2.2. Методы осаждения

Характеризуются образованием малорастворимой твердой фазы, на поверхности или внутри которой задерживаются коллоидные и растворенные загрязнения. Эта фаза создается за счет введения специальных реагентов.

Осадительные методы широко распространены в подготовке питьевой воды, а также воды для технических целей. Эти методы дают хорошие результаты по выведению коллоидных и взвешенных частиц.

Достоинствами этих методов являются: низкая стоимость, использование широко распространенного и отработанного оборудования и доступных реагентов.

Недостатками являются: низкая эффективность, малая производительность и большое количество отходов.

Для увеличения производительности и уменьшения объема отходов вводят специальные вещества – флокулянты, представляющие собой растворимые высокомолекулярные вещества, молекулы которых обладают в растворенном виде зарядом.

Различают три основных осадительных метода: коагуляция, флокуляция и химическое осаждение.

Коагуляция – образование и осаждение в жидкой фазе гидроксидов железа или алюминия с адсорбированными на них коллоидами загрязнений и соосажденными гидроксидами тяжелых металлов.

Флокуляция – процесс агрегатации частиц, в котором в дополнение к непосредственному контакту частиц происходит их адсорбционное взаимодействие с молекулами высокомолекулярного вещества, называемого флокулянтом.

Химическое осаждение – образование и осаждение в жидкой фазе малорастворимых кристаллических осадков с соосажденными ионами загрязнений.

2.3. Физико-химические основы процессов коагуляции и флокуляции

В любой природной воде, промышленных или бытовых сточных водах, как правило содержится некоторое количество примесей, как полезных так и вредных веществ. Вредные вещества находятся в воде в растворенном состоянии или в нерастворенном виде. Нерастворимые в воде частицы подразделяют на взвеси и коллоиды. Взвеси – присутствующие в воде вещества, размер частиц которых позволяет им оседать под действием силы тяжести. Такие примеси удаляются в процессе грубой фильтрации или отстаиванием. Другое дело с коллоидами. Ниже в таблице 2.3. приведены различные типы коллоидных систем. Размер коллоидных частиц дисперсной фазы составляет 10^–9–10^–7 м, т.е. лежит в интервале от нанометров до долей микрометров. Эта область превосходит размер типичной малой молекулы, но меньше размера объекта, видимого в обычном оптическом микроскопе. То есть такие загрязнения невозможно удалить методом обычной фильтрации.

Для того чтобы очистить воду от взвешенных в ней коллоидных частиц необходимо разрушить равновесие, убрать силы не дающие частицам осесть. В этом помогают процессы коагуляции и флокуляции.

Таблица 2.3.

Типы коллоидных систем
Дисперсная фаза	Дисперсная среда	Наименование	Примеры
Жидкость	Газ	Жидкие аэрозоли	Туман
Твердое тело	Газ	Твердые аэрозоли	Дым, пыль
Газ	Жидкость	Пены	Мыльные пены
Жидкость	Жидкость	Эмульсии	Молоко (М/В), масло (В/М)
Твердое тело	Жидкость	Золи	Жидкая глина, зубная паста
Газ	Твердое тело	Твердые пены	Пенополистирол
Жидкость	Твердое тело	Твердые эмульсии	Опал, жемчуг
Твердое тело	Твердое тело	Твердые суспензии	Окрашенные пластмассы