флокуляция что это такое простым языком
Флокуляция
Полезное
Смотреть что такое «Флокуляция» в других словарях:
Флокуляция — (от лат. flocculi клочья, хлопья * a. flocculation; н. Flockung, Flocken; ф. floculation, coagulation; и. floculacion) образование рыхлых хлопьевидных агрегатов (флокул) из мелких частиц дисперсной фазы, находящихся во взвешенном… … Геологическая энциклопедия
флокуляция — коагуляция, объединение Словарь русских синонимов. флокуляция сущ., кол во синонимов: 2 • коагуляция (11) • … Словарь синонимов
Флокуляция — – образование агломератов в дисперсии или в краске. [ГОСТ 28246 89] Флокуляция – вид коагуляции, при которой мелкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в жидкой или газовой среде, образуют рыхлые хлопьевидные скопления, т. н.… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
ФЛОКУЛЯЦИЯ — (от лат. flocculi хлопья) объединение коллоидных частиц в рыхлые хлопьевидные агрегаты; разновидность коагуляции. Происходит, напр., в водоемах под действием продуктов жизнедеятельности организмов. При водоподготовке и очистке сточных вод… … Большой Энциклопедический словарь
ФЛОКУЛЯЦИЯ — ФЛОКУЛЯЦИЯ, реакция осаждения, наступающая между токсином и специфической к нему антитоксической сывороткой. Ф. представляет собой частный случай иммунологической реакции преципитации. В 1923 г. Ф. была предложена Районом (Ramon) для титрования… … Большая медицинская энциклопедия
флокуляция — Образование флокул из нескольких минеральных частиц, взвешенных в воде [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] EN flocculation DE Ausflockung FR floculation … Справочник технического переводчика
Флокуляция — [flocculation] (от лат. flocculi клочья, хлопья) вид коагуляции, при которой частицы дисперсной фазы образуют рыхлые хлопьевидные агрегаты (флокулы). В жидких системах флокуляция происходит при введении специальных добавок флокулянтов и… … Энциклопедический словарь по металлургии
Флокуляция — 5.13. Флокуляция Образование агломератов в дисперсии или в краске Источник: ГОСТ 28246 89: Краски и лаки. Термины и определения оригинал документа 208. Флокуляция Осветление бульона после фильтрации и сепарирования при производстве костного клея… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
флокуляция — (от лат. flocculi хлопья), объединение коллоидных частиц в рыхлые хлопьевидные агрегаты; разновидность коагуляции. Происходит, например, в водоёмах под действием продуктов жизнедеятельности организмов. При водоподготовке и очистке сточных вод… … Энциклопедический словарь
флокуляция — хлопьеобразование; отрасл. флокуляция Образование хлопьев труднорастворимых веществ, выпадающих из воды в результате ее обработки … Политехнический терминологический толковый словарь
флокуляция — flokuliacija statusas T sritis chemija apibrėžtis Dribsnių susidarymas dispersinėje sistemoje. atitikmenys: angl. flocculation rus. флокуляция … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
Флокуляция что это такое простым языком
Что такое флокулянты?
Вещество, способное собирать микрохлопья в макрохлопья называют «флокулы» (хлопья). Именно способность группировать мелкие частицы мусора в большие группы и является основной функцией флокулянтов. Связанные воедино малозаметные хлопья образуют вполне заметный осадок, который легко фильтровать и извлекать из водоочистных сооружений. По сути, флокулянты это – высокомолекулярные электролиты, взятые из природы или созданные искусственно. К естественным относят целлюлозу, крахмал, а также их производные.
К искусственным же относят полиэтилен с его производными, полиакрил, полиамид, полиамин и другие.
Что такое коагулянты?
Коагулянты (коагулирующие агенты) – вещества, вызывающие свертывание, сгущение, слипание, вредных частиц и примесей в жидкости. В свою очередь, коагулирование воды – процесс ее обесцвечивания и осветления химическими реактивами – коагулянтами, которые взаимодействуя в воде с гидролатами и растворимыми примесями, активируют процессы осаждения (образование осадка).
