ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Осветление воды из "Очистка воды коагулянтами" Следующим шагом вперед явились количественные исследования Ланжелье и др. [16, 17], в которых установлено, что при коагуляции минеральных примесей возможны два случая. [c.154] В исследованиях с сернокислым железом [26] показано, что величина Ец замутнптеля на дозу коагулянта не влияет. [c.155] Эксперименты с натуральными взвесями разных рек США [41 в основных чертах подтвердили перечисленные выводы, но зона оптимума pH для Al2(S04)a оказалась смещенной в более кислую среду. При обработке воды р. Сакраменто обнаружено несколько рН-зон коагуляции при отрицательных или нулевых значениях ДП. Наиболее широкая из них (6,5—7,5) лежит в области ускоренного формирования малорастворимых продуктов гидролиза и, так же как и эта область, расширяется с увеличением дозы коагулянта. [c.155] Допуская, что исчезновение энергетического барьера в системе является следствием снижения поверхностного (%) потенциала, автор объясняет наблюдаемую в экспериментах зависимость остаточной мутности воды от дозы коагулянта (рис. VI. ) следующим образом. При а С йх увеличение Мо с ростом а вызвано образованием в растворе большого количества микрокристаллов. По мере накопления кристаллов энергетический барьер отталкивания между частицами загрязнений снижается, и в точке перелома кривой наступает быстрая коагуляция. С ростом дозы коагулянта от Й1 до а-1 остаточная мутноСть уменьшается, а фц достигает значения, близкого к нулю, и сохраняет его вплоть до а = а . При а у потенциал становится положительным и происходит рестабилизация частиц загрязнений, сопровождающаяся ухудшением и прекращением коагуляции. [c.156] Теория Мацкрле при всей ее стройности не учитывает многих физических и химических аспектов, в том числе важной роли адсорбции в механизме коагуляции [28]. [c.156] Совершенно иной точки зрения придерживается Пакхам [29., 30]. Он установил, что ход коагуляции слабо связан с зарядом частиц и ионной силой раствора и практически целиком определяется скоростью образования и количеством малорастворимых коагулятов. Последние обволакивают ептезктепи) частицы взвеси и, объединяясь, образуют агрегаты, способные к осаждению. Влияние pH на хлопьеобразование сводится к влиянию концентрации Н+- и ОН -ионов на состав и структуру продуктов гидролиза. [c.156] Полученные результаты согласуются с выводами Матиевича и др. [31, 32], сделанными при обработке азотнокислым алюминием золя AgJ с отрицательно заряженными частицами. На рис. VI.2, где в координатах pH — концентрация AI(N03)a показано расположение зон коагуляции и стабильного состояния частиц золя, наклон линии, отделяющей одну зону от другой, определяется соотношением [АР+] [0Н ] в продуктах гидролиза коагулянта. [c.157] Анализ выражения Штерна для полной стандартной энергии адсорбции, а также обработка большого числа экспериментальных данных [8, 32—36] приводят к заключению, что в случае гидролизующихся коагулянтов доля участия химической энергии в акте стабилизации может быть выше, чем электростатической. Причем сорбирующиеся соединения способны вызвать коагуляцию золя в значительно меньших концентрациях, чем несорбирую-щиеся. [c.157] Гораздо более сильная сорбционная способность гидроксокомплексов по сравнению с катионами AI и Fe связана, вероятно, с большей их гидрофильностью и усилением ковалентных связей между атомами металла и специфическими участками поверхности твердой фазы [8, 24, 37]. Как установил Маккензи [38] в опытах по коагуляции суспензии кварца хлорным железом, водородные мостики, возникающие между ОН-группами гидроксокомплексов и кварцевых частиц, обеспечивают прочную связь, не нарушаемую перемешиванием. С увеличением pH среды, когда основным продуктом гидролиза становится гидроокись железа, сорбирующаяся на частицах чисто физически, прочность связей понижается. [c.157] ИХ заряд, а преобладающие нейтральные фракции обеспечивают хлопьеобразование. [c.158] При такой трактовке процесса коагуляции становится очевидным, что с