Флокулянт_для_очистки_сточных_вод

Флокулянт_для_очистки_сточных_вод

Очистка воды с помощью флокулянтов: их применение, основные отличия и преимущества использования

Экологические проблемы окружающей среды с каждым годом ухудшают состояние питьевой воды. Стоки, природные осадки и промышленная деятельность делают воду непригодной не только для питья, но и для бытовых целей. Совершенствование методов очистки воды стало необходимостью.

На пике своей популярности находятся высокомолекулярные флокулянты, масштабы применения которых достигаются их малым расходом, высокой эффективностью и отсутствием коррозионного влияния на трубопровод. Рассмотрим основные виды флокулянтов: в чем их отличия, где применять и на какие бренды стоит обращать внимание.

Что это за вещество и какие виды бывают?

Флокулянты – специальные вещества полимерного состава, которые в результате тепловой, механической либо электролитической реакций способствуют выпадению мелких плавающих частиц в рыхлый хлопьевидный осадок.

Одним словом, загрязнения, которые делают воду мутной, при добавлении флокулянтов образуют соединения и твердыми взвесями опускаются на дно.

Данные скопления легко удаляются, после чего вода может быть использована как для бытовых, так и технических нужд.

Часто применяют для:

  • очистки аквапарков,
  • бассейнов,
  • воды ТЭЦ,
  • на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях.
  • По составу: различают органические и неорганические.
  • По способу получения: природного происхождения или синтетического производства.
  • По агрегатному состоянию: есть порошки, гранулы, гели, жидкие эмульсии.
  • По электрическому заряду: катионного, анионного и неионогенного типов.

Эффективность метода и его преимущества

Чтобы очистка воды была качественной не только на физическом уровне, но и помогла добиться эффективных результатов молекулярного состава, без применения флокулянтов не обойтись.

Данные вещества способствуют ускорению процесса фильтрации и при минимальных затратах позволяют справиться с загрязнениями больших масштабов. При их введении происходит отделение жидкой и твердой фазы.

Основные преимущества:

  • Ускоряется процесс осаждения, благодаря чему вода становится прозрачной.
  • Продлевает срок службы фильтрующих установок, убирая загрязнения крупной фракции.
  • Уменьшает длительность очистки и позволяет сэкономить при значительных объемах.
  • Нет необходимости создавать дополнительные очистные сооружения, что увеличивает производительность предприятия.
  • После обработки pH воды не претерпевает значительных изменений. Все показатели остаются в норме.
  • В составе очищенной воды концентрация растворенных металлов не повышается.
  • Эффективность очистки увеличивается на 30%.
  • Частично удаляются водоросли, вирусы и бактерии.
  • Флокуляция может быть применима там, где альтернативные способы просто не работают.
  • При соблюдении дозировки безопасно для здоровья.

Отличие от коагулянтов

Коагулянты, как и флокулянты, способствуют очищению воды от мелкодисперсного мусора, объединяя между собой загрязнения и осаждая их.

Цель применения очень похожа, однако механизм течения несколько отличается.

    В основу коагуляционного процесса входит дестабилизация зарядов загрязняющих частиц. Коллоидная грязь, которая делает воду мутной, состоит из микроскопических отрицательно заряженных частиц.

Они настолько малы, что проходят через песчаный фильтр, а одноименный электрический заряд заставляет их постоянно находиться в движении.

Одинаковый заряд так же мешает им объединяться в группы. Введение коагулянтов приводит к потере заряда и устранению электростатического взаимодействия.

  • Флокуляция образует более крупные соединения за счет полимерной связи. Происходит укрепление и увеличение объема фильтруемых веществ, которые можно потом без труда удалить со дна емкости.
    • Коагуляция проходит в течение 1-3 минут после тщательного перемешивания и при строгом соблюдении температуры в пределах 20-25 градусов.
    • Флокуляция может длится 30-60 минут, требуя некоторого времени для отстаивания. Это объясняется длительной стадией формирования осадка.

    Принцип действия

    Частицы, находящиеся в воде во взвешенном состоянии, окружены водной пленкой с заряженными ионами.

    Данная особенность не дает им контактировать между собой. Для нейтрализации заряда и скорейшего осаждения как раз и используются флокулянты.

    Зная состав воды и сферу ее дальнейшего применения, выбирают положительно, отрицательно либо нейтрально заряженные реагенты.

    Процесс флокуляции происходит в два этапа:

    • Адсорбция действующего вещества на поверхности частиц.
    • Формирование флокул (грязевых хлопьев).

    Попадая в воду, способствуют склеиванию и объединению загрязняющих частиц. Соединения становятся более тяжелыми, плотными и начинают увеличиваться в размерах, давая возможность фильтрующим системам уловить их.