Если говорить простыми словами, то при добавлении коагулянтов в воду запускается процесс укрупнения. Примеси, частицы, плавающие в воде и создающие муть, начинают объединяться в крупные, видимые скопления. Это происходит до тех пор, пока они не достигнуть размера хлопьев, чтобы осесть. Частицы взвеси в жидкой среде могут быть настолько микроскопическими, что любая, даже самая дорогостоящая многоуровневая система фильтрации не справится с ними.
В чем разница?
Коагуляция или флокуляция – процесс соединение мельчайших частиц в более крупные под воздействием сил сцепления. Флокуляция позволяет удалить мельчайшие частицы из толщи воды, которые не может захватить фильтр. Под воздействием флокулянтов и коагулянтов, загрязнители утяжеляются, склеиваются и выпадают в осадок, что делает их доступными для захвата водными пылесосами и фильтрами.
При этом стоит отметить, что коагулянты не только помогают удалить мельчайшие загрязнители, но и усиливают работу дезинфицирующих средств, что позволяет эффективнее очищать воду от разного рода загрязнителей.
Флокулянты и коагулянты выполняют одинаковую работу – борются с мутностью воды, объединяя и осаждая мельчайшие загрязнения. Несмотря на видимую схожесть, они все-таки имеют и отличия.
Коагулянты осаждают частицы при помощи электролиптического воздействия. В результате такого воздействия, частицы теряют заряд и объединяются в более тяжелые и крупные соединения, которые легко удалить из толщи воды. Флокулянты объединяют частицы путем образования полимерных мостиков, их электролиптические свойства остаются без изменения. Коагулянты образуют устойчивый осадок, который легко собрать после оседания, но все равно не все фильтра способны захватить его.
Флокулянты очищают воду более качественно, образуя крупные хлопья, которые легко удаляются механически фильтрами любой конструкции.
Есть различие в размерах получаемых хлопьев, которые осаждаются на дно резервуара. Под воздействием флокулянтов образуются хлопья из примесей большего размера, чем при взаимодействии растворенной в воде грязи с коагулятивным веществом. Первая группа очистителей позволяет фильтрационной системе удалить большее количество нежелательных веществ.
Механизм действия
Коагуляция нейтрализует заряды частичек грязи, в результате они перестают отталкиваться один от другого и сбиваются в крупные соединения, большую часть которых можно захватить водными фильтрами. Процесс флокуляции осуществляется посредством образования жестких полимерных связей между частичками осаждаемой грязи.
Есть существенная разница в скорости протекания процесса связывания примесей. Длительность коагуляции обычно не превышает одной-двух минут. Флокулянт воздействует значительно дольше — до часа и более. На время, которое требуется для эффективной очистки жидкости от загрязнителей, влияет много факторов: интенсивность перемешивания, температура среды, вязкость, кислотный показатель.
Однако на практике для получения чистой воды часто используют и флокуляцию, и коагуляцию. Результат воздействия флокулянтов и коагулянтов на загрязненную воду схож, но различается динамика и способ взаимодействия с загрязненными частицами.
Что такое коагуляция и флокуляция?
Главная страница » Что такое коагуляция и флокуляция?
Коагуляция и флокуляция — методы химической обработки воды, основанные на эффектах осаждения и фильтрации. Применяются обе методики, как правило, с целью повышения эффективности процесса обработки воды, удаления взвешенных частиц. Коагуляция видится процессом нейтрализации зарядов и образования желатиновой массы, способствующей улавливанию частиц. За счёт такой методики удаётся образовать массу, достаточную для осаждения или фильтрации. Флокуляция – это процесс плавного перемешивания, направленного на стимуляцию образования агломерацией (скоплений) частиц, достаточных для осаждения или фильтрации из раствора.
Коагуляция и флокуляция: общая информация
Природные воды, как правило, содержат растворённые и взвешенные частицы в массовом количестве. Загрязнения в основном становятся результатом эрозии земель, растворения полезных ископаемых, химического распада растительных веществ. Вносят свой весомый вклад в загрязнение природной воды бытовые и промышленные отходы.
Структура природной воды может включать суспензионное, растворённое органическое/неорганическое вещество, а также частично биологические организмы:
Всё это содержимое требует удаления, поскольку приводит к снижению качества воды. Образуется мутность, изменяется цвет жидкости, размножаются патогенные организмы, формируются токсичные соединения.
