انعقاد با پلی الکترولیت

پلیمرها یا پلی الکترولیت ها از مونومرهای ساده ای تشکیل شده اند که در مواد با وزن مولکولی بالا و با وزن مولکولی از ۱۰۰۰۰ تا یک میلیون دالتون پلیمریزه می شوند. پلیمرها می توانند در وزن مولکولی، ساختار (خطی در مقابل شاخه)، مقدار بار، نوع بار و ترکیب متفاوت باشند. شدت بار به درجه یونیزاسیون گروه های عاملی، میزان کوپلیمر سازی و یا میزان گروه های جایگزین در ساختار پلیمر بستگی دارد. با توجه به بار ، پلیمرهای آلی می توانند کاتیونی (دارای بار مثبت)، آنیونی باشند (بار منفی) یا غیرونیونی (فاقد بار الکتریکی) باشند. پلیمرهای موجود در محلول عموماً میزان انتشار پائین و ویسکوزیته های بالا را نشان می دهند، بنابراین لازم است مکانیزم پراکندگی پلیمر در آب باشد. این کار با مخلوط کردن کوتاه و جدی برای به حداکثر رساندن پراکندگی انجام می شود.
نیاز به دوز انعقاد پذیر کمتر باعث ایجاد حجم لجن کمتری، افزایش کمتری در بار یونی آب تصفیه شده، کاهش سطح آلومینیوم در آب تصفیه شده، صرفه جویی در هزینه تا ۲۵ تا ۳۰٪ می شود.
پلی الکترولیت ها به دو روش مجزا عمل می کنند: خنثی کردن بار و پل زدن بین ذرات. از آنجا که ذرات فاضلاب معمولاً دارای بار منفی می شوند، وزن مولکولی کم دارند، پلی الکترولیت های کاتیونی می توانند به عنوان منعقد کننده عمل کنند که بار منفی ذرات را خنثی یا کاهش می دهد، مشابه اثر آلوم یا کلرید فریک. مکانیسم در شکل نشان داده شده است.

این اثر کاهش چشمگیر نیروی دفع کننده در بین ذرات کلوئیدی، که به نیروی جاذبه واندروالس اجازه می دهد تا تجمع اولیه مواد معلق کلوئیدی و ریز معلق را به شکل میکرو فلوکس ترغیب کند. ذرات منعقد شده بسیار متراکم هستند، تمایل دارند که از نزدیک بسته شوند و به سرعت حل شوند. اگر بیش از حد از پلیمر استفاده شود، در این شرایط، یک تغییر بار ممکن است رخ دهد، و ذرات دوباره پراکنده می شوند، اما با یک بار مثبت به جای بار منفی. از پلیمرهای با وزن مولکولی بالاتر به طور کلی برای ترویج لخته سازی پل استفاده می شود.. لخته سازی معمولاً برای افزایش وزن مولکولی پلیمر موثرتر است. اگر بیش از حد از پلیمر استفاده شود، با این وجود، تمام سطح ذرات می تواند با پلیمر پوشانده شود، به گونه ای که هیچ مکانی برای “پل” شدن با ذرات دیگر ، “اثر هیر بال” در دسترس نیست. به طور کلی، پلیمرهای با وزن مولکولی بالا، فلاکهای نسبتاً بزرگ و شکاف های شکننده تری تولید می کنند.
از آنجا که ترکیب شیمیایی فاضلاب تأثیر قابل توجهی در عملکرد یک پلیمر دارد، انتخاب نوع پلیمر برای استفاده به عنوان کمک منعقد کننده / لخته سازی به طور کلی نیاز به آزمایش با جریان زباله هدفمند دارد و انتخاب نهایی پلی الکترولیت یک نوع هنر علمی است. صدها پلیمر از تولیدات بی شماری با طیف گسترده ای از خواص فیزیکی و شیمیایی موجود است. و ، اگرچه تولید کنندگان اغلب می توانند به یک روش کلی کمک کنند، اما کاربر نهایی اغلب باید از بین پلی الکترولیت های مختلف برای کاربرد خاص، بهترین و مقرون به صرفه ترین پلی الکترولیت را اتنخاب کند.

