دوشنبه ۰۷ آذر ۰۱ | ۱۳:۱۱ ۲ بازديد
انعقاد در مقابل انعقاد الکتریکی
انعقاد شیمیایی جزء ضروری تصفیه آب آشامیدنی و فاضلاب است. در آب آشامیدنی، برای شفاف سازی آب، با استفاده از عوامل منعقد کننده عمدتاً برای تصفیه آب شهری استفاده می شود.
تکنیک‌های جداسازی فیزیکی برای تصفیه فاضلاب کلوئیدی، مانند رسوب‌گذاری، کافی نیستند زیرا سیستم‌های کلوئیدی حاوی ذرات ۰.۱ میکرومتر تا ۱ نانومتر هستند. این باعث می شود سرعت ته نشینی بین 0.3 تا 3 متر در سال باشد و به این معنی است که زمان فرآیند بسیار طولانی خواهد بود. در بسیاری از موارد، پساب هایی که حاوی کلوئید هستند، آگلومره نمی شوند و پایدار هستند. دلیل اصلی این است که ذرات دارای بار الکتریکی هستند که باعث می شود یون هایی که آنها را احاطه کرده اند یک لایه الکتریکی مضاعف ایجاد کنند، بنابراین ذرات کلوئیدی دفع می شوند و مانع از تماس و تجمع نمی شوند. بنابراین، کاتیون‌های Fe یا Al به محلول وارد می‌شوند تا بار را خنثی کنند و اجازه دهند ذرات به هم بپیوندند و لخته‌هایی را تشکیل دهند که می‌توانند رسوب کنند.
در انعقاد شیمیایی سنتی از منعقد کننده های آلومینیوم و آهن استفاده می شود. رایج ترین منعقد کننده های آلومینیوم سولفات آلومینیوم، کلرید آلومینیوم و آلومینات سدیم هستند. منعقد کننده های آهن عبارتند از: سولفات آهن، سولفات آهن، کلرید آهن و سولفات کلرید آهن.
اثر منعقد کننده به توانایی آن در تشکیل کمپلکس های چند هسته ای چندشارژ با ویژگی های جذب افزایش یافته بستگی دارد. ماهیت کمپلکس‌های تشکیل‌شده ممکن است توسط pH سیستم کنترل شود (برای توضیحات بیشتر، توزیع گونه‌های شیمیایی غالب در یک محلول آبی در طول بخش فرآیند انعقاد الکتریکی را ببینید). اثربخشی انعقاد به متغیرهای فرآیند زیر بستگی دارد: اختلاط، pH، و دوز منعقد کننده، و استفاده از یک آزمایش شیشه آزمایشگاهی برای تعیین مقادیر بهینه شده یک روش معمول است.
مواد منعقد کننده در تصفیه آب و فاضلاب
برای کاربردهای عملی فاضلاب، تصفیه شیمیایی (شکل 1) ممکن است به حداکثر سه معرف شیمیایی و تنظیم pH برای تصفیه موثر نیاز داشته باشد که منجر به فرآیندی پرهزینه و پر زحمت می شود. از طرف دیگر، انعقاد الکتریکی نیازی به مواد شیمیایی خارجی ندارد و هر اندازه مواد معلق، روغن و گریس و همچنین فلزات سنگین را حذف می کند.
درمان انعقاد، بار الکتریکی منفی ذرات را خنثی می کند، که نیروهایی را که کلوئیدها را از هم جدا نگه می دارند، بی ثبات می کند. منعقد کننده های تصفیه آب از مولکول هایی با بار مثبت تشکیل شده اند که وقتی به آب اضافه می شوند و مخلوط می شوند، خنثی سازی بار را انجام می دهند. مواد معدنی، آلی یا ترکیبی از هر دو نوع منعقد کننده معمولاً برای تصفیه آب برای حذف مواد جامد معلق استفاده می شود.
فلوکولانت ها
مواد شیمیایی تصفیه لخته سازی و انعقاد در فرآیندهای تصفیه آب فاضلاب پساب برای حذف جامدات، شفاف سازی آب، نرم شدن آهک، غلیظ شدن لجن و آبگیری مواد جامد استفاده می شود.