Установка промышленного назначения: 1 — пластинчатый отстойник; 2 — сквозная система; 3 — дефлекторная система; 4 — модуль удаления осадка; 5 — горизонтальный лопастной колесный флокулятор
Для отделения растворённых и взвешенных частиц от воды используются процессы коагуляции и флокуляции. Обе методики — коагуляция и флокуляция, видятся относительно простыми и экономичными способами очистки воды.
Однако эффективность достигается при условии наличия специальных химических веществ и адаптированной дозировки этих веществ к составу воды.
Независимо от природы обработанной воды и общей применяемой схемы очистки, коагуляция и флокуляция обычно включаются либо в качестве предварительной обработки, либо в качестве стадии обработки, следующей после осаждения.
Значительная доля твердых взвешенных веществ, присутствующих в структуре воды, имеют отрицательный заряд. Следовательно, эти частицы обладают свойством отталкиваться одна от другой. Эффект взаимного отталкивания предотвращает агломерацию твёрдых взвешенных частиц.
Поведение взвешенных частиц: 1 — стабильная коллоидная система; 2 — нестабильная коллоидная система; 3 — благоприятные условия формирования микрофлокул
Для коагуляции и флокуляции характерна последовательность этих процессов. Так проще преодолевать проблемы, стабилизировать взвешенные частицы, объединять и выращивать хлопья. Полученный за счёт последовательности шлам фильтруется (путем осаждения) и удаляется из воды.
Последовательность коагуляции и флокуляции следует рассматривать обычно практикуемым процессом обработки промышленных и бытовых сточных вод с целью очистки от взвешенных частиц и прочих загрязнений.
Принципы технологии коагуляции
Принципиальная основа коагуляции — дестабилизация зарядов взвешенных частиц. Традиционно используются коагулянты, заряженные противоположно зарядам, коими обладают твёрдые взвешенные частицы.
Коагулянты добавляют в воду, тем самым нейтрализуя отрицательные заряды диспергированных несбрасываемых твердых веществ, подобных глинозёму и органическим соединениям. В результате нейтрализации мелко-суспензионные частицы таких веществ объединяются друг с другом.
Процесс коагуляции, когда изменения объёмного состояния эквивалентно снижению уровня pH
Агломерации, образующиеся в результате этого процесса, называются микрофлокулы. Чтобы достичь качественных показателей коагуляции и активного образования микрофлокул, требуется высокоэнергичное быстрое смешивание.
Такой подход даёт правильное диспергирование коагулянта и содействует соударению частиц. Однако микрофлокулы всё равно остаются слишком малыми в плане их видимости невооруженным глазом.
Перемешивание не оказывает существенного влияния на коагуляцию, но недостаточное перемешивание снижает качество коагуляции. Оптимальное время контакта в камере быстрого перемешивания обычно составляет от 1 до 3 минут.
Принципы технологии флокуляции
После коагуляции выполняется флокуляция — мягкая стадия смешивания. Флокуляцией преследуется цель увеличения объёма взвешенных частиц от размера субмикроскопического микрофлокула до размера его видимых образований.
Микрофлокулы контактируют один с другим в процессе флокуляции с медленным перемешиванием. Столкновения частиц микрофлокул образуют связь, которая приводит, в свою очередь, к формированию объёмных видимых хлопьев.
Процесс флокуляции отличается тем, что здесь осуществляется добавление флокуляционного полимера
Размер флокул увеличивается с каждым новым столкновением, взаимодействием с неорганическими полимерами, образованными коагулянтом или добавленными органическими полимерами.
Так формируются макроблоки. На этой стадии флокуляции могут быть добавлены высокомолекулярные полимеры, называемые коагулянтами-средствами. Эти средства помогают соединять, связывать и укреплять флокулы, наращивать вес и увеличивать скорость осаждения.
Последовательность процесса очистки: 1 — коагулянт; 2 — вода с примесями; 3 — действие осаждающих примесей; 4 — получение осадка на дне
Как только флокулы достигают оптимальных размеров и прочности, вода готова к процессу разделения (седиментации, флотации или фильтрации). Время контакта флокуляции может занимать 15-60 минут и более.