    Флокулянты могут быть как массового, так и частичного действия. При необходимости провести осаждение только определенной группы веществ, применяется избирательная флокуляция. Востребован метод при необходимости разделить тонкие неорганические взвеси, а также для улучшения эффективности обогащения.

    Основные группы

    Чтобы процесс флокуляции прошел максимально эффективно, необходимо различать несколько основных групп действующих веществ. Все флокулянты делят по типу их заряда, что и определяет сферу их применения.

      Анионный тип или положительно заряженный. Данная группа состоит из полимета акрилата натрия, чистого полиакрилата и других активных органических соединений.

    Такие флокулянты притягивают противоположные по заряду загрязнения, формируя прочные водородные связи. Применяются для устранения фосфорных соединений, для ускорения процесса осаждения и нейтрализации неорганических веществ.

  • Катионные флокулянты. Применяются для удаления положительно заряженных остатков органического происхождения. Это происходит за счет образования прочных молекулярных цепочек между анионами загрязняющих частиц и катионами полимера. Применяется для очистки вод промышленного назначения.
  • Неионогенные флокулянты. Являются нейтрально заряженными, поэтому их действие основано на формировании водородных связей. Водород, который входит в состав молекулы полимера, взаимодействует с атомами азота, кислорода или другими органическими составляющими, образуя плотное соединение.
  • К длинному полимеру приклеиваются частицы коллоидного раствора. Нейтральные флокулянты имеют меньшую активность по сравнению с катионными и анионными, поэтому применяется для очистки слабозагрязненных вод.

    Топ- 3 производителя средств для флокуляции

    Ведущими компаниями, которые занимаются вопросами разработки оборудования и технологий получения современных флокулянтов, являются Франция, Япония, Великобритания, Южная Корея, Финляндия, СЩА и Германия. На рынке России представлены 3 основных лидера.

    Besfloc (Бесфлок)

    Флокулянт южнокорейского производства компании «KolonLifeScience, Inc». Выпускают полный спектр реагентов и имеют широкую популярность по всему миру.

    Форма выпуска: эмульсии, гранулы, растворы и порошкообразные вещества.

    Преимущественно используются в качестве доочистки после применения коагулянтов.

    • Обладает большим молекулярным весом, что способствует преобразованию мелких частиц в объемные хлопья.
    • Малый расход: 0,01-0,5 мг/л.
    • Применяется в горнодобывающей, нефтехимической промышленностях, текстильной и бумажно-целлюлозной областях. Нередко используют для очистки коммунальных стоков.
    • Благодаря уникальному составу, удалось снизить предварительный расход коагулянтов.
    • Не наносят вреда для здоровья человека.
    • Проходят все этапы лабораторных испытаний.

    Zetag (Зетаг)

    Флокулянт Zetag от швейцарской компании Ciba Specialty Chemicals. Применяется для ускорения процессов очистки воды от органических соединений и твердых взвесей.

    Способствует выпадению твердой фазы в крупнофракционный осадок. Используют для подготовки воды из водоемов для употребления в коммунальном водопроводе.

    1. Реагент вводят при постоянном помешивании, иначе реакция будет не полноценной.
    2. Нужна минимизация турбулентности, иначе высока вероятность разрушения предварительно образовавшихся хлопьев.
    3. Увеличивает скорость оседания загрязняющих частиц.
    4. Расход составляет от 2 до 10 г/л.

    Praestol (Праестол)

    Флокулянт, созданный по совместной технологии России и Германии. На рынке появился в 1998 году и быстро занял свою нишу –коммунальное хозяйство.

    Применяется для очистки и обеззараживания питьевой воды. Также встречается в сфере нефтехимической и химической промышленностях.

    • Ускоряет процесс очистки, способствует уплотнению осадка.
    • Снижает электрическую активность молекул воды, что способствует более эффективному объединению загрязняющих частиц.
    • Флокулянт Праестол сертифицирован в России и соответствует всем гигиеническим нормам и правилам. Был рекомендован для применения в сфере питьевого водоснабжения.
    • Выпускается в виде гранул на основе акриламида и разбавляется в воде для получения концентрации в 0,1%. Производитель рекомендует для лучшего хранения делать концентрированный раствор в 0,5%, а при необходимость доводить до рабочего состава.
    • Раствор готовится при температуре воды в 15-20 градусов, отстаивается 60 минут и только потом готов к применению.
    Читайте также:  Конденсатор_для_пуска_трехфазного_двигателя

    Заключение

    Если очистные сооружения уже построены, однако их стало недостаточно для переработки необходимого количества воды, а денег на строительство нового капитального строения нет, то отличным выходом станет применение флокулянтов.