عوامل موثر بر انعقاد

دوز منعقد کننده

غلظت منعقد کننده مورد نیاز انعقاد متناسب با غلظت ماده آلی موجود است. قبل از كدورت می توان منعقد كننده را در مقادیر كافی برای بی ثبات كردن ماده آلی اضافه كند. ظاهراً این مواد قبل از انعقاد مواد منعقدكننده رس، با ذرات واکنش نشان می دهند. دوز انعقادی با کاهش pH کاهش می یابد زیرا گروه های کربوکسیلیک بیشتری بلاک می شوند و با منعقد کننده تداخل نمی کنند. هیچ فرمول معتبری برای تعیین مؤثر دوز وجود ندارد با این حال ، آزمایش شیشه مناسب ترین روش برای تعیین نوع موثر منعقد کننده و دوز مناسب آنها است. انعقاد مناسب برای شفاف سازی خوب و عملکرد فیلتراسیون و همچنین برای کنترل عوامل بیماری زا و ضد عفونی کننده محصولات جانبی ضروری است. انعقاد نادرست می تواند باعث به وجود آمدن انعقاد زیاد باقیمانده در آب تصفیه شده و رسوب پس از تصفیه ذرات باعث ایجاد کدورت، رسوب و پوشش لوله ها در سیستم توزیع شود. به حداقل رساندن مواد باقیمانده مواد جامد از انعقاد نیز به دلیل افزایش هزینه دفع و محدودیت های تخلیه، به بخش مهمتری در عملیات آب و برق تبدیل شده است. این مسائل فشارهای اضافی را بر روی آب و برق به منظور بهینه سازی انعقاد خون برای رسیدن به اهداف تصفیه ای چندگانه ایجاد کرده است.
جهت به حداکثر رساندن حذف ذرات، کدورت و میکروارگانیسم ها / پاتوژن ها با جداسازی مواد جامد ، به حداکثر رساندن حذف TOC و DBP برای به حداقل رساندن انعقاد باقیمانده غلظت، به حداقل رساندن تولید باقیمانده جامد (لجن) و به حداقل رساندن هزینه های عملیاتی لازم است.

قلیایی / pH

قلیایی به ظرفیت اسید سلولی آب اشاره دارد و یک نشانه کلی از ظرفیت بافر آب است. قلیایی و pH مرتبط هستند. منعقد کننده های فلزی اسیدی هستند و علاوه بر این منعقد کننده قلیایی را مصرف می کند. برای آب های با قلیائیت کم، علاوه بر انعقاد ممکن است تمام قلیائیت موجود را مصرف کند، و pH را به مقادیر کم برای تصفیه مؤثر فشار می آورد. آبهای قلیایی بالا (بافری قوی) ممکن است نیاز به افزودنی های انعقادی بالا برای کاهش فشار pH به مقادیر مطلوب برای انعقاد داشته باشد. آلوم و کلرید فریک نسبت به پلی آلومینیم کلرید اسیدی تر هستند و بنابراین ، پس از افزودن منجر به مصرف قلیایی بیشتر می شوند. pH ای که در آن انعقاد رخ می دهد مهمترین پارامتر برای عملکرد مناسب انعقاد است، که موارد زیر را تحت تأثیر قرار می دهد:
بار سطح کلوئیدها، بارگونه انعقادی فاز حل شده، بار سطحی ذرات floc ، حلالیت انعقاد پذیر.