Сепарация флокуляцией и коагуляцией
Очистка воды практически всегда предполагает выполнение коагуляции и флокуляции перед физическим разделением.
Схема технологической установки: А — вентилятор быстрого смешивания; В — вентиляторы ступенчатого смешения; 1 — вход воды; 2 — высокая скорость; 3 — средняя скорость; 4 — низкая скорость; 5 — вывод в седиментационную камеру
Процесс коагуляции-флокуляции выстраивается следующими этапами:
Традиционно реагентами коагулянтами процесса флокуляции выступают:
Метод исследований мерным цилиндром
Тест мерного цилиндра используется для определения наиболее подходящей смеси химических соединений и концентраций под коагуляционные и флокуляционные процедуры.
Аппараты тестирования воды с целью подбора оптимального соотношения коагулянтов применительно к конкретной установке очистки
Этот вид исследований основан на параметрах проб, взятых из нескольких мерных цилиндров, содержащих тот же объем и концентрацию сбора, заряженного одновременно шестью различными дозами потенциально эффективного коагулянта.
Шестёрку (четвёрку) цилиндров загружают на плато лабораторной установки и одновременно перемешивают на определённых скоростях. Обрабатываемые образцы сбора смешивают на высокой и низкой скорости поочерёдно. Затем дают время на получение осадка.
Эти три этапа являются своего рода идентичностью реальной последовательности очистки, организуемой на крупномасштабных установках быстрого смешивания с применением коагуляции и флокуляции, а также осадочными бассейнами.
После осаждения образцы теста отбирают из цилиндров, измеряют степень мутности супернатантной (находящейся над осадком) жидкости. Составленный график мутности, в зависимости от дозы коагулянта, помогает определить оптимальную дозировку.
Критерием, полученным в результате теста шести цилиндров, является качество результирующего флокула и степень чистоты жидкости в супернатанте после осаждения. Затем начинается разработка полномасштабного технологического процесса на основе выборочного отбора химических веществ и концентраций.
Результаты исследований воды после прохождения теста могут быть примерно такими. Конкретный результат зависит от концентрации реагентов и других составляющих процесса
Часто результаты теста недостаточны для получения точной картины очистки, несмотря на широкое применение отменного способа тестирования.
Параметры серии тестовых испытаний не гарантируют соответствия результатам, полученным практическим путём на реальной промышленной установке.
Эксплуатация и обслуживание систем очистки
Использовать коагуляторы, флокуляторы, осветлители невозможно без обученного персонала. Техническое обслуживание оборудования флокуляции коагуляции требует регулярности.
Ключевыми аспектами эксплуатации и обслуживания коагуляторов, флокуляторов, осветлителей являются:
Процесс коагуляции-флокуляции сопровождается значительным образованием шлама при осаждении. Эта илистая масса может повторно использоваться в качестве сельскохозяйственных удобрений при условии отсутствия токсичных соединений.
При наличии токсинов твердые отходы необходимо обрабатывать соответствующим образом или утилизировать экологически безопасными способами.
Очистка промышленных сточных вод — видео практика
Представленный видеоролик демонстрирует своего рода практическое руководство по очистке промышленных сточных вод, где используются описанные выше способы:
КРАТКИЙ БРИФИНГ
Флокуляция
Разработка процесса флокуляции с контролем распределения частиц по размерам
Что такое флокуляция?
Двухступенчатый процесс
Флокуляция — это двухступенчатый процесс, в ходе которого мелкие частицы слипаются, образуя несколько крупных флокул (хлопьев).
Этап 1: коагуляция
На мелких частицах обычно присутствует отрицательный поверхностный заряд, который препятствует слипанию и оседанию (1a). Вещества-коагулянты могут прикрепиться к частицам и уравновесить действие зарядов. Появление зарядов противоположного знака позволяет частицам при столкновении образовывать стабильные и хорошо уравновешенные в жидкости хлопья субмикронного размера (1b). Для хорошего распределения коагулянта, ускорения столкновений частиц и образования субмикронных хлопьев нужно быстрое перемешивание (1c).