    Данная технология позволит не только улучшить качество воды, но и сделает процесс очистки быстрым и эффективным. Это современный метод, который в совокупности с коагулянтами позволит полностью реконструировать систему фильтрации без лишних затрат и временных вложений.

    +7 (495) 508 65 64

    Для юридических лиц с 9-00 до 16-00
    (почта для заявок: waterhim@mail.ru)

    Водоподготовка:

    Теплоснабжение:

    Монтаж и обслуживание:

    Ваша корзина

    0 ед. 0.00 руб.
    Оформить заказ

    Поиск по магазину

    Интернет-магазин

    • ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКТИВЫ

    Фильтр товаров

    Спецпредложения

    Флокулянты

    Флокулянты — химические реагенты, с помощью которых производится очистка сточных вод от вредных примесей и соединений, а также подготовка воды питьевого качества перед ее поступлением в городскую систему водоснабжения.

    Флокулянт Besfloc (Бесфлок)

    Флокулянт Besfloc – продукция южнокорейской компании «Kolon Life Science, Inc», очень хорошо известная во всем мире, в том числе и на российском рынке, где она уже успела завоевать широкую популярность во многих отраслях промышленности.

    Kolon Life Science, Inc производит полный спектр флокулянтов: неионогенные, анионные, катионные, которые, в свою очередь, характеризуются различной плотностью зарядов и молекулярной массой. Флокулянт Besfloc выпускается в виде гранул, эмульсий, порошков и водных растворов.

    Полимерный флокулянт Besfloc используется для дестабилизации коллоидных суспензий, интенсифицируя процесс водоочистки. Данные полимеры, используемые в дополнение к коагулянтам, значительно повышают их эффективность. Полимерный флокулянт Besfloc обладают достаточно высокой молекулярной массой, а, следовательно, они чрезвычайно быстро образуют «мостики» между хлопьями, преобразуя «микрохлопья», возникшие в процессе коагуляции, в «макрохлопья».

    Стоит отметить, что процесс флокуляции, который должен начаться вслед за процессом коагуляции, потребует очень малого количества химических реагентов (0,01 — 0,5 мг/л). Даже при использовании столь небольшого количества флокулянт Besfloc способен в значительной степени максимизировать захват частиц, интенсифицируя образование хлопьев, делая их более плотным и тяжелыми, и, соответственно, быстро осаждаемыми. Использование полимеров позволяет ограничивать дозировку коагулянтов, необходимых для дестабилизации коллоидных масс.

    Флокулянт Besfloc используется в горнодобывающей промышленности, бумажно-целлюлозной и текстильной отраслях, а также в коммунальном хозяйстве для очистки сточных вод.

    Широкий спектр флокулянтов Besfloc: анионные (выпускаемые в гранулах и эмульсиях), катионные (гранулы и эмульсии), неионогенные (гранулы) – позволяют выбрать предприятиям наиболее оптимальный вариант очистки воды. На сегодняшний день флокулянт Besfloc широко используется в химической и нефтехимической промышленности на стадии очистки. В процессе нефтедобычи данные флокулянты используются для повышения нефтеотдачи полимерными гелями и редкосшитыми полимерными системами. Более того, флокулянт Besfloc способен регулировать реологические свойства, стабилизировать водоотдачу буровых жидкостей на водной основе, укреплять стенки скважин, подавлять набухание глин и снижать гидравлическое сопротивление в трубах.

    Флокулянт Flopam (Флопам)

    Флокулянт Flopam – продукция компании SNF Floergerr, которая на сегодняшний день считается одним из ведущих предприятий в мире в области производства коагулянтов и флокулянтов. SNF Floergerr производит полный спектр флокулянтов: неионные, анионные и катионные химические реагенты с различными молекулярными массами, а также различной плотностью заряда. Флокулянты выпускаются в виде гранул, порошков, водных растворов и эмульсий.

    Полимеры Флопам используются совместно с коагулянтами, что способствует увеличению размеров образовавшихся хлопьев и их дальнейшего удаления. Флокулянты Флопам имеют высокую молекулярную массу, характеризуются слабой катионностью – до 15% или анионностью — от 0 до 50%.

    Анионный и неионный флокулянт Flopam серии PWG (Potable Water Grade) – класс питьевой воды, выпускается в виде порошка с различной плотностью заряда и молекулярных масс. Неионный флокулянт Flopam – это акриламидный гомополимер, который получается путем полимеризации акриламидных мономеров. Анионный флокулянт Flopam получается путем сополимеризации мономеров акриламида и акрилата натрия. Катионный флокулянт Flopam получается путем сополимеризации мономеров акриламида и метилхлорида.

