Для интенсификации процессов хлопьеобразования и осаждения взвешенных частиц в современной технологии водоочистки в качестве флокулянтов обычно используют коллоидную кремнекислоту, а также природные и синтетические высокомолекулярные соединения с молекулярной массой от десятков тысяч до нескольких миллионов и длиной цепочки из повторяющихся звеньев в десятки тысяч нанометров. Процесс флоку-ляции следует рассматривать как образование хлопьев при взаимодействии компонентов двух разнородных систем: макромолекул растворимых полимеров и частиц коллоидных растворов и суспензий с четкой поверхностью раздела фаз. Таким образом, при использовании флокулянтов происходит взаимодействие термодинамически обратимой молекулярно-гомогенной системы с агрегативно неустойчивыми микрогетерогенными и гетерогенными системами [36].[ ...]
Функциональная зависимость 0(1—0) достигает максимума при 0 = 0,5. При меньших значениях 0 скорость флокуляции и размер устойчивых хлопьев уменьшаются. При больших значениях 0(0 1) флокуляция не наступает. Однако кроме «мости-кообразования» адсорбированные макроионы могут уменьшать устойчивость коллоидных растворов, что обусловлено снижением заряда и потенциала частиц [37]. До сих пор неясно, какой из этих механизмов является определяющим в тех или иных конкретных условиях [38]. Как правило, наиболее эффективны такие флокулянты, как полиэлектролиты, макроионы которых имеют заряд, противоположный заряду частиц дисперсной фазы [39].[ ...]
Зависимость концентрации частиц N от концентрации полимерной добавки при равенстве частиц покрытых и не покрытых полимером, во всех случаях происходит через минимум, т. е. возрастающие добавки полимера приводят сначала к флокуля-ции золя, а затем к его стабилизации. Это объясняется тем, что при низких концентрациях полимера толщина адсорбционного слоя покрытых частиц еще недостаточна для наступления фло-куляции, тогда как при высокой концентрации часть полимера остается неадсорбированной и покрывает свободные частицы, приводя к их стабилизации. Эффективность действия полимера мало зависит от молекулярной массы, поскольку толщина полимерной оболочки, т. е. средний размер петель и хвостов, при данной величине адсорбции, не связана непосредственно с молекулярной массой. Иными словами, флокуляция наступает при приблизительно одной и той же степени покрытия поверхности дисперсной фазы полимером. Для возникновения адсорбционных связей между частицами необходимо, разумеется, беспрепятственное сближение покрытых и непокрытых частиц, которое может быть достигнуто при исчезновении потенциального барьера между частицами, обусловленного отталкиванием двойных электрических слоев, либо смещением этого барьера на расстояние, заведомо меньшее толщины полимерной оболочки (А).[ ...]
Таким образом, флокуляция дисперсной системы полимером будет определяться соотношением А и радиуса действия электрических сил отталкивания. Сжатие двойного электрического слоя при увеличении концентрации электролита приводит к тому, что в какой-то момент он разместится внутри полимерного слоя. При этом находящиеся на поверхности защищенных частиц петли и хвосты приобретают возможность связываться с непокрытой поверхностью достаточно близко подходящих частиц, что и приводит к их агрегированию. Следовательно, для фло-куляции при введении полимера не обязательно полное исчезновение потенциального барьера, обусловленного отталкиванием двойных слоев; достаточно лишь его смещение на расстояние меньше толщины полимерной оболочки [43].[ ...]
Возможна флокуляция и при снижении потенциала и заряда частиц, наступающая в разбавленных дисперсиях при малых величинах адсорбции полиэлектролитов с высокой плотностью заряда микроиона, т. е. когда толщина адсорбционного полимерного слоя невелика (первые порции добавленных флокулян-тов). В этих условиях к процессу флокуляции могут быть применены обычные представления о кинетике коагуляции [39].[ ...]
Для активирования обычно используют 1,5%-ные (в пересчете на БЮг) растворы силиката натрия при степени нейтрализации щелочности 80—85%. В случае применения активного хлора степень нейтрализации растворимого стекла повышают до 100% и даже вводят некоторый избыток его. После смешения реагентов золь некоторое время «вызревает», а затем его разбавляют водой до содержания БЮг менее 1%. Наиболее перспективным способом приготовления активной кремневой кислоты является обработка жидкого стекла хлором и сульфатом алюминия [44], обычно используемых в процессах очистки воды.[ ...]
В табл. П-5 представлен перечень других применяемых в СССР и за рубежом высокомолекулярных флокулянтов.[ ...]
Вернуться к оглавлению