Этап 2: флокуляция
Для флокуляции нужно осторожное перемешивание и использование полимерного флокулянта с большим молекулярным весом. Флокулянт прикрепляется к субмикронным хлопьям и способствует заполнению промежутков между ними (2a). При приближении частиц друг к другу начинают действовать силы Ван-дер-Ваальса. Они снижают энергетический барьер флокуляции, после чего начинается образование рыхлых хлопьев. Слипание, связывание и повышение прочности хлопьев происходит до тех пор, пока не образуются заметные невооруженным глазом макрохлопья (2b). При их достаточном весе, размере и прочности происходит осаждение. Макрохлопья очень чувствительны к перемешиванию. Повторное образование макрохлопьев после разрушения под действием внешней силы почти невозможно.
В природе флокуляция происходит во время образования снежинок или подводных отложений. Ее также широко применяют в биотехнологической, нефтяной, целлюлозно-бумажной и горнодобывающей промышленности.
Почему флокуляция так важна?
Области применения и проблемы
Биотехнологии
Целые клетки организмов млекопитающих не представляют проблем при фильтрации, так как их размеры и распределение достаточно легко контролировать. Бактерии и особенно дрожжи формируют значительно меньшие мономерные клеточные структуры. Малый средний размер частиц и способность биомассы создавать много мелких клеточных структур приводят к засорению фильтров и снижению скорости фильтрации. Благодаря флокуляции эти небольшие клеточные фрагменты ведут себя как коллоидные частицы и объединяются в более крупные агрегаты. Флокуляцию также можно использовать, если клеточная культура производит несколько основных и (или) побочных продуктов, которые экспрессируются в разных клеточных структурах или средах ферментационной матрицы: во внутримембранной или межмембранной среде, в надосадочной жидкости, в адсорбционном полимере или даже в системе нескольких фаз, например в эмульсии. Флокуляция используется, когда разные вещества необходимо разделить перед применением фильтрации или другого метода сбора. Применение флокуляции обеспечивает быстрое прохождение жидкости через фильтрационные установки. Кроме того, это эффективный и недорогой способ отделения клеточного материала от надосадочной жидкости.
Добыча нефти и газа
В сточной воде может содержаться большое количество взвешенных частиц, которые очень долго осаждаются естественным путем. Флокуляция ускоряет осаждение, обеспечивает эффективное разделение твердых частиц и жидкости. Поскольку скорость очистки сточной воды возрастает, объем резервуара для ее хранения можно уменьшить, сократив тем самым влияние на окружающую среду.
Целлюлозно-бумажная промышленность
Волокна целлюлозы являются одним из основных видов сырья в бумажной промышленности, но для придания бумаге требуемых свойств нужны клей, пропитка и наполнители. Флокуляция является одним из важнейших этапов технологического процесса. С ее помощью волокна, наполнители и другие добавки соединяются таким образом, чтобы продукт быстро обезвоживался и мог быть произведен в большом объеме.
Добыча драгоценных металлов
В потоке продукции часто содержатся различные металлы, которые необходимо разделить, чтобы получить чистый продукт. Селективное осаждение отдельных металлов обычно сопровождается флокуляцией и свободным осаждением для обеспечения быстрого отделения металла от оставшейся жидкости.
Три этапа разработки эффективного процесса флокуляции
Параметры процесса и производительность на дальнейших этапах
Флокуляция — это важный этап процесса, поэтому ее параметры должны быть тщательно рассчитаны и оптимизированы с учетом экономических требований. Независимо от типа обрабатываемого вещества (фрагменты клеток, взвешенные частицы, волокна и наполнители, драгоценные металлы) определение технологических параметров флокуляции происходит по единой схеме:
1. Скрининговые исследования для выбора флокулянта и эффективной концентрации.
2. Определение основных параметров процесса и их влияния на образование хлопьев:
3. Анализ производительности на дальнейших этапах.
Изучение механизмов формирования частиц
Флокуляция и разрушение
При производстве фиброцемента очень важно понимать механизмы флокуляции частиц в ходе процесса. Графики содержания частиц различного размера, полученные с помощью ParticleTrack, и изображения in situ, полученные с помощью EasyViewer, показывают большое количество мелких частиц и небольшое число крупных частиц, существующих в устойчивом состоянии при перемешивании. После добавления флокулянта количество мелких частиц резко падает, а количество крупных хлопьев значительно возрастает. После достижения оптимальной флокуляции сдвиговая сила мешалки начинает разрушать хлопья, количество крупных частиц уменьшается, а мелких — снова увеличивается.