مواد شیمیایی فلوکولاسیون چگونه کار می کنند؟
فلوکولانت ها ذرات بی ثبات شده را با هم جمع می کنند و باعث تجمع آنها و خروج آنها از محلول می شود. نمونه هایی از فلوکولانت های ChemTreat شامل پلیمرهای کم، متوسط و با وزن مولکولی بالا می باشد.
منعقد کننده های آلی
برای برخی منابع آبی، انعقاد آلی برای جداسازی جامد از مایع مناسب تر است. منعقد کننده آلی معمولاً زمانی استفاده می شود که کاهش تولید لجن مورد نظر باشد. علاوه بر این، ترکیبات شیمیایی آلی و معدنی اغلب موثرتر از مواد شیمیایی آلی یا معدنی به تنهایی هستند. ترکیب صحیح اغلب می تواند مزایای استفاده از مکانیسم جاروب لخته منعقد کننده معدنی را با ویژگی های کاهش تولید لجن منعقد کننده های آلی ترکیب کند. فرمولاسیون ChemTreat بر اساس مواد شیمیایی زیر است:
پلی آمین و پلی دادماک
اینها پرکاربردترین کلاس های مواد شیمیایی انعقادی آلی هستند. آنها تنها با خنثی سازی بار عمل می کنند، بنابراین هیچ مزیتی برای مکانیسم Sweep-Floc وجود ندارد. پلی آمین ها عموماً آب خام با کدورت بالاتر (تقریباً بیش از 20 NTU) را به طور مؤثر تصفیه می کنند. پلی آمین ها همچنین در تصفیه بسیاری از انواع فاضلاب موثر هستند. PolyDADMAC ها دسته خاصی از پلی آمین ها هستند که در این دسته قرار می گیرند.
ملامین فرمالدهیدها و تانن ها
این پلیمرهای تمام آلی مشابه محصولات منعقد کننده معدنی عمل می کنند، زیرا نه تنها مواد کلوئیدی موجود در آب را منعقد می کنند، بلکه لخته های رسوبی خود را نیز تشکیل می دهند. این رسوب جاروب به راحتی مواد آلی مانند روغن و گریس را جذب می کند. رسوب به طور کلی تا غلظت رطوبت کم آبگیری می کند، و این انتخاب منعقد کننده را به ویژه برای عملیات واحدی که لجن خطرناک تولید می کنند، مانند واحدهای DGF و IGF در پالایشگاه های نفت، مناسب می کند. استفاده از این شیمی خود ته نشین عموماً به طور قابل توجهی گرانتر از شیمی منعقد کننده معدنی است، اما زمانی که هزینه های حذف لجن و دفع لجن در نظر گرفته شود، می تواند مقرون به صرفه باشد.
منعقد کننده های غیر آلی
انعقاد غیر آلی هم مقرون به صرفه است و هم برای انواع وسیعی از آب و فاضلاب قابل استفاده است. تصفیه منعقد کننده معدنی به ویژه بر روی آب خام با کدورت کم (غلظت کل مواد جامد معلق) موثر است و اغلب زمانی که منعقد کننده های آلی نمی توانند این نوع آب را تصفیه کنند.
پس از افزودن به آب، مواد شیمیایی منعقد کننده معدنی با قلیاییت و هیدرات واکنش می دهند و رسوبات هیدروکسید فلزی (آلومینیوم یا آهن) را تشکیل می دهند که به عنوان یک مکانیسم لخته سازی عمل می کنند. این مکانیسم را می توان با بارش برف در هوای کثیف مقایسه کرد. همانطور که برف می بارد، ذرات موجود در هوا را جذب می کند که همزمان رسوب می کنند و در نتیجه هوا را تمیز می کند. در تصفیه آب، فلوک جاروب هیدروکسید فلز بر روی آب مانند بارش برف روی هوا عمل می کند. بسیاری از سوسپانسیون های کلوئیدی که درمان آنها دشوار است را می توان به طور موثر با استفاده از منعقد کننده های معدنی درمان کرد.