    После того, как коагулянты дестабилизируют коллоидную систему, добавляются флокулянты Флопам, которые интенсифицируют водоочистительный процесс. Как уже было сказано выше, флокулянт Flopam обладает очень высокой молекулярной массой, благодаря которой данный полимеры эффективно и очень быстро преобразует микрохлопья в макрохлопья (флоккулы).

    Даже очень малое количество флокулянтов Флопам (0,01 — 0,5 мг/л) способно в значительной степени увеличить захват частиц, за счет ускорения образования флоккул, делая их более плотными, и, следовательно, быстро осаждаемыми. Более того, флокулянты Flopam позволяют минимизировать дозировку коагулянтов, необходимых для дестабилизации коллоидной суспензии.

    Промышленное применение флокулянтов Флопам зависит от целого спектра факторов (мутность, щелочность, pH, а также от содержания органических веществ в неочищенной воде). Говоря об экологическом эффекте применения данных химических реагентов, отметим следующее. Флокулянт Flopam способствует повышению эффективности первичной очистки водостоков на очистных сооружениях промышленных зон. Использование Flopam позволяет снижать нагрузку на очистные сооружения, значительно повышая уровень очистки сточных вод, выпускаемых в водоемы. Кроме того, флокулянты Флопам находят свое применение в химической и нефтехимической промышленности, разделяя нефтешламы и очищая площади, занимаемые мазуто- и нефтешламами.

    Флокулянт Magnafloc (Магнафлок) LT

    Флокулянт Magnafloc LT (производства швейцарской фирмы Ciba Specialty Chemicals) изготавливаются на основе полиакриламида. Химические реагенты данной серии были разработаны специально для оптимизации производительности очистительных установок питьевой воды.

    На сегодняшний день флокулянт Магнафлок представлен в следующих вариациях: неионогенный LT20 с высокой молекулярной массой, средне- или слабокатионные LT22 с высокой молекулярной массой и LT22S с очень высокой молекулярной массой. Слабокатионный Magnafloc LT24 со средней молекулярной массой. Слабоанионный флокулянт Magnafloc LT25 и LT25S с высокой и очень высокой молекулярной массой соответственно. Среднеанионный Magnafloc LT26 с высокой молекулярной массой, и средне-/слабоанионный LT27 с очень высокой молекулярной массой.

    Каждый вышеупомянутый флокулянт Магнафлок содержит менее 0,025% свободного акриламидного мономера. Говоря о достоинствах данных химических реагентов, стоит отметить, что основные преимущества проявляются в процессе осветления воды, дальнейшего осаждения и фильтрации.

    Флокулянт Magnafloc LT – высокоэффективный химический реагент. Его использование позволяет в значительной мере ускорить технологические процессы. Флокулянт Магнафлок вводится непосредственно после коагуляции, увеличивая размер микрохлопьев, производя очистку воды путем фильтрации и осветления. После того, как химический реагент был введен, рекомендуется, по возможности, избегать повышенной турбулентности, которая может разрушить образовавшиеся хлопья. Для того, чтобы обеспечить высокую результативность флокулянта Magnafloc LT, достаточно будет осторожного перемешивания.

    Особое внимание стоит уделить правильному дозированию флокулянта. Далеко не всегда хлопья больших размеров могут гарантировать хороший результат: при недостаточном перемешивании высокие дозы флокулянта Магнафлок могут «упускать» наиболее мелкие загрязнения. В свою очередь, при правильном дозировании реагент позволит минимизировать количество загрязнений, способствующих разрушению хлопьев в фильтре.

    Флокулянт Magnafloc LT фасуется в пластиковые мешки по 25 кг.

    Флокулянты Магнафлок активно применяются в процессах водоподготовки. Продукция сертифицирована на территории РФ и рекомендована к очистке питьевой воды.

    Флокулянт ПАА (флокулянты полиакриламид)

    ПАА (флокулянты полиакриламид) – отличные, и к тому же недорогие химические реагенты (флокулянты и коагулянты), которые успешно применяются для очистки питьевой воды и технологических сточных вод.

    Флокулянт ПАА ГС представляет собой гранулированный полиакриламид, выступающий в тандеме с сульфатом аммония. На сегодняшний день Paa является универсальным нейтральным флокулянтом, и известен во многих областях промышленности как флокулянты полиакриламид – ПАА.

