La aplicación de floculantes en el tratamiento de aguas moderno es muy común. Sin embargo, muchos compañeros no comprenden completamente el mecanismo de acción de los floculantes o tienen una comprensión relativamente unilateral. Este artículo analizará el mecanismo de acción de los floculantes y explicará exactamente cuál es la diferencia entre floculantes y coagulantes.

I. Coagulación

Coagulación: se refiere principalmente al proceso de desestabilización de coloides y formación de pequeños agregados. Los mecanismos de acción de la coagulación generalmente se explican mediante cuatro teorías: compresión de la doble capa de electrones, neutralización de la carga de adsorción, puentes de adsorción y atrapamiento/barrido de red.

1. Compresión de la Doble Capa

Según la teoría DLVO, cuando se agrega un electrolito que contiene iones positivos de alta valencia, los iones positivos de alta valencia ingresan a la superficie de las partículas coloidales a través de la atracción electrostática, reemplazando a los iones positivos de baja valencia originales. De esta manera, la doble capa permanece eléctricamente neutra, pero el número de iones positivos disminuye, lo que significa que el espesor de la doble capa se vuelve más delgado y el potencial ζ en la superficie de deslizamiento de las partículas coloidales disminuye.

Cuando el potencial ζ cae a 0, se denomina estado isoeléctrico, momento en el que la barrera de repulsión desaparece por completo. Cuando el potencial ζ cae a un cierto valor tal que la barrera de energía Emax en la curva de energía potencial total de las partículas coloidales es 0, las partículas coloidales se agregan. Este potencial ζ se llama potencial crítico ζk.

2. Neutralización de la carga de adsorción

La superficie de las partículas coloidales adsorbe iones de signos opuestos, partículas coloidales de signos opuestos o polímeros con cargas opuestas, neutralizando así parte de la carga transportada por las propias partículas coloidales, reduciendo la atracción electrostática entre las partículas coloidales y haciéndolas más fáciles de agregar y sedimentar. Las fuerzas impulsoras incluyen la atracción electrostática, los enlaces de hidrógeno, los enlaces coordinados y las fuerzas de Van der Waals. Esto puede explicar el fenómeno de reestabilización de las partículas coloidales en el tratamiento del agua.

3. Puente de adsorción

Las partículas coloidales en un sistema disperso se conectan mediante puentes mediante la adsorción de sustancias poliméricas orgánicas o inorgánicas, se agregan en grandes grupos y se desestabilizan para su asentamiento. Este se divide en puentes de polímeros de cadena larga y puentes de corta distancia. Hay tres tipos:

• Puente entre partículas coloidales y sustancias poliméricas no cargadas, que involucra fuerzas de adsorción como las fuerzas de Van der Waals, enlaces de hidrógeno y enlaces coordinados.

• Puente entre partículas coloidales y sustancias poliméricas con cargas opuestas, que implica neutralización de carga además de fuerzas de Van der Waals, enlaces de hidrógeno y enlaces coordinados.

• Puente entre partículas coloidales y sustancias poliméricas con la misma carga, mediante el efecto "parche electrostático".

4. Trampeo y barrido con redes

Los coagulantes como las sales de aluminio y las sales de hierro agregadas al agua forman una gran cantidad de precipitados de óxidos metálicos hidratados con estructuras tridimensionales después de la hidrólisis. Cuando estos volúmenes de óxido metálico hidratado se contraen y se asientan, capturan y barren partículas coloidales y partículas de materia suspendida en el agua como una red. Atrapar redes y barrer es principalmente una acción mecánica.

II. floculación

Floculación: La floculación se refiere principalmente al proceso en el que los coloides desestabilizados o pequeños sólidos suspendidos se agregan en grandes flóculos.

1. Floculación pericinética:Colisión y agregación de partículas coloidales provocadas por el movimiento browniano. El movimiento browniano se debilita gradualmente a medida que aumenta el tamaño de las partículas. Cuando el tamaño de las partículas crece hasta una determinada dimensión, el movimiento browniano ya no desempeña ningún papel.

2. Floculación Ortocinética:Colisión y agregación de partículas coloidales impulsadas por una fuerza externa. Las partículas coloidales se mueven en una determinada dirección bajo la acción de una fuerza externa. Debido a la diferencia de velocidad entre diferentes partículas coloidales, se completa la colisión y agregación de partículas.

III. Coagulación

La coagulación incluye tanto la acción de desestabilización como la acción de agregación. Es el término general para los dos procesos. Es el proceso de agregación de partículas coloidales y pequeños sólidos suspendidos en el agua.

En otras palabras, la "coagulación" cubre todo el proceso, desde la adición de productos químicos al agua cruda hasta la mezcla del agua, la reacción química y, finalmente, la formación de grandes flóculos de partículas. Mientras que "Floculación" se refiere a la etapa desde la formación de pequeños flóculos hasta la formación de grandes flóculos después de que las partículas coloidales se desestabilizan.