اگرچه رسوب هیدروکسید فلز در تمیز کردن آب سودمند است، اما این رسوبات به حجم کلی لجن که باید تصفیه و حذف شود، می افزایند. این رسوبات همچنین تمایل به کاهش چگالی کلی و آبگیری لجن در مقابل رسوبات ایجاد شده با منعقد کننده های آلی دارند. برای کاربردهای آب ورودی یا خام که لجن به طور کلی غیرخطرناک است، جریمه ایجاد لجن بیشتر با محتوای آب بیشتر کم است. برای کاربردهای فاضلاب با لجن خطرناک، جریمه اقتصادی می تواند قابل توجه باشد.
سولفات آلومینیوم
زاج با اثرات بهداشتی و ویژگی های خوردگی مشابه اسید سولفوریک رقیق شده، به طور ملایم خطرناک است. به صورت مایع تولید می شود و شکل کریستالی آن از مایع کم آب می شود. آلوم یکی از رایج ترین مواد شیمیایی تصفیه آب در جهان است.
کلرید آلومینیوم
به طور کلی، کلرید آلومینیوم مانند آلوم عمل می کند، اما معمولاً گران تر، خطرناک تر و خورنده تر است. به همین دلیل، معمولاً یک انتخاب دوم دور از آلوم است. ChemTreat دارای کلرید آلومینیوم است که به صورت مایع در دسترس است.
سولفات آهن و آهن
انعقاد آهن مشابه منعقد کننده های آلومینیومی عمل می کند اما هزینه ممکن است بر اساس منبع عرضه محلی متفاوت باشد. سولفات آهن رایج‌تر است، اما سولفات آهن معمولاً در مواردی استفاده می‌شود که به یک عامل احیاکننده یا یون‌های آهن محلول اضافی نیاز است.
کلرید آهن
کلرید آهن به طور کلی کم هزینه ترین منعقد کننده معدنی است، زیرا به عنوان یک ماده زائد از عملیات فولادسازی (ضایعات "الکل ترشی") تولید می شود. با این حال، تا حد زیادی خورنده ترین و خطرناک ترین منعقد کننده معدنی است.
انعقاد شیمیایی جزء ضروری تصفیه آب آشامیدنی و فاضلاب است. در آب آشامیدنی، برای شفاف سازی آب، با استفاده از عوامل منعقد کننده عمدتاً برای تصفیه آب شهری استفاده می شود.
تکنیک‌های جداسازی فیزیکی برای تصفیه فاضلاب کلوئیدی، مانند رسوب‌گذاری، کافی نیستند زیرا سیستم‌های کلوئیدی حاوی ذرات ۰.۱ میکرومتر تا ۱ نانومتر هستند. این باعث می شود سرعت ته نشینی بین 0.3 تا 3 متر در سال باشد و به این معنی است که زمان فرآیند بسیار طولانی خواهد بود. در بسیاری از موارد، پساب هایی که حاوی کلوئید هستند، آگلومره نمی شوند و پایدار هستند. دلیل اصلی این است که ذرات دارای بار الکتریکی هستند که باعث می شود یون هایی که آنها را احاطه کرده اند یک لایه الکتریکی مضاعف ایجاد کنند، بنابراین ذرات کلوئیدی دفع می شوند و مانع از تماس و تجمع نمی شوند. بنابراین، کاتیون‌های Fe یا Al به محلول وارد می‌شوند تا بار را خنثی کنند و اجازه دهند ذرات به هم بپیوندند و لخته‌هایی را تشکیل دهند که می‌توانند رسوب کنند.
در انعقاد شیمیایی سنتی از منعقد کننده های آلومینیوم و آهن استفاده می شود. رایج ترین منعقد کننده های آلومینیوم سولفات آلومینیوم، کلرید آلومینیوم و آلومینات سدیم هستند. منعقد کننده های آهن عبارتند از: سولفات آهن، سولفات آهن، کلرید آهن و سولفات کلرید آهن.
