فرآیند انعقاد در تصفیه آب از جایگاه ویژهای برخوردار است و مطالعات زیادی پیرامون نوع ماده منعقد کننده بهینه، جهت حذف کدورت صورت گرفته است. برای اینکه بتوان منعقد کننده مناسب را جهت امر تصفیه و یا فرآیند انعقاد و لخته سازی انتخاب کرد می بایست پارامترهای متفاوتی را در نظر گرفت از جمله میزان ذرات معلق موجود در محلول و یا اینکه ذرات معلق موجود دارای چه میزان بار الکتریکی هستند تا بتوانند شرایط مناسب و بهینه ای را جهت انعقاد و لخته سازی به وجود آورند تا لخته های به وجود آمده بتوانند شرایط مناسب و کمپلکس فعال خوبی را تشکیل دهند. البته موارد که عنوان شد بخشی از پارامترها می باشد که باید در آنالیز شیمیایی یک پساب و یا فاضلاب لحاظ گردد و پس از آن جهت انتخاب منعقد کننده مناسب و همچنین دوز مناسب آن در فرآیند تصفیه در شرایط مختلف از جار تست استفاده میشود.
مواد منعقد کننده شامل موادی هستند که جهت ناپایدار سازی ذرات و چسباندن آنها به یکدیگر استفاده میشوند از جمله متداولترین منعقد کننده در تصفیه آب سولفات آلومینیوم و نمک های آهن هستند. سولفات آلومینیوم (آلوم) بیشتر از نمک های آهن مورد استفاده قرار میگیرند.
منعقد کننده یا کواگولانت چیست؟
منعقد سازی شیمیایی Coagulation شامل تمام واکنش ها و مکانیسم هایی است که در ناپایدارسازی شیمیایی بارهای الکتریکی ذرات و تشکیل ذرات بزرگتر در فرآیند پیش تصفیه و پساب صنعتی انجام میگیرد.
فلوکولانت چیست؟
فلوکولاسیون Flocculation یک فرآیند لخته سازی فیزیکی است که در طی اضافه کردن مواد خاص، برخورد ذرات افزایش یافته و ذرات به صورت کلوخه و لخته شده (فلاک) شده و سپس ته نشین می گردند.
انواع لخته سازی
لخته سازی معمولاً از دسته های ریز، درشت، و کلوییدهای وابسته به آن حائز اهمیت قرار میگیرد.
- لخته سازی ریز
لخته سازی ریز Peri kinetic که تجمع ذرات از طریق انرژی حرارتی تصادفی مولکول های سیال (جنبش یا حرکت براونی) صورت میگیرد.
- لخته سازی درشت
لخته سازی درشت Orthokinetic که تجمع ذرات (فلوکولاسیون) با استفاده از گرادیان سرعت واختلاط در سیال صورت میگیرد.
- کلوییدهای وابسته
این نوع ذرات کلوییدی از تجمع عوامل فعال سطحی نظیر صابون ها،گندزداهای مصنوعی و مواد رنگی ساخنه شده که مجموعه منظمی به نام میسل Micelle را تشکیل میدهند.
انواع ذرات کلوییدی درسیالات
- آب گریز HYDROPHOBIC
اصطلاح Hydrophobic یک خاصیت فیزیکی ذرات و مولکولی ماده می باشد که مولکول های آب را دفع میکند.
به طور معمول مولکول ها و ذرات هیروفولیک تمایل به غیر بودن دارند و لذا سایر مولکول های خنثی و غیر قطبی را ترجیح میدهند.
- آب دوست HYDROPHILIC
اصطلاح HYDROPHILIC خاصیت فیزیکی ذرات و مولکول های ماده ای است که تمایل دارد به مولکول های آب جذب شود و در نتیجه در آب حل شود.