دما

دما در حلالیت رسوب هیدروکسید فلز و سرعت تشکیل محصولات هیدرولیز فلز تأثیر می گذارد. دمای پایین بر انعقاد و لخته سازی فرآیندهای با تغییر حلالیت انعقاد پذیر، افزایش ویسکوزیته آب و مهار سینتیک واکنش های هیدرولیز و لخته سازی ذرات اثر می گذارد. برای تولید آب تصفیه شده با کدورت کم، دوزهای بالاتر انعقاد پذیر، افزودن کمک های لخته سازی یا فیلتر، زمان لخته شدن طولانی تر و زمان شناوری کمتر، رسوب گذاری، و یا فیلتر تصفیه، مورد نیاز است. فرآیندهای رسوب بیشترین تأثیر را دارند. در سیستم های پر رسوب، بعضی اوقات فرآیندهای مختلف نرخ بارگذاری هیدرولیک فرعی در زمستان به دلیل کاهش تقاضای آب انجام می شوند. دمای آب سرد اغلب باعث کاهش عملکرد رسوب گذاری می شود و انتخاب مناسب انعقاد مناسب را مهم تر می کند. گزارش شده است که پلی آلومینیم کلراید با قلیاییت بالا، کمتر تحت تأثیر قرار می گیرد دمای خنک از آلوم است و وجود سولفات در یک پلی آلومینیم کلراید منجر به ایجاد یک حلقه بهتر می شود. همانطور که گفته شد، آب سرد باعث کاهش حلالیت آلیاژهای آلوم و پلی آلومینیم کلراید می شود و باعث افزایش ویسکوزیته آب و باعث مهار سینتیک واکنش های هیدرولیز و لخته شدن ذرات می شود. بنابراین، دوزهای انعقادی بالاتر و زمان لخته شدن اضافی در دمای پایین مورد نیاز است. درجه حرارت پایین آب به خصوص در هنگام استفاده از آلوم، باعث کاهش سرعت انحلال منعقد کننده، رسوب زدایی، جذب سلول و تشکیل لخته ها می شود،. آب گرم اغلب باعث افزایش سطح جلبک ها و سایر مواد آلی در آب خام می شود. دما نیز به طور قابل توجهی، زمان انعقاد، کدورت و تعداد ذرات را تحت تأثیر قرار می دهد.

به هم زدن

در صورت استفاده از پلی الکترولیت های کمک منعقد کننده باید از انعقاد معدنی استفاده شود. زمان تأخیر مؤثر (از یک تا چند دقیقه) باید پس از افزودن انعقاد معدنی در نظر گرفته شود تا قبل از اعمال دوز پلی الکترولیت، به شکل «میکرو فلوک» برسد. علاوه بر آشفتگی در نقطه تزریق، مهم است که اجازه دهید زمان تاخیر کافی اتفاق بیفتد که به پلی الکترولیت اجازه می دهد تا اختلاط یا واکنش قبل از جداسازی مواد جامد و مایع بعدی نیز فراهم شود. زمان تاخیر تقریباً یک دقیقه به طور کلی رضایت بخش هستند ، اما زمان لازم به شرایط هیدرودینامیکی بدست آمده از سیستم بستگی دارد. زمان افزودن مواد شیمیایی سازنده و منعقد کننده ها و همچنین کمک های منعقد کننده مهم است و معمولاً برای عملکرد شفاف سازی موثر، عملکرد رضایت بخش فیلتر، به عنوان یک نتیجه، و ازطرف دیگر کیفیت آب نهایی بسیار مهم است. جداسازی مناسب از نقاط دز برای مواد شیمیایی متمایز و تأمین زمان تأخیر مناسب بین افزودنی های شیمیایی می تواند از اهمیت قابل توجهی در دستیابی به انعقاد مطلوب برخوردار باشد. مطالعه ای که توسط مرکز تحقیقات آب در مورد شفاف سازی پنج نوع آب بر خلاف شناور انجام شده است، نشان داد که دوز مواد شیمیایی منعقد کننده به طور مستقیم در لوله خوراک آب خام در مقایسه با دوز آنها در میکسر فلاش، باعث بهبود کیفیت در آب تصفیه شده شناور شد.

کاربرد انعقاد / لخته سازی درصنایع مختلف