اثر منعقد کننده به توانایی آن در تشکیل کمپلکس های چند هسته ای چندشارژ با ویژگی های جذب افزایش یافته بستگی دارد. ماهیت کمپلکس‌های تشکیل‌شده ممکن است توسط pH سیستم کنترل شود (برای توضیحات بیشتر، توزیع گونه‌های شیمیایی غالب در یک محلول آبی در طول بخش فرآیند انعقاد الکتریکی را ببینید). اثربخشی انعقاد به متغیرهای فرآیند زیر بستگی دارد: اختلاط، pH، و دوز منعقد کننده، و استفاده از یک آزمایش شیشه آزمایشگاهی برای تعیین مقادیر بهینه شده یک روش معمول است.
مواد منعقد کننده در تصفیه آب و فاضلاب
برای کاربردهای عملی فاضلاب، تصفیه شیمیایی (شکل 1) ممکن است به حداکثر سه معرف شیمیایی و تنظیم pH برای تصفیه موثر نیاز داشته باشد که منجر به فرآیندی پرهزینه و پر زحمت می شود. از طرف دیگر، انعقاد الکتریکی نیازی به مواد شیمیایی خارجی ندارد و هر اندازه مواد معلق، روغن و گریس و همچنین فلزات سنگین را حذف می کند.
درمان انعقاد، بار الکتریکی منفی ذرات را خنثی می کند، که نیروهایی را که کلوئیدها را از هم جدا نگه می دارند، بی ثبات می کند. منعقد کننده های تصفیه آب از مولکول هایی با بار مثبت تشکیل شده اند که وقتی به آب اضافه می شوند و مخلوط می شوند، خنثی سازی بار را انجام می دهند. مواد معدنی، آلی یا ترکیبی از هر دو نوع منعقد کننده معمولاً برای تصفیه آب برای حذف مواد جامد معلق استفاده می شود.
فلوکولانت ها
مواد شیمیایی تصفیه لخته سازی و انعقاد در فرآیندهای تصفیه آب فاضلاب پساب برای حذف جامدات، شفاف سازی آب، نرم شدن آهک، غلیظ شدن لجن و آبگیری مواد جامد استفاده می شود.
مواد شیمیایی فلوکولاسیون چگونه کار می کنند؟
فلوکولانت ها ذرات بی ثبات شده را با هم جمع می کنند و باعث تجمع آنها و خروج آنها از محلول می شود. نمونه هایی از فلوکولانت های ChemTreat شامل پلیمرهای کم، متوسط و با وزن مولکولی بالا می باشد.
منعقد کننده های آلی
برای برخی منابع آبی، انعقاد آلی برای جداسازی جامد از مایع مناسب تر است. منعقد کننده آلی معمولاً زمانی استفاده می شود که کاهش تولید لجن مورد نظر باشد. علاوه بر این، ترکیبات شیمیایی آلی و معدنی اغلب موثرتر از مواد شیمیایی آلی یا معدنی به تنهایی هستند. ترکیب صحیح اغلب می تواند مزایای استفاده از مکانیسم جاروب لخته منعقد کننده معدنی را با ویژگی های کاهش تولید لجن منعقد کننده های آلی ترکیب کند. فرمولاسیون ChemTreat بر اساس مواد شیمیایی زیر است:
پلی آمین و پلی دادماک
اینها پرکاربردترین کلاس های مواد شیمیایی انعقادی آلی هستند. آنها تنها با خنثی سازی بار عمل می کنند، بنابراین هیچ مزیتی برای مکانیسم Sweep-Floc وجود ندارد. پلی آمین ها عموماً آب خام با کدورت بالاتر (تقریباً بیش از 20 NTU) را به طور مؤثر تصفیه می کنند. پلی آمین ها همچنین در تصفیه بسیاری از انواع فاضلاب موثر هستند. PolyDADMAC ها دسته خاصی از پلی آمین ها هستند که در این دسته قرار می گیرند.