    Внешний вид данного химического реагента: желтоватые или светло-коричневые гранулы неправильной форы. Массовая доля нерастворимого остатка отсутствует (для марки А) или составляет 1% (для марки В). Массовая доля сернокислого аммония составляет 34% (для марки А) и 40% (для марки В). Доля воды 10 и 9% для марок А и В соответственно. Массовая доля полимера в товарном продукте для флокулянта ПАА марки А составляет не менее 56%, для марки В не менее 50%. Кинематическая вязкость 0,1% водного раствора при pH 7-8, м2/С для ПАА ГС марки А не менее 1,7х10-6, для ПАА ГС марки В 1,6х10-6. Отметим, что доза 0,1% раствора полиакриламида – 0,5–1,5 мг флокулянтов Paa/100г взвешенных в сточных водах веществ. Полученный раствор необходимо вводить через полторы-две минуты после непосредственного ввода коагулянта.

    Читайте также:  Поделки_из_гипсовой_шпаклевки_своими_руками

    Флокулянты полиакриламид применяются для флокуляции суспензий в химической, коксохимической, целлюлозно-бумажной, нефтехимической и горнорудной промышленностях, в коммунальном хозяйстве и водоснабжении.

    Современные флокулянты полиакриламид – высокоэффективные недорогие водорастворимые химические реагенты (полимеры с характеристиками полиэлектролитов). Флокулянт ПАА интенсивно используется в процессе анализа сложных биологических систем, в молекулярной биологии для поддержания среды проведения гель – электрофореза нуклеиновых кислот и белков.

    Благодаря своей высокой эффективности, полиакриламидный флокулянт ПАА ГС активно используются в процессах очистки сточных вод на стадии производства поливинилхлорида, полистирольных пластмасс, сульфатной целлюлозы. Флокулянты полиакриламид Paa успешно применяются для очистки сточных вод от эмульгированных частиц смол и нефтепродуктов. Кроме того, полиакриламидный флокулянт ПАА ГС широко применяется в химическом и нефтехимическом производстве.

    Флокулянт Paa упаковывается в бумажные, полипропиленовые и полиэтиленовые мешки по 25кг. Гарантийный срок хранения составляет 2 года с момента производства.

    Флокулянт Praestol (Праестол)

    Высокомолекулярный водорастворимый полимер – флокулянт Praestol – продукция совместного российско-германского производства ЗАО «Компания «Москва – Штокхаузен – Пермь» (MSP). Флокулянты Праестол появились на международном рынке в 1998г, и за это время успели завоевать популярность во многих областях промышленности.

    Флокулянт Praestol активно используется для ускорения водоочистительных процессов, уплотнения осадков и их дальнейшего обезвоживания. Используемые в качестве электролитов химические реагенты снижают электрический потенциал молекул воды, вследствие чего частицы начинают объединяться друг с другом. Далее флокулянт Праестол выступает уже в роли полимера, который объединяет частицы в хлопья – «флоккулы». Благодаря действию Праестола, микрохлопья объединяются в макрохлопья, скорость осаждения которых в несколько сотен раз выше обычных частиц. Таким образом, комплексное воздействие флокулянта Praestol способствует интенсификации осаждения твердых частиц.

    Флокулянт Praestol широко применяется в коммунальном хозяйстве для очистки и обеззараживания питьевой воды. Кроме того, флокулянт Praestol находит свое применение в химической и нефтехимической промышленности и целлюлозно-бумажном производстве. Данный химический реагент активно используются во всех водоочистительных процессах. Отдельные марки Праестола применяются для обезвоживания нефтешламов, в производстве бумаги (в качестве средства, которое удерживает волокна), в процессах повышения нефтеотдачи и ремонта скважин (гелеобразующие составы полиакриламида), в ходе бурения скважин в газовой и нефтепромышленности (в качестве загустителя буровых растворов) и т.д.

    Флокулянт Praestol сертифицирован на территории РФ и имеет все необходимые гигиенические сертификаты и сертификаты соответствия Госсанэпиднадзора России, что подтверждает не только качество данного химического продукта, но и их абсолютную безопасность для здоровья человека. Более того, флокулянты Праестол рекомендованы Госсанэпиднадзором РФ для применения в питьевом водоснабжении. Сырье, используемое в процессе производства флокулянтов Праестол, представляет собой концентрированный водный раствор акриламида, являющийся результатом уникальных разработок в области биотехнологии, которые были удостоены премии Правительства РФ в области науки и техники.

    Флокулянт Zetag (Зетаг)

    Флокулянт Zetag, производства швейцарской фирмы Ciba Specialty Chemicals, позволяет оптимизировать технологические процессы очистки воды, способствуя интенсивному увеличению скорости осаждения твердый фазы, ускоряя флотацию (очистка воды от твердых взвесей и органических веществ) и процесс фильтрации тонкодисперсных твердых фаз. Кроме того, флокулянт Zetag применяется в процессе очистки воды до требуемого качества в оборотном цикле, повышая тем самым производительность очистительного оборудования.

