Коагулянты: что это такое, и как работают

В любой воде, будь то природная, промышленная или бытовая, всегда присутствуют различные примеси. Эти примеси можно разделить на две основные категории: взвешенные вещества и коллоидные частицы.
Взвесь — это крупные и тяжёлые частицы, которые способны оседать самостоятельно. Такие примеси можно удалять с помощью фильтрации или отстаивания.
Коллоиды — это частицы значительно меньшего размера (менее 1 микрометра), которые проходят через стандартный фильтр. Коллоидные частицы обладают одинаковым электрическим зарядом, что приводит к их взаимному отталкиванию и препятствует оседанию. Из-за этого отстаивание жидкости с коллоидами оказывается неэффективным. Для удаления этих частиц используется процесс коагуляции — объединения коллоидных частиц с помощью реагентов, которые называются коагулянтами.

Что такое коагулянты, и какие они бывают

Коагулