Применение флокулянтов в современной очистке воды очень распространено. Однако многие коллеги не до конца понимают механизм действия флокулянтов или имеют относительно однобокое понимание. В этой статье будет проанализирован механизм действия флокулянтов и объяснено, в чем именно разница между флокулянтами и коагулянтами!

I. Коагуляция

Коагуляция: в основном относится к процессу дестабилизации коллоида и образованию крошечных агрегатов. Механизмы действия коагуляции обычно объясняются четырьмя теориями: сжатием двойного электронного слоя, нейтрализацией адсорбционного заряда, адсорбционным мостиком и сетчатым захватом/подметанием.

1. Сжатие двойного слоя

Согласно теории ДЛВО, при добавлении электролита, содержащего высоковалентные положительные ионы, высоковалентные положительные ионы попадают на поверхность коллоидных частиц за счет электростатического притяжения, заменяя исходные низковалентные положительные ионы. Таким образом, двойной слой остается электрически нейтральным, но количество положительных ионов уменьшается, а значит, толщина двойного слоя становится тоньше, а ζ-потенциал на поверхности скольжения коллоидных частиц уменьшается.

Когда ζ-потенциал падает до 0, это называется изоэлектрическим состоянием, в этот момент барьер отталкивания полностью исчезает. Когда ζ-потенциал падает до определенного значения, так что энергетический барьер Emax на кривой полной потенциальной энергии коллоидных частиц равен 0, коллоидные частицы агрегируются. Этот ζ-потенциал называется критическим потенциалом ζk.

2. Нейтрализация адсорбционного заряда.

Поверхность коллоидных частиц адсорбирует ионы противоположных знаков, коллоидные частицы противоположных знаков или полимеры с противоположными зарядами, тем самым нейтрализуя часть заряда, переносимого самими коллоидными частицами, уменьшая электростатическое притяжение между коллоидными частицами, облегчая их агрегацию и осаждение. К движущим силам относятся электростатическое притяжение, водородные связи, координатные связи и силы Ван-дер-Ваальса. Это может объяснить явление рестабилизации коллоидных частиц при очистке воды.

3. Адсорбционное мостиковое соединение.

Коллоидные частицы в дисперсной системе соединяются мостиковым путем за счет адсорбции органических или неорганических полимерных веществ, агрегируясь в крупные кластеры и дестабилизируясь при осаждении. Это подразделяется на полимерные мостики с длинной цепью и мостики на коротких расстояниях. Есть три типа:

• Образование мостиков между коллоидными частицами и незаряженными полимерными веществами с участием сил адсорбции, таких как силы Ван-дер-Ваальса, водородные связи и координатные связи.

• Образование мостиков между коллоидными частицами и полимерными веществами с противоположными зарядами, включающее нейтрализацию заряда помимо сил Ван-дер-Ваальса, водородных связей и координатных связей.

• Соединение между коллоидными частицами и полимерными веществами с одинаковым зарядом за счет эффекта «электростатического пятна».

4. Отлов сетями и подметание

Коагулянты, такие как соли алюминия и железа, добавленные в воду, после гидролиза образуют большое количество осадков гидратированных оксидов металлов с трехмерной структурой. Когда эти объемы гидратированных оксидов металлов сжимаются и оседают, они захватывают и сметают коллоидные частицы и частицы взвешенных веществ в воде, как сеть. Поимка сетью и подметание — это, прежде всего, механическое действие.

II. Флокуляция

Флокуляция: Флокуляция в основном относится к процессу, при котором дестабилизированные коллоиды или крошечные взвешенные вещества объединяются в большие хлопья.

1. Перикинетическая флокуляция: Столкновение и агрегирование коллоидных частиц, вызванное броуновским движением. Броуновское движение постепенно ослабевает по мере увеличения размера частиц. Когда размер частиц увеличивается до определенного размера, броуновское движение перестает играть роль.

2. Ортокинетическая флокуляция: Столкновение и агрегирование коллоидных частиц под действием внешней силы. Коллоидные частицы движутся в определенном направлении под действием внешней силы. Из-за разницы скоростей различных коллоидных частиц происходит столкновение и агрегирование частиц.

III. Коагуляция

Коагуляция включает в себя как действие дестабилизации, так и действие агрегации. Это общий термин для двух процессов. Это процесс агрегации коллоидных частиц и мельчайших взвешенных веществ в воде.

Другими словами, «коагуляция» охватывает весь процесс от добавления химикатов в сырую воду до смешивания воды, химической реакции и, наконец, до образования хлопьев крупных частиц. При этом «флокуляция» относится к стадии от образования крошечных хлопьев до образования крупных хлопьев после дестабилизации коллоидных частиц.