    Сегодня флокулянт Zetag активно используется в подготовке и очистке воды из водоемов до стандартов питьевой.

    Катионный флокулянт Zetag выпускается в форме дисперсий полиэлектролитов, в которых активное вещество составляет не менее 50%. Стоит отметить, что Zetag – это химический реагент на водной основе. В процессе его дозирования необходимо учитывать следующие, достаточно важные моменты, отвечающие в совокупности за эффективность очистки воды. Вводить флокулянт Zetag необходимо при относительно высокой турбулентности, в одной точке. Для полного растворения, а, следовательно, повышения эффективности, химический реагент следует вводить при постоянном и равномерном помешивании. Принимая во внимание все точки введения, флокулянт Zetag нужно вводить максимально близко к месту флокуляции. Одновременно с этим специалисты рекомендуют уделять тщательное внимание турбулентности, очень высокий уровень которой способен разрушить образовавшиеся хлопья.

    Применение химических реагентов Зетаг значительно увеличивает скорость оседания и всплывания частиц твердой дисперсионной фазы (процесс седиментации, от лат. sedimentum — оседание).

    На сегодняшний день флокулянт Zetag является реагентом с мировым именем. Он активно используется во многих областях промышленности. В нефтеперерабатывающей промышленности данный флокулянт применяется в процессе флотации нефтешламов (при этом расход флокулянтов составляет от 2 до 10г/м3), в процессе обезвоживания нефтешламов расход составит от 2кг/ТСО (тонна сухого остатка). Флокулянт Zetag активно применяются в кожевенной промышленности для очистки отмочно-зольного стока, в химической промышленности для очистки сточных вод, а также в коммунальном хозяйстве в процессе обезвоживания коммунального осадка (расход реагента 2,5-7кг/ТСО). Металлургия также сегодня не обходится без использования флокулянтов Zetag, позволяющих эффективно обезвоживать шламы. Расход реагентов в данном случае составляет от 2,5кг/ТСО.

    Флокулянт для очистки сточных вод

    Снижение качества и возрастающие объемы потребления воды с все большей остротой ставят проблему её очистки от загрязнений, и в частности, от взвешенных и коллоидно-дисперсных частиц. Эффективность осаждения дисперсий может быть значительно увеличена с помощью флокулянтов, при этом одновременно снижаются: цветность, запахи, привкусы и микробная загрязненность воды.

    Производные целлюлозы являются наиболее доступными и широко используемыми флокулянтами. Среди водорастворимых производных целлюлозы наиболее практическое применение находят простые эфиры натрий карбоксиметилцеллюлозы (NaКМЦ), оксиэтил, оксиметил и гадроксиэтилцеллюлоза.

    Прежде чем раскрыть суть применение Na КМЦ в качестве флокулянта, дадим определение термину "флокулянт" и опишем основы процесса флокуляции.

    Термин "флокуляция" различные авторы трактуют по-разному. В одном случае под флокуляцией понимают процесс хлопьеобразования — взаимодействие высокомолекулярных веществ с частицами, находящимися в воде, с образованием агрегатов (хлопьев, комплексов), имеющих трехмерную структуру. Это определение, охватывая практически все случаи взаимодействия высокомолекулярных веществ с частицами, не раскрывает механизма процесса.

    В другом случае под флокуляцией понимают процесс хлопьеобразования с помощью высокомолекулярных веществ, который в отличие от процесса коагуляции протекает без изменения электрических свойств частиц (двойного электрического слоя ионов).

    Флокуляция получила практическое применение для отделения твердых частиц от жидкости в различных технологических процессах в 30-е годы. В настоящее время флокуляция широко используется в технологии очистки природных и сточных вод.

    Флокулянты представляют собой растворимые в воде линейные полимеры, состоящие из большого числа групп, с длиной цепочки до 1 мкм. Молекулярная масса флокулянтов может достигать нескольких миллионов, степень полимеризации 500-5000 и более [2].

    Обычно флокулянты применяют в дополнение к минеральным коагулянтам, так как они способствуют расширению оптимальных областей коагуляции (по рН и температуре), повышают плотность и прочность образующихся хлопьев, снижают расход коагулянтов, повышают надежность работы и пропускную способность очистных сооружений.

    При растворении в сточных водах флокулянты могут находиться в неионизированном и ионизированном состоянии. Последние носят название растворимых полиэлектролитов. В зависимости от состава полярных групп флокулянты бывают:

    Читайте также:  Корниш_рекс_характеристика_породы_фото

    — неионогенные — полимеры, содержащие неионогенные группы: -ОН, >СО (крахмал, оксиэтилцеллюлоза, поливиниловый спирт, полиакрилонитрил и др.);

    — анионные — полимеры, содержащие анионные группы: — СООН, — S03Н, -0S03Н (активная кремниевая кислота, полиакрилат натрия, альгинат натрия, лигносульфонаты и др.);

    — катионные — полимеры, содержащие катионные группы: -NН2, =NН (полиэтиленимин, сополимеры винилпиридина, ВА-2, ВА-102, ВА-212 и др.);

    — амфотерные — полимеры, содержащие одновременно анионные и катионные группы: полиакриламид, белки и др.

    При диссоциации полиэлектролитов образуется сложный высокомолекулярный поливалентный ион и простой маловалентный ион. Флокулянты анионного типа дают сложный полимерный органический или неорганический анион, а флокулянты катионного типа — сложный полимерный органический катион. Флокулянты амфотерного типа в зависимости от рН среды диссоциируют по кислотному или основному механизмам.

    Физико-химические основы процесса флокуляции.

    Механизм действия флокулянтов основан на следующих явлениях: адсорбции молекул флокулянта на поверхности коллоидных частиц; ретикуляции (образование сетчатой структуры) молекул флокулянта; слипании коллоидных частиц за счет сил Ван-дер-Ваальса. При действии флокулянтов между коллоидными частицами образуются трехмерные структуры, способные к более быстрому и полному отделению жидкой фазы. Причиной возникновения таких структур является адсорбция макромолекул флокулянта на нескольких частицах с образованием между ними полимерных мостиков.

    Процесс адсорбции протекает в две ступени: сначала каждая макромолекула прикрепляется несколькими сегментами к одной частице (первичная адсорбция), затем свободные сегменты закрепляются на поверхности других частиц, связывая их полимерными мостиками (вторичная адсорбция).

    Возможны различные механизмы закрепления макромолекул флокулянтов на поверхности частиц. Неионогенные полиэлектролиты закрепляются на частицах с помощью полярных групп (чаще всего гидроксильных) благодаря образованию водородных связей между водородом гидроксила и кислородом, азотом и другими атомами, находящимися на поверхности частиц. Наличие водородных связей установлено экспериментально с помощью инфракрасной спектроскопии. Хотя энергия водородной связи значительно меньше энергии химической связи, большое количество гидроксильных групп способствует прочному закреплению молекул флокулянта.

    Анионные флокулянты способны закрепляться на поверхности частиц не только с помощью водородных связей, но и благодаря химическому взаимодействию (хемосорбции) анионов с катионами, находящимися на поверхности частиц.

    Катионные полиэлектролиты, помимо образования агрегатов по механизмам, аналогичным вышеизложенным, способствуют флокуляции благодаря нейтрализации отрицательного заряда частиц.

    Многочисленные опыты показывают, что введение в воду, содержащую отрицательно заряженные частицы коллоидных примесей, анионных полиэлектролитов (например, полиакриламида) не приводит к хлопьеобразованию независимо от дозы флокулянта и условий флокуляции (рН, температуры и т.д.). Для успешной флокуляции необходимо предварительное снижение агрегативной устойчивости дисперсной системы путем коагуляции электролитами, гетерокоагуляции и т.п.

    Катионные флокулянты способны снижать агрегативную устойчивость дисперсных систем и в ряде случаев могут обеспечить их коагуляцию без введения коагулянтов.

    Флокулянты, применяемые для очистки.

    В настоящее время для очистки сточных вод применяется значительное число различных флокулянтов как неионогенных, так и полиэлектролитов. Много новых марок испытано и внедряется в промышленность.

    При подборе наиболее приемлемого флокулянта следует учитывать природу частиц дисперсной фазы и свойства макромолекул флокулянта.

    Флокулянты обычно подразделяют на три группы:

    2) природные органические;

    3) синтетические органические.

    Неорганические флокулянты. Основным неорганическим высокомолекулярным флокулянтом является активная кремниевая кислота (АК). АК представляет собой частично структурированный коллоидный раствор (золь) диоксида кремния и отвечает общей формуле xSiO2*yH2O.

    АК не является промышленным продуктом, ее приготовляют на месте применения. Сырьем служит силикат натрия (жидкое стекло) и активирующий агент — минеральные кислоты, хлор, диоксид углерода или серы, сульфат или оксихлорид алюминия, алюминат натрия и др.

    Флоккулирующая способность золей АК зависит преимущественно от образования в процессе их созревания агрегатов коллоидных размеров, представляющих собой цепеобразные, разветвленные структуры, способные взаимодействовать с коллоидными частицами и грубодисперсными взвесями гидроксидов алюминия, железа, магния и других металлов с образованием крупных, прочных и тяжелых хлопьев.

