+30 2111820163
enerchem@enerchem.gr

Επεξεργασία νερού και υγρών αποβλήτων

Translate

Συσσωματικά - Κροκιδωτικά
Συσσωμάτωση (coagulation) είναι η διεργασία κατά την οποία τα κολλοειδή και λεπτομερή αιωρούμενα υλικά ενός υδατικού διαλύματος προετοιμάζονται με κατάλληλα μέσα για συνένωση. Πρακτικά, η συσσωμάτωση αποτελεί τη διεργασία αποσταθεροποίησης του σταθερού κολλοειδούς διαλύματος. Κροκίδωση (flocculation) είναι η συνένωση των αποσταθεροποιημένων κολλοειδών και η δημιουργία μεγάλων σχηματισμών (κροκίδων, flocs).
Χημικά μέσα συσσωμάτωσης - κροκίδωσης
Θειικό αργίλιο (alum) - Al2(SO4)3.18H2O
Με την προσθήκη θειικού αργιλίου, γίνεται αρχικά διάλυση και ιονισμός του κατά την αντίδραση:
Αl2(SO4)3.18H2O Û 2Al3+ + 3SO42- + 18H2O
Στη συνέχεια, τα διαθέσιμα Al3+ εξουδετερώνουν με το θετικό τους φορτίο το αντίστοιχο αρνητικό φορτίο των κολλοειδών (αμοιβαία συσσωμάτωση). Επιπλέον, τα ιόντα αργιλίου αντιδρούν με τα υδροξυλιόντα του νερού κατά την αντίδραση:
2Al3+ + 6OH- Û Al2O3 . xH2O¯
Επίσης, το θειικό αργίλιο μπορεί να αντιδράσει απευθείας με τα όξινα ανθρακικά άλατα του ασβεστίου (και μαγνησίου) κατά την αντίδραση:
Al2(SO4)3.18H2O+3Ca(HCO3)2  Û 3CaSO4+2Al(OH)3 ¯ +6CO2+18H2O
Και στις δύο περιπτώσεις, τα σχηματιζόμενα αδιάλυτα ζελατινώδη ιζήματα παρασύρουν τα αιωρούμενα λεπτομερή σωματίδια (συσσωμάτωση με σάρωση). Από την τελευταία αντίδραση γίνεται φανερό ότι με την επιπλέον προσθήκη υδρασβέστου (συνδυασμός alum και lime), αυξάνεται η ποσότητα του σχηματιζόμενου αδιάλυτου ιζήματος υδροξειδίου του αργιλίου, Al(OH)3, άρα και η ικανότητα κατακρήμνισης των κολλοειδών.
Θειικός σίδηρος - Fe2(SO4)3
Ο θειικός σίδηρος συμπεριφέρεται όπως και το θειικό αργίλιο: Με τη διάλυσή του ελευθερώνονται Fe3+, τα οποία εξουδετερώνουν τα ηλεκτρικά φορτία των κολλοειδών (αμοιβαία συσσωμάτωση). Αντιδρά με τα όξινα ανθρακικά άλατα του ασβεστίου κατά την αντίδραση:
Fe2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2  Û 3CaSO4 + 2Fe(OH)3 ¯ + 6CO2
ενώ ο συνδυασμός του με υδράσβεστο οδηγεί στην αντίδραση:
Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2    Û 3CaSO4 + 2Fe(OH)3 ¯
Το σχηματιζόμενο, και στις δύο περιπτώσεις, αδιάλυτο ίζημα υδροξειδίου του τρισθενούς σιδήρου, Fe(OH)3 συμπαρασύρει τα αιωρούμενα κολλοειδή σωματίδια (συσσωμάτωση με σάρωση).
Θειικός υποσίδηρος - FeSO4.7H2O
Κατά κανόνα, ο θειικός υποσίδηρος χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με υδράσβεστο για το σχηματισμό κροκίδων. Η αντίδρασή του αρχικά, με τα όξινα ανθρακικά άλατα του ασβεστίου δίνει:
FeSO4.7H2O + Ca(HCO3)2  Û Fe(HCO3)2 + CaSO4 + 7H2O και
Fe(HCO3)2  Û Fe(OH)2 + CO2
Με την περαιτέρω προσθήκη υδρασβέστου, ο διττανθρακικός υποσίδηρος γίνεται:
Fe(HCO3)2+2Ca(OH)2  Û Fe(OH)2 +2CaCO3+2H2O
Στη συνέχεια, το σχηματισθέν υδροξείδιο του δισθενούς σιδήρου, Fe(OH)2 οξειδώνεται από το διαλυμένο οξυγόνο σε υδροξείδιο του τρισθενούς σιδήρου, Fe(OH)3, που είναι η επιθυμητή τελική μορφή:
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O Û 4Fe(OH)3¯
Η οξείδωση ευνοείται από την υψηλή τιμή του pH η οποία οφείλεται κατά μεγάλο μέρος στην προσθήκη της υδρασβέστου. Παρατηρείται, ότι και στην περίπτωση αυτή λαμβάνουν χώρα τόσο η αμοιβαία συσσωμάτωση (Fe3+) όσο και η συσσωμάτωση με σάρωση (Fe(OH)3 ¯).
Χλωριούχος σίδηρος - FeCl3
Ο χλωριούχος σίδηρος, όταν διαλυθεί στο νερό, υδρολύεται ή αντιδρά με τα όξινα ανθρακικά άλατα του ασβεστίου ή με την προστιθέμενη υδράσβεστο, κατά τις αντιδράσεις:
FeCl3 + 3H2O Û Fe(OH)3¯ + 3H+ + 3Cl-
2FeCl3 + 3Ca(HCO3)2  Û 2Fe(OH)3¯ + 3CaCl + 6CO2
2FeCl3 + 3Ca(OH)2  Û 2Fe(OH)3¯ + 3CaCl2
Και στις τρεις περιπτώσεις παράγεται ίζημα υδροξειδίου του τρισθενούς σιδήρου, Fe(OH)3, το οποίο ευνοεί τη συσσωμάτωση με σάρωση.
Υδράσβεστος (lime) - Ca(OH)2
Όταν χρησιμοποιηθεί ως μέσο συσσωμάτωσης μόνο υδράσβεστος, εκτός από την παρουσία των δισθενών θετικών ιόντων του ασβεστίου (Ca2+) γίνεται αντίδραση με το ελεύθερο ανθρακικό οξύ και τα διττανθρακικά άλατα παράγοντας αδιάλυτο ανθρακικό ασβέστιο, που αποτελεί τους πυρήνες κροκιδώσεως των κολλοειδών:
Ca(OH)2 Ϋ Ca2+ + 2(OH)-
Ca(OH)2 + H2CO3  Ϋ CaCO3 ― + 2H2O
Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 Ϋ 2CaCO3 ― + 2H2O
Λόγω των πολλών παραλλήλων αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα, απαιτείται αρκετή ποσότητα υδρασβέστου για να ικανοποιηθούν όλες οι απαιτήσεις. Η ποσότητα αυτή περιορίζεται σημαντικά, αν γίνει συνδυασμός της χρήσης του με άλλα κροκιδωτικά μέσα (π.χ. θειικό αργίλιο).