашла только кремниевая кислота.

Флокулянты и коагулянты

Главной отличительной чертой флокулянтов от коагулянтов является именно длина молекулы.

Полимерные флокулянты или полимеры, состоят из цепочек атомов углерода зигзагообразной формы и делятся на группы по их заряду. Разновидность этих групп определяет принадлежность полимера к двум основным группам:

нейтральные (неионные)
и имеющие заряд.

Вторая группа подразделяется , в свою очередь, на

катионные,
анионные
и катионно-анионные,

то есть имеющих отрицательный, положительный и отрицательно-положительный заряды осаждающих полимеров.

Неионные флокулянты

Принцип действия неионных флокулянтов, относящихся к нейтральному классу, состоит в образовании связей между молекулами полимера и поверхностью взвешенных частиц загрязнений. Суть процесса состоит в том, что между атомами водорода молекулы полимера и атомами кислорода, азота или какими-либо другими, находящимися на взвешенных частицах загрязнений, образуются водородные связи.

Они являются более слабыми, чем обычная химическая ковалентная связь, но за счет их количества достаточно прочно удерживают молекулы полимера с взвешенными частицами загрязнений. Модель этого взаимодействия можно представить себе в виде бусин, приклеенных к тонкой леске, где роль лески исполняет длинная молекула полимера, а роль бусин – частицы загрязнений взвешенного коллоидного раствора.

Клей в данном случае – это водородные связи между частицами и молекулами полимера, а также между молекулами флокулянта. К таким флокулянтам относятся поливиниловый спирт и полиоксиэтилен, хорошо растворяющиеся в воде, а также полиакриламид.

Получить консультацию специалиста Консультация

Анионные флокулянты

Флокулянты анионного типа за счет имеющегося у них заряда усиливают действие водородных связей. Это происходит за счет дополнительного взаимодействия анионов флокулянта, имеющих отрицательный заряд, с катионами, находящимися на поверхности частиц загрязнений, имеющих положительный заряд с образованием дополнительной химической связи. В нашем примере представьте себе добавления скоб, дополнительно скрепляющих бусинки и леску.

В эту группу флокулянтов входят полиакрилат и полиметаакрилат натрия, и другие органические соединения, состоящие из простых катионов натрия, калия, или аммония и полимерных кислотных остатков. Так же к ним относится и гидролизованный полиакриламид, изначально относящийся к нейтральному типу. При щелочном гидролизе, то есть частичном распаде он превращается в акрилат натрия, приобретая все качества анионного флокулянта.

Катионные флокулянты

Катионные флокулянты также образуют дополнительные химические связи, но теперь уже между положительно заряженными катионами полимера и отрицательными анионами на поверхности частиц загрязнений. Помимо образования дополнительных связей, положительно заряженные катионы нейтрализуют отрицательный заряд взвешенных частиц, отталкивающий их друг от друга, что еще больше активизирует процесс их объединения с образованием флоккул.

То есть, в нашей модели с бусинками надо представить, что дополнительно к скобкам, сами бусинки при столкновении прилипают друг к другу. Представителями такого класса флокулянтов являются многие эфиры, а так же органические соединения, имеющие в составе простые анионы хлора или кислотные остатки серной и уксусной кислот в сочетании с полимерными катионами, такими, как полиакриламид.

Катионно-анионные флокулянты

Катионно-анионные флокулянты являются амфотерными, то есть проявляют катионные, анионные или нейтральные свойства в зависимости от рН< среды.

В кислотной они ведут себя как катионные, в щелочной - как анионные.
Нейтральными, соответственно, они становятся в равновесной среде.

Яркими их представителями являются белковые соединения.

Подбор флокулянтов

Успешное применение и подбор того, или иного флокулянта зависит от сочетания многих факторов.

В этот перечень входят:

свойства взвешенных частиц коллоидного раствора,
их заряд,
значение рН сточной воды,
степень и значение поверхностного заряда,
и прочие факторы.

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.