Получения и свойства флокулянтов

Реферат

по дисциплине

“Химия воды”

Выполнил

Студент группы 321131 Родионова Е. А.

Проверил Сальников Б. Ф.

Тула 2015

Содержание:

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

Получение и свойства флокулянтов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

Получения и свойства флокулянтов

Флокулянтами в технологии химической очистки воды называют вещества, интенсифицирующие процесс коагуляции гидроксидов алюминия и железа(3). Они принадлежат к классу линейных полимеров, для которых характерна цепочная форма макромолекул. Молекулярная масса флокулянтов находится в пределах от десятков тысяч до нескольких миллионов; длина цепочки, состоящей из ряда повторяющихся звеньев, составляет сотни нанометров.

В качестве флокулянтов используют высокомолекулярные вещества, хорошо растворимые в воде. По современным представлениям водные растворы флокулянтов являются истинными растворами, т.е. гомогенными однофазными термодинамически устойчивыми системами.

Высокомолекулярные флокулянты обычно делят на органические (природные и синтетические) и неорганические. В качестве природных флокулянтов используют крахмал, водорослевую крупку, белковые гидролизные дрожжи, картофельную мезгу, жмыхи и др. Из синтетических флокулянтов применяют прежде всего органический полиакриламид (ПАА). Выпускают также флокулянты катионного типа (ВА-2, ВА-3), которые в отличие от флокулянта ПАА (анионного типа) вызывают образование крупны хлопьев без обработки примесей воды коагулянтами. Наиболее распространенными неорганическими флокулянтами является активированный силикат натрия-активная (активированная) кремниевая кислота.

Крахмал представляет собой смесь двух углеводов: линейного полимера аимлозы и сильно разветвленного полимера амилопектина. Выделяют крахмал из клубней картофеля, зерен кукурузы, риса и других растений в виде гранул, не растворимых в холодной воде.

Крахмал относят к флокулянтам анионного типа с небольшим отрицательным зарядом. Флокулирующее действие его усиливают кислотной обработкой. Флокулянты на основе крахмале применяют для обработки питьевой воды в ФРГ, США, Нидерландах, Франции и других странах.

Полиакриламид (ПАА)- белое аморфное хорошо растворимое в полярных растворителях вещество, содержащее ионогенные группы. ПАА гидролизуется водой, щелочами и кислотами с образованием акриловой кислоты и её солей.

ПАА относится к полиэлектролитам, диссоциирующим в воде на высокомолекулярный поливалентный анион и катионы. Механизм действия этого флокулянта основан на адсорбции его молекул на частичках Al (OH) или Fe (OH) , образующиеся при гидролизе солей-коагулянтов. Молекулы ПАА способны образовать ассоциаты фибриллярного типа-пачки длиной 130 нм. Из-за вытянутой формы молекулы ПАА адсорбция происходит в разных местах с несколькими частичками гидроксида (рис. 47), в результате чего последние связываются полимерными мостиками в тяжелые, крупные и прочные агрегаты.

Рис. 4.7. процесс флокуляции взвешенных частичек полиакриламидом: а,в- адсорбция соответственно линейной и глобулярной молекул ПАА на хлопьях коагулянта; в,г-соответственно недостаток и избыток ПАА; д-оптимальное соотношение ПАА и коагулянта; 1-адсорбирующая группа; 2-частички суспензии; 3-внутримолекулярная связь; 4-молекулы органического флокулянта.

В СССР для очистки питьевой воды применяют два сорта технического ПАА- известковый и аммиачный. Оба сорта ПАА выпускают в виде прозрачной желто-зеленой железнообразной массы, прилипающей к дереву, тканям, бумаге.

ПАА разрешается использовать при условии, что содержание монометра акриламида в питьевой воде, определенное бромид-броматным методом, не превышает 0,2%.

Флокулянт ВА-2 представляет собой порошковый или 7-15%-й подвижный раствор полиэктролита:

(молекулярная масса (5…10) * 10 ).

Флокулянт ВА-2 взаимодействует с гумусовыми веществами, образуя нерастворимые в воде агрегаты. Имея положительный заряд, он адсорбируется на отрицательно заряженных коллоидно-дисперсных примесях воды, связывая их в крупные агрегаты. Поэтому коагуляция в случае применения флокулянтов катионного типа происходит без обычных минеральных коагулянтов-Al (SO ) или Fe Cl . Присутствующие в природной воде высокомолекулярные гуминовые кислоты образуют с флокулянтом ВА-2 нерастворимые агрегаты. Феноловые и гидроксильные группы гуминовых кислот, взаимодействуя с основными свойствами флокулянта, образуют малодиссоциированные соли.

Неорганический флокулянт – активная кремниевая кислота (АК)- представляет собой коллоидный раствор оксида кремния (4) , получаемого частичной или полной нейтрализации силиката натрия. Образующиеся молекулы кремниевой кислоты, конденсируясь, выделяются из раствора в виде отрицательно заряженных коллоидных частичек. Механизм взаимодействия АК с Fe(OH) и Al(OH) объясняется либо взаимной коагуляцией разноименно заряженных частичек, либо воздействием на сверхмицелярную структуру, возникающие при обработке воды коагулянтами.

АК приготовляют на месте применения перед использованием. Сырьем служат силикат натрия (растворимое стекло) и активатор. В качестве последнего применяют: сульфаты алюминия или аммония, хлор, серную кислоту и др.

Процесс активации силиката натрия состоит в его разложении, нейтрализации и получения свободной кремниевой кислоты или ее малорастворимых солей.

Получаемые H SiO гидролизуется с образованием Si(OH) , который в свою очередь, постепенно дегиратируясь, полимеризуется с образованием силоксановых связей:

На эффективность флокулирующего действия АК сильно влияют концентрация силиката натрия, степень нейтрализации, длительность вызривания и хранения полученных растворов.

Наиболее перпективным спосоом приготовления АК на водосточных станциях является обработка растворов жидкого стекла хлором и сульфатом алюминия т.е. реагентами, применяемыми при очистке воды.

Золи АК, обладающие наиболее силными флокулирующими свойствами, могут быть получены при соблюдении таких условий: концентрации раствора силиката натрия (в пересчете на SiO ) 0,5-3,5% ; мольное соотношение Cl /Na O=0,47 ; время вызревания – 80-50% времени гелеобразования (при Cl /Na O=70) и 50-20% (при Cl /Na O= 0,66); жесткость воды для разбавления не более 4 мг-экв/л (рис. 4.8)

Рис. 4.8. Влияние концентрации АК (а) и времени вызревания (б) на флокулирующую активность золя АК:

Использование флокулянтов на станциях обработки воды позволяет ускорить в камерах хлопьеобразования и отстойниках формирование хлопьев и их осаждение, улучшить эффект осветвления воды и увеличить скорость ее движения в очистных сооружениях. В осветвителях со взвешенным осадком они способстуют увеличению концентрации частичек во взвешенном слое и уменьшению выноса изнего взвешенных веществ при одновременном повышением скорости восходящего потока воды. На фильтрах и контактах освитлителях применения флокулянтов способствует удлинению времени защитного действия загрузки, улучшению качества фильрата, повышению скорости фильтрования и относительному сокращению расхода промывной воды. На фильтрах и контактах осветлителях применение флокулянтов способствует удлинению времени защитного действия загрузки, улучшению качества фильтрата, повышению скорости фильтрования и относительному сокращению расхода промывной воды.

.