Понимание механизмов флокуляции частиц помогает выявить первопричины недостаточной эффективности процесса, определить источники проблем, возникающих на последующих этапах производства, и появления продуктов, не соответствующих требованиям. Анализ подробных данных о частицах, полученных in situ, — это первый шаг к оптимизации процесса, реализации концепции «качество через проектирование» и эффективному производству.
Интенсивность перемешивания и сдвиговая сила
Кинетика разрушения хлопьев
Флокуляция требует осторожного перемешивания. Поскольку прочность разных типов хлопьев отличается, особенно важно понять, какая скорость вращения мешалки будет соответствовать этому требованию в конкретной системе. Графики ParticleTrack для мелких частиц показывают, как их содержание изменяется при перемешивании хлопьев с разной скоростью. При быстром перемешивании разрушается большое количество хлопьев, и число мелких частиц доходит почти до того же уровня, что и до флокуляции. При медленном перемешивании большинство хлопьев остаются целыми, следовательно, перемешивание происходит с нужной скоростью. Изображения, полученные in situ с помощью EasyViewer, подтверждают эти выводы. На них видно, что при низкой скорости перемешивания образуются более крупные хлопья.
Оптимизация интенсивности перемешивания и сдвиговой силы позволяет предотвратить разрушение хлопьев. Разрушения хлопьев следует избегать, так как оно противоречит задачам флокуляции и увеличивает время фильтрации. Фильтрация и обезвоживание остатка быстрее всего идут в точке оптимальной флокуляции, и любое отклонение от этой точки повлияет на производство, качество продукции и затраты.
Время нахождения в зоне перемешивания (MZRT)
Оптимальный интервал
В промышленности флокуляция производится в периодическом или непрерывном режиме в динамических или статических смесителях. Одним из ключевых параметров процесса в обоих режимах является время нахождения в зоне перемешивания (MZRT). Точка оптимальной флокуляции достигается через 1 мин 38 с после введения флокулянта. ParticleView показывает, что хлопья полностью сформировались, и вскоре доминирующим процессом станет их разрушение. На графиках ParticleTrack для отдельных размеров частиц видны точка оптимальной флокуляции и интервал MZRT, в котором количество мелких частиц падает до приемлемого минимума.
Вне интервала MZRT хлопья либо не успевают сформироваться полностью, либо разрушение хлопьев влияет на их средний размер, и производительность процесса падает. Оба сценария нежелательны из-за большого количества свободных мелких частиц. Только в определенном интервале MZRT достигаются нужное качество продукта и производительность процесса. Оптимальный интервал MZRT для каждой смеси частиц и флокулянта будет разным. Его нужно подбирать в зависимости от состава взвеси, интенсивности перемешивания и типа флокулянта.
Как выбрать наилучший флокулянт?
Скрининг флокулянтов
Химические компании постоянно разрабатывают новые, инновационные флокулянты с улучшенными характеристиками. Однако не все флокулянты, как давно известные, так и вновь разработанные, подходят для любых систем частиц. Для каждой конкретной системы качество работы флокулянта необходимо проверить и подтвердить. Графики ParticleTrack показывают следующее:
С помощью технологий ParticleTrack и EasyViewer можно следить за эффективностью различных флокулянтов in situ и в режиме реального времени. Это позволяет ученым и инженерам принимать обоснованные решения по выбору флокулянта и оптимизации процесса флокуляции.
Использование EasyViewer при флокуляции
Сокращение времени создания частиц с требуемыми характеристиками
EasyViewer — это прибор для получения изображений с помощью зонда. Он позволяет получать качественные изображения кристаллов, частиц и капель прямо в технологической среде.
Отличные возможности сбора информации в сочетании с простотой использования делают EasyViewer прибором, который позволяет ученым быстрее принимать решения и ускорять разработку процессов.
Посмотрите онлайн-демонстрацию оборудования в любое удобное время.