увеличением концентрации или заряда частиц загрязнений созданию оптимальных условий будет способствовать увеличение доли и повышение заряда положительно заряженных продуктов гидролиза. Действительно, как показано, например, Кимом и др. [42], концентрированные суспензии глин лучше коагулируют при pH рН . [c.158] Интересный подход к рассмотрению механизма коагуляции с позиций растворимости и структурной прочности продуктов гидролиза алюминия осуществил Халл [43]. В основе его гипотезы лежит предположение, что растворимость гидроокисных соединений, максимальная в первоначальный момент, понижается вследствие перегруппировки в более стабильные кристаллические формы, образования полиядерных формаций и взаимодействия с поверхностью дисперсной фазы. [c.158] При малой площади дисперсной фазы /5 (маломутные воды с относительно крупными частицами), когда соотношение [АР+] 5 велико, формируются наиболее растворимые продукты, пространственная решетка которых не имеет перекрестных связей и потому легко разрушается. При малых соотношениях [АР ] /5 (мутные воды с топкодисперсной взвесью) образуются менее растворимые и более прочные агрегаты. Форма выделяющихся продуктов гидролиза, а следовательно, и структурная прочность зависят от pH среды и могут быть связаны с величиной ДП (см. ниже). По мере уменьшения соотношения [АР+] 5 (переход от грубодисперсной к тонкодисперсной суспензии) изоэлектрическое состояние хлопьев наступает при более низких значениях pH. [c.158] Существенный недостаток почти всех приведенных рассуждений состоит в том, что они не затрагивают кинетической стороны процесса с изменением численной концентрации частиц дисперсной фазы и режима перемешивания воды меняется роль различных факторов в механизме коагуляции. [c.158] Для высокомутных вод зависимость удельной потребности в коагулянте от степени дисперсности взвеси носит противоположный характер [46, 471, причем оптимальные значения pH с уменьшением к суспензий возрастают, составляя для бентонита — 6,6, каолинита — 7,5, профиллита — 8,3, кварца — 8,0 [47]. [c.160] Таким образом, каждый из рассмотренных параметров Ек и размер частиц) не определяет оптимальных условий коагуляции однозначно и их влияние должно рассматриваться в совокупности. Действительно, даже характер сорбции продуктов гидролиза коагулянта на частицах глины определяется природой частиц в случае каолина они адсорбируются преимущественно на ребрах частиц, а в случае монтмориллонита — на базальных поверхностях [481. Характер сорбции оказывает влияние на скорость коагуляции, которая нри одних и тех же условиях убывает в ряду суспензий каолинитовая монтмориллопито-вая кварцевая [49]. [c.160] Стамм и О Мелиа [8, 40] на примере кварцевой суспензии показали, что при малых концентрациях твердой фазы стехиометри-ческого соотношения между площадью поверхности частиц и необходимой дозой коагулянта не существует. Они объяснили это обстоятельство или слишком малыми возможностями системы в отношении локализации пересыщения раствора фактор пересыщения), или необходимостью иметь дополнительное количество твердой фазы для увеличения числа столкновений частиц кинетический фактор). Второе пpeдпoлoнieниe представляется более правомерным. [c.160] Рассмотрим имеющиеся материалы по взаимной связи оптимальных условий протекания процесса (доза коагулянта, pH) с ДП частиц. Под оптимальной будем понимать такую минимальную дозу коагулянта, при которой после отделения в осадок коагулированной взвеси (в течение заданного промежутка времени) достигается наименьшая остаточная мутность воды. [c.160] Попытки обосновать связь величины ДП коагулированной взвеси с условиями коагуляции предпринимали Тамбо [54], Халл [43], Шульц и Старке [53] и другие. Тамбо, исходя из основных положений физической теории коагуляции лиофобных золей и уравнения Дебая—Гюккеля, подсчитал, что в условиях водоочистки критические значения ДП хлопьев должны находиться в пределах 8—12 мв, причем по мере повышения минерализации воды эти значения уменьшаются. [c.161] Вернуться к основной статье