IV. Разница между флокуляцией и коагуляцией

Различия и определения названий флокулянтов очень ясны, исходя из основной роли, которую они играют в практическом применении. Те, которые играют роль в дестабилизации коллоида, называются коагулянты; те, которые играют роль в агрегации дестабилизированных коллоидов или мельчайших взвешенных веществ, называются флокулянты; а те, которые одновременно играют роль в дестабилизации коллоидов и агрегации дестабилизированных коллоидов в крупные частицы, называются коагулянты.

Например, неорганические полимерные флокулянты, такие как PAC и PFS, обычно играют роль в дестабилизации коллоида при коагуляции-осаждении, поэтому в этом контексте PAC и PFS следует называть коагулянты. Однако, когда хлопья ила плохие и добавляются PAC или PFS для увеличения флокуляции за счет использования их связующего эффекта для флокуляции распавшегося ила вместе, они играют флокуляционную роль и определяются как флокулянты. ПАМ обладает эффектами как нейтрализации заряда, так и сетчатого улавливания, а также действует как флокулянт, поэтому его обычно называют коагулянт.

Во многих международных контекстах названия не так четко различаются, и их обычно называют просто флокулянтами. На практике специалисты по очистке воды также обычно называют их флокулянтами без особого различия. При этом нет необходимости различать их слишком четко; имя — это всего лишь титул, и если все привыкли их так называть, в этом нет ничего плохого.

V. Решение для цифрового мониторинга YexSensor для систем дозирования

VI. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: Почему системному интегратору важно различать перикинетическую и ортокинетическую флокуляцию?
   Ответ: Перикинетика является молекулярной и не может контролироваться. Ортокинетика механична; интеграторы должны проектировать скорость перемешивания и типы лопастей так, чтобы они соответствовали скорости потока, обеспечивая столкновение частиц без разрушения хлопьев.

Вопрос 2: Как ζ-потенциал связан с выбором датчика?
   Ответ: Хотя измерители зета-потенциала производятся в лабораторных условиях, результат отражается на мутности. YEX-ZS-206 компании YexSensor может обнаружить начало успешной коагуляции, отслеживая начальное образование крошечных агрегатов в зоне смешивания.

Вопрос 3. Можно ли добавить PAC и PAM одновременно?
   Ответ: Нет. В интегрированной системе PAC требует высокоскоростного перемешивания для быстрого диспергирования и дестабилизации, тогда как PAM требует перемешивания на низкой скорости, чтобы предотвратить разделение длинноцепочечных полимеров.

Вопрос 4: Каков риск «передозировки» в системе коагуляции?
   Ответ: Превышение дозировки может вызвать перезарядку, что приведет к повторной стабилизации коллоидных частиц. Обратная связь по мутности в режиме реального времени предотвращает эти потери и сбои системы.

Вопрос 5: Зачем использовать датчики RS485 Modbus RTU для контроля дозирования?
   О: Мощные двигатели и дозирующие насосы создают значительные электромагнитные помехи. Цифровые сигналы более устойчивы, чем 4–20 мА, что гарантирует получение ПЛК точных данных для контура дозирования ПИД.

Вопрос 6: Эффективен ли отлов сетями для всех типов воды?
   Ответ: Наиболее эффективен при высокой концентрации коллоидных частиц. В воде с низкой мутностью сложнее сформировать «сетку», поэтому механизм больше смещается в сторону нейтрализации адсорбционного заряда.

Вопрос 7: Как продукты YexSensor справляются с высокой вязкостью концентрированного ПАМ?
   О: Датчики, подобные YEX-ZS-206, имеют защиту IP68 и оснащены автоматическими механическими очистителями, которые периодически очищают оптическое окно, предотвращая накопление PAM и дрейф измерений.

Вопрос 8: Относится ли «коагуляция» к химическим веществам или оборудованию?
   Ответ: В контексте проекта это обычно относится ко всему процессу установки, включая химикаты, быстрые смесители и медленноскоростные флокуляторы.

VII. Заключение

Таким образом, появление высокомутных промышленных отходов является внешним проявлением серьезного экологического дисбаланса. Независимо от того, называете ли вы это коагуляцией или флокуляцией, цель состоит в том, чтобы стабилизировать систему и удалить загрязняющие вещества. Понимая эти механизмы и применяя высокоточные Йекссенсор инструменты мониторинга, системные интеграторы могут обеспечить эффективный, экономичный и долгосрочный успех очистки воды.

Запросы по проекту:
       Для получения подробных технических данных о наших датчиках мутности RS485 или поддержки интеграции системы дозирования обращайтесь в инженерный отдел YexSensor.