    АК является анионным полиэлектролитом и отрицательный заряд макроиона АК облегчает адсорбционное и адгезионное взаимодействие АК с положительно заряженными частицами.

    Природные органические флокулянты.К природным высокомолекулярным органическим флокулянтам относятся: крахмал, декстрин, эфиры целлюлозы, альгинат натрия и гуаровые смолы.

    Растворимый в воде крахмал является смесью линейного полимера — амилозы и разветвленного полимера — амилопектина и относится к неионогенным флокулянтам. Флоккулирующая способность крахмала зависит от его молекулярной массы и содержания амилозы и амилопектина, которые определяются видом растения (например, картофель, кукуруза), из которого получен крахмал.

    Декстрины получают кислотной обработкой крахмала при различных температурах, концентрациях кислоты и т.д. Получаемые анионные полиэлектролиты обладают значительной флоккулирующей способностью.

    За рубежом выпускают флокулянты на основе крахмала: Виспрофлок 20, Виспрофлок 75, Флокгель, Азим и др.
    Альгинат натрия — полиэлектролит анионного типа, получаемый из морских водорослей. Молекулярная масса 15-170 тыс. Применяют в Японии, Англии, США под названием: Велгум, Келкзоль, Келджин W.

    Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) — полиэлектролит анионного типа, получаемый путем обработки щелочной целлюлозы хлоруксусной кислотой. В воде растворяется со степенью этерификации более 40%. Молекулярная масса 40-110 тыс. За рубежом КМЦ выпускается под названиями: Флокулес, СМС.
    Гуаровые смолы получают из семян бобовых растений. Флокулянты на основе гуаровых смол — неионогенные полимеры. Выпускаются за рубежом под названиями: Джагуар WP, MRL, Суперзоль.

    Синтетические органические флокулянты. В настоящее время выпускается большое число неионогенных, анионных и катионных синтетических органических высокомолекулярных флокулянтов, которые постепенно вытесняют природные флокулянты.

    Полиакриламид (ПАА) получил наиболее широкое распространение. ПАА получают обработкой акрилонитрила 85% раствором серной кислоты с последующей полимеризацией акриламида. Выпускаемый ПАА имеет молекулярную массу (1-6)*106, хорошо растворяется в воде. Концентрированные растворы ПАА представляют собой гелеобразную массу; разбавленные водные растворы имеют значительную вязкость. ПАА в присутствии кислот и щелочей частично гидролизуется с образованием акриловой кислоты и ее солей.

    Для очистки воды используют сополимеры акриламида и акрилатов: технический полиакриламид (часто называемый просто ПАА) — сополимер с содержанием акрилатов менее 10% и гидролизованный полиакриламид (ГПАА) — сополимер, содержащий более 10% акрилатов.

    Технический ПАА благодаря наличию карбоксильных групп в молекуле является анионным полиэлектролитом, диссоциирующим в водных растворах. Токсичность ПАА очень велика.

    ГПАА, являясь амфотерным полиэлектролитом, может диссоциировать в зависимости от рН среды по основному и кислотному механизмам. Применение ГПАА в некоторых случаях дает положительные результаты.

    Полиакриламидные флокулянты получили широкое применение для очистки сточных вод химических и нефтехимических производств. ПАА успешно используется в процессах очистки сточных вод от эмульгированных частиц нефтепродуктов и смол, сточных вод производств полистирольных пластмасс, поливинилхлорида, сульфатной целлюлозы идр.

    Полиэтиленимин — эффективный катионный флокулянт, хорошо растворимый в воде; молекулярная масса достигает 100 тыс. За рубежом флокулянты на основе полиэтиленимина выпускают под названием: Седипур-КА, Сепаран С-120 и др.

    Натриевые соли полиакриловой и полиметакриловой кислот являются анионными полиэлектролитами, эффективными в области рН=3-7. Молекулярная масса этих флокулянтов может достигать нескольких миллионов.

    Выводы:

    Na КМЦ относится к группе природных флокулянтов. Для обработки питьевой воды Na КМЦ используется в дозах (до 1мг/дм3).
    При проведении опытов с Na КМЦ были получены следующие результаты:

    О-алкилированием ОЭЦ и Na КМЦ глицидиламмониевыми солями получены водо-растворимые продукты, содержащие алифатические или ароматические группы четвертичного аммониевого основания.

    Экспериментально доказана флоккулирующая способность этих электролитов и установлено, что такие полиэлектролиты могут служить структурообразователями минеральных дисперсий.

    При написании статьи использован материал:

    1. Автореферата Гайнулиной М.Р. Изучение возможности использования полимеров на основе малеинового агидрида в качестве флокулянта.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock detector