پتانسیل زتا
پتانسیل زتا(Zeta potential) زمانی که یک ذره در یک محیط الکترولیت قرار گیرد وجریان الکتریکی از این محلول عبور داده شود، این ذره با توجه به بار سطحی خود، به یکی ازالکترودهای محلول الکترولیت جذب شده و توده ای از یون ها را به همراه خود به حرکت درمیآورد.نیروی پتانسیل سطحی این ذره را پتانسیل زتا می نامند. امروزه مقدار پتانسیل زتا ذرات را با استفاده از دستگاه اندازه گیری میکنند.
بررسی اثر منعقد کننده ها و نقش پتانسیل زتا
مواد منعقد کننده با کاهش بار سطحی و در نتیجه با کاهش پتانسیل زتا موجب میگردند سطح بارالکتریکی ذرات به سمت خنثی شدن تمایل پیدا کند و ذرات به صورت ذرات کلوییدی (فلاک) به یکدیگر چسبیده و ته نشین شوند. الزاماً نیاز نمیباشد که خنثی سازی بارسطحی ذرات ابتدا به صفر برسد و سپس فلاک ها تشکیل شود بلکه امکان تشکیل فلاک ها هم درهنگام نزدیک شدن بار سطحی ذرات به حد خنثی نیز وجود دارد. نیزممکن است به لحاظ تفاوت در میزان سد انرژی این فلاک ها(Floc) به صورت ریز یا درشت باشند.
کاربرد منعقد کننده ها در تصفیه آب صنعتی چیست
منعقد کننده و کمک منعقد کننده های طبیعی، شیمیایی، معدنی و پلیمری به طور گسترده جهت کاهش کدورت آب درقسمت پیش تصفیه اسمز معکوس، جهت کاهش C.O.D در پساب های صنعتی و فاضلاب به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرد.
انتخاب صحیح منعقد کننده
در فرآیند پیش تصفیه آب وعمل لخته سازی وانعقاد، انتخاب صحیح نوع و مقدار تزریق کواگولانت و فلوکواگولانت معمولا توسط جار تست تعیین میگردد بدین گونه که نمونه آب پساب را در ظرف های جار تست ریخته و در سرعت های اختلاط متفاوت (تند، متوسط، کند)، غلطت های مختلف از مواد منعقد کننده به ظرف های جار تست تزریق و نتایج مشاهده و ثبت میگردد.
بدیهی است اندازه گیری پتانسیل زتا و دانستن بار الکتریکی سطح ذرات درانتخاب نوع منعقد کننده بسیارکمک کننده وموثرخواهد بود.
کمک منعقد کننده در تصفیه آب
کمک منعقد کننده ها (فلوکواگولانت) معمولا پس ازتزریق کواگولانت ها (منعقد کننده کننده ها) به آب اضافه میشوند و فرآیند لخته سازی را سرعت میبخشند وذرات ریز کلوییدی را به هم چسبانیده و به صورت فلاک میکنند. درآزمایش جار تست، برای استفاده از کمک منعقد کننده های آب، سرعت اختلاط باید تنظیم گردد.
کمک منعقد کننده ها
جهت انجام سریعتر عملیات فلوکولاسیون وانعقاد ذرات، علاوه براستفاده از منعقد کننده ها، استفاده ازکمک منعقد کننده ها نیز معمولا ضرورت پیدا میکند.
معمولا کمک منعقد کننده ها درتصفیه آب فاضلاب نیز به طورگسترده استفاده میشود.
محل تزریق منقعد کننده ها و کمک منعقد کننده ها
معمولاً منعقد کننده ها و کمک منعقدکننده ها در سیستم پیش تصفیه آب در حوضچه ته نشینی یا در تجهیز کلایریفایر/ِDAF تزریق میگردد. به طورمعمول ابتدا منعقد کننده(فلوکوآگولانت) جهت کلوخه کردن ذرات بزرگتر و سپس کمک منعقد کننده پس از تزریق منعقد کننده ها(کواگولانت ها) جهت کلوخه سازی ذرات ریز به سیستم تزریق میگردد.