ملامین فرمالدهیدها و تانن ها
این پلیمرهای تمام آلی مشابه محصولات منعقد کننده معدنی عمل می کنند، زیرا نه تنها مواد کلوئیدی موجود در آب را منعقد می کنند، بلکه لخته های رسوبی خود را نیز تشکیل می دهند. این رسوب جاروب به راحتی مواد آلی مانند روغن و گریس را جذب می کند. رسوب به طور کلی تا غلظت رطوبت کم آبگیری می کند، و این انتخاب منعقد کننده را به ویژه برای عملیات واحدی که لجن خطرناک تولید می کنند، مانند واحدهای DGF و IGF در پالایشگاه های نفت، مناسب می کند. استفاده از این شیمی خود ته نشین عموماً به طور قابل توجهی گرانتر از شیمی منعقد کننده معدنی است، اما زمانی که هزینه های حذف لجن و دفع لجن در نظر گرفته شود، می تواند مقرون به صرفه باشد.
منعقد کننده های غیر آلی
انعقاد غیر آلی هم مقرون به صرفه است و هم برای انواع وسیعی از آب و فاضلاب قابل استفاده است. تصفیه منعقد کننده معدنی به ویژه بر روی آب خام با کدورت کم (غلظت کل مواد جامد معلق) موثر است و اغلب زمانی که منعقد کننده های آلی نمی توانند این نوع آب را تصفیه کنند.
پس از افزودن به آب، مواد شیمیایی منعقد کننده معدنی با قلیاییت و هیدرات واکنش می دهند و رسوبات هیدروکسید فلزی (آلومینیوم یا آهن) را تشکیل می دهند که به عنوان یک مکانیسم لخته سازی عمل می کنند. این مکانیسم را می توان با بارش برف در هوای کثیف مقایسه کرد. همانطور که برف می بارد، ذرات موجود در هوا را جذب می کند که همزمان رسوب می کنند و در نتیجه هوا را تمیز می کند. در تصفیه آب، فلوک جاروب هیدروکسید فلز بر روی آب مانند بارش برف روی هوا عمل می کند. بسیاری از سوسپانسیون های کلوئیدی که درمان آنها دشوار است را می توان به طور موثر با استفاده از منعقد کننده های معدنی درمان کرد.
اگرچه رسوب هیدروکسید فلز در تمیز کردن آب سودمند است، اما این رسوبات به حجم کلی لجن که باید تصفیه و حذف شود، می افزایند. این رسوبات همچنین تمایل به کاهش چگالی کلی و آبگیری لجن در مقابل رسوبات ایجاد شده با منعقد کننده های آلی دارند. برای کاربردهای آب ورودی یا خام که لجن به طور کلی غیرخطرناک است، جریمه ایجاد لجن بیشتر با محتوای آب بیشتر کم است. برای کاربردهای فاضلاب با لجن خطرناک، جریمه اقتصادی می تواند قابل توجه باشد.
سولفات آلومینیوم
زاج با اثرات بهداشتی و ویژگی های خوردگی مشابه اسید سولفوریک رقیق شده، به طور ملایم خطرناک است. به صورت مایع تولید می شود و شکل کریستالی آن از مایع کم آب می شود. آلوم یکی از رایج ترین مواد شیمیایی تصفیه آب در جهان است.
کلرید آلومینیوم
به طور کلی، کلرید آلومینیوم مانند آلوم عمل می کند، اما معمولاً گران تر، خطرناک تر و خورنده تر است. به همین دلیل، معمولاً یک انتخاب دوم دور از آلوم است. ChemTreat دارای کلرید آلومینیوم است که به صورت مایع در دسترس است.
سولفات آهن و آهن
انعقاد آهن مشابه منعقد کننده های آلومینیومی عمل می کند اما هزینه ممکن است بر اساس منبع عرضه محلی متفاوت باشد. سولفات آهن رایج‌تر است، اما سولفات آهن معمولاً در مواردی استفاده می‌شود که به یک عامل احیاکننده یا یون‌های آهن محلول اضافی نیاز است.
کلرید آهن
کلرید آهن به طور کلی کم هزینه ترین منعقد کننده معدنی است، زیرا به عنوان یک ماده زائد از عملیات فولادسازی (ضایعات "الکل ترشی") تولید می شود. با این حال، تا حد زیادی خورنده ترین و خطرناک ترین منعقد کننده معدنی است.
- ۰ ۰
- ۰ نظر