IV. Distinción entre floculación y coagulación

La distinción y definición de los nombres de los floculantes es muy clara, basándose en el papel principal que desempeñan en las aplicaciones prácticas. Los que desempeñan un papel en la desestabilización de coloides se denominancoagulantes; aquellos que juegan un papel en la agregación de coloides desestabilizados o pequeños sólidos suspendidos se llamanfloculantes; y aquellos que desempeñan un papel en la desestabilización de los coloides y la agregación de coloides desestabilizados en partículas grandes se denominancoagulantes.

Por ejemplo, los floculantes de polímeros inorgánicos como PAC y PFS generalmente desempeñan un papel en la desestabilización de coloides en la coagulación-sedimentación, por lo que en este contexto, PAC y PFS deberían denominarsecoagulantes. Sin embargo, cuando los flóculos de lodo son pobres y se añaden PAC o PFS para aumentar la floculación utilizando su efecto puente para flocular juntos el lodo desintegrado, desempeñan un papel de floculación y se definen comofloculantes. El PAM tiene efectos de neutralización de carga y de atrapamiento de red, y también actúa como floculante, por lo que generalmente se le llamacoagulante.

En muchos contextos internacionales, los nombres no se distinguen tan claramente y generalmente se denominan simplemente floculantes. En la práctica, el personal de tratamiento de agua los denomina también floculantes sin especial distinción. Además, no es necesario distinguirlos demasiado claramente; un nombre es sólo un título, y si todo el mundo está acostumbrado a llamarlos así, no tiene nada de malo.

V. Solución de monitoreo digital YexSensor para sistemas de dosificación

VI. Preguntas frecuentes (FAQ)

P1: ¿Por qué es importante para un integrador de sistemas distinguir entre floculación pericinética y ortocinética?
   R: La pericinética es molecular y no se puede controlar. La ortocinética es mecánica; Los integradores deben diseñar la velocidad de agitación y los tipos de paletas para que coincidan con el caudal, asegurando que las partículas colisionen sin romper los flóculos.

P2: ¿Cómo se relaciona el potencial ζ con la selección del sensor?
   R: Si bien los medidores de potencial zeta se basan en laboratorio, el resultado se refleja en la turbidez. El YEX-ZS-206 de YexSensor puede detectar el inicio de una coagulación exitosa monitoreando la formación inicial de pequeños agregados en la zona de mezcla.

P3: ¿Se pueden agregar PAC y PAM en el mismo punto?
   R: No. En un sistema integrado, el PAC requiere una mezcla de alta velocidad para una rápida dispersión y desestabilización, mientras que el PAM requiere una mezcla de baja velocidad para evitar que los polímeros de cadena larga se rompan.

P4: ¿Cuál es el riesgo de "sobredosis" en un sistema de coagulación?
   R: El exceso de dosificación puede provocar una inversión de carga, lo que provocará la reestabilización de las partículas coloidales. La retroalimentación de turbidez en tiempo real evita este desperdicio y falla del sistema.

P5: ¿Por qué utilizar sensores RS485 Modbus RTU para el control de dosificación?
   R: Los motores de alta potencia y las bombas dosificadoras crean una EMI significativa. Las señales digitales son más robustas que las de 4-20 mA, lo que garantiza que el PLC reciba datos precisos para el bucle de dosificación PID.

P6: ¿Es eficaz el atrapamiento con redes para todos los tipos de agua?
   R: Es más eficaz cuando la concentración de partículas coloidales es alta. En agua de baja turbidez, es más difícil formar una "red", por lo que el mecanismo se desplaza más hacia la neutralización de la carga de adsorción.

P7: ¿Cómo manejan los productos YexSensor la alta viscosidad del PAM concentrado?
   R: Los sensores como el YEX-ZS-206 están diseñados con protección IP68 y limpiadores mecánicos automáticos que limpian periódicamente la ventana óptica, evitando la acumulación de PAM y la desviación de las mediciones.

P8: ¿Se refiere "Coagulación" a los productos químicos o al equipo?
   R: En el contexto de un proyecto, generalmente se refiere a todo el proceso unitario, incluidos los productos químicos, los mezcladores rápidos y los tanques de floculación de baja velocidad.

VII. Conclusión

En conclusión, la aparición de residuos industriales de alta turbidez es una manifestación externa de un grave desequilibrio ecológico. Ya sea que lo llames coagulación o floculación, el objetivo es estabilizar el sistema y eliminar los contaminantes. Al comprender estos mecanismos y desplegar sistemas de alta precisiónyexsensorGracias a las herramientas de monitoreo, los integradores de sistemas pueden garantizar el éxito del tratamiento del agua de manera eficiente, rentable y a largo plazo.

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