انواع منعقد کننده
- منعقد کنندههای آلومینیومدار
- منعقد کننده های آهن دار
- منیزیم اکسید (MgO)
منعقد کننده های معدنی
- آهن دار: سولفات آهن، منعقد کننده کلروفریک(فریک کلراید، کلرید آهن، اسید کلرید فریک)
- آلومینیوم دار: سولفات آلومینیوم (منعقد کننده آلوم)- پلی آلومینیوم کلراید- آلومینات سدیم
- اکسید منیزیمی
منعقد کننده های آلی
- پلی آمین ها
پلی دی آلیل دی متیل کلراید POLYDADMAC یک ماده منعقد کننده آلی اولیه با بار منفی است که جهت منعقد کردن لجن و آب خام بسیار کدر به کار میرود.
- ملامین -تانین- فرمالدهید: برای رفع لجن و حذف مواد آلی نظیر روغن، چربی کاربرد دارد.
منعقد کننده های معدنی آلومینیوم دار
- پلی آلومینیوم کلرایدPAC or ACH
- آلومینات سدیم
- سولفات آلومینیوم
سولفات آمونیوم(آلوم): ماده ی معدنی منعقد کننده با بار خنثی است است که حلالیت آن در آب حدود ۶۵۴ppm است. ظروف مناسب برای حمل و نقل این ماده مواد فولادیP.V.C، لاستیکی میباشد.
1.منعقدکننده های آلومینیوم دار
سولفات آلومینیوم Al2(SO4)3.nH2O
بلوری شکل و به صورت کلوخه، گرانول، پودر یا محلول غلیظ، سفید مایل به خاکستری، در آب دارای PH اسیدی
نام تجاری آلوم یا زاج سفید است. با اضافه کردن به آب یا بیکربنات کلسیم و آب واکنش داده، هیدروکسید آلومینیوم ایجاد میکند که هیدروکسید آلومینیوم مرکزی برای تجمع مواد کلویید، بدون بار شده و لخته های درشتتر ایجاد میکند.
در صورت ناکافی بودن قلیاییت محیط برای ایجاد هیدروکسید آلومینیم، از آب آهک و کربنات سدیم استفاده میشود. چون +H مانع تشکیل هیدروکسید آلومینیوم می شود. عیب مهم استفاده از زاج، ایجاد سختی کلسیم و CO2 (عامل خورندگی) می باشد.
• آلومینات سدیم Na3AlO3
این ترکیب هم در اثر واکنش با بی کربنات کلسیم ایجاد هیدروکسید آلومینیوم میکند. به علت خاصیت قلیایی، احتیاج به مصرف باز اضافی ندارد.
• پلی آلومینیوم کلراید Z [Al2(OH)6-xClxYH2O]
پلی آلومینیوم کلرایدPAC، عملیات ناپایدارسازی الکتریکی را بر روی کلوییدها انجام میدهد به طوریکه از طریق فرآیند جذب روی سطح ذرات کلوییدی نشسته و باعث ایجاد یک پیوند بین پلیمروذره میگردد.از طریق تولید یون های هیدروکسیل و پلیمرهای آنیونی چند ظرفیتی باعث تشکیل فلاک های سنگین و ماکرومولکول های آلی میگردد.
PAC ازنوع آشامیدنی باعث کاهش قابل توجه کدورت آب و شفاف سازی آب میگردد.
PAC ازنوع صنعتی درمقایسه با نوع آشامیدنی آن، قادر به شفاف سازی آب نمیگردد اما کدورت را بطور چشمگیر کاهش میدهد.
مزایای پلی آلومینیوم کلراید
- محدودیت دمایی برای استفاده ندارد.
- جایگزین مناسبی برای منعقد کننده های طبیعی همانند سولفات آلومینیوم و کلروفریک میباشد.
- درصد خلوص آن بالاست و در انواع درصدهای ۱۸ – ۹ و ۳۰ درصد قابل ارائه و فروش میباشد.
- خاصیت منعقد کنندگی بیشتری دارد.
معایب PAC
- محدودیت pH جهت استفاده وجود دارد .
- برای انواع خااصی ازغشا ممبرین ها کاربرد دارد و جهت استفاده الزاماً میبایست سازگاری آن با ممبرین بررسی گردد.
- استفاده بیش از حد دوز مجاز آن، باعث میگردد به غشا ممبرین آسیب جدی وارد گردد.
کاربردهای پلی آلومینیوم کلراید
- تصفیه آب صنعتی
- پیش تصفیه آب شهری و فاضلاب
- پساب های برگشتی کارخانه ها
- منعقد کننده فاضلاب شهری
- احیای زغال سنگ
- تهیه خمیر کاغذ
- صنایع نساجی
- صنایع چرم سازی
- کاهش سریع سیمان
- کاهش O.D اکسیژن
- صنایع آرایشی بهداشتی
2.منعقد کنندههای آهن دار
• سولفات فرو (FeSO4,7H2O)
با ایجاد هیدروکسید آهن III، باعث انعقاد ذرات کلویید میشود.
همراه آهک هیدراته استفاده میگردد.
• سولفات فریک Fe2(SO4)
این ماده میتواند همراه یا بدون آهک هیدراته مصرف شود و از لحاظ اقتصادی با صرفه تر از زاج میباشد. مزیتش نسبت به زاج این است که در میدان وسیعی از PH عمل میکند. زمان لازم برای تشکیل لختهها کمتر بوده و لختهها درشتتر و وزینتر هستند. با استفاده از سولفات فریک در PH حدود 9.0، منگنز موجود در آب حذف شده و باعث از بین رفتن طعم و بوهای خاص آب میشود.
• کلروفریک (FeCl3,6H2O)
از پر مصرف ترین منعقد کننده است و به صورت پودر، مایع یا متبلور به فروش میرسد. در اثر واکنش با بیکربنات کلسیم یا هیدروکسید کلسیم، ایجاد هیدروکسید آهن III میکند که مرکزی برای تجمع مواد کلویید به شمار میرود.
3. منیزیم اکسید (MgO)
- خارج کردن سیلیس محلول
- کارکرد در pH حدود 5.9 و بالاتر
- هرچه ذرات درشت تر مقدار ماده مصرفی کمتر
- برای آب های با رنگ و کدورت بالا
کمک منعقد کننده پلی اکریل آمید
یک ماده پلیمری است که یکی از مونومرهای آن اکریل آمید است.
انواع پلی الکترولیت
پلی الکترولیت(پلی اکریل آمید) یک ماده پلیمری است که به عنوان کمک منعقد کننده، عمل فلوکولاسیون را سریع تر میکند و در۳ نوع کاتیونی CPAM، آنیونیAPAM و خنثی PAM وجودارد.
نحوه انتخاب نوع پلی الکترولیت
- اگر ذرات آب دارای بار مثبت باشد از پلی الکترولیت با بار مخالف یعنی پلی الکترولیت آنیونی استفاده میگردد.
- اگر ذرات آب دارای بار منفی باشد از پلی الکترولیت با بارمخالف یعنی پلی الکتروایت کاتیونی استفاده میگردد.
- اگر ذرات آب دارای بار نباشد از پلی الکترولیت خنثی استفاده میشود.
مقدار مصرف پلی الکترولیت
مقدار نیم گرم از پلی الکترولیت در۵۰۰ سی سی (نیم لیتر) آب حل میگردد و یک سی سی ازاین محلول آماده شده به ۵۰۰ سی سی نمونه پساب اضافه میگردد.
جهت کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره با کارشناسان و مشاوران نیلتک تماس بگیرید.
مشاوره رایگان انتخاب منعقد کننده
اگر به دنبال اطلاعات بیشتر هستید
ما در نیلتک به عنوان سازنده و تامین کننده انواع منعقد کننده در حوزه صنعت تصفیه آب و فاضلاب در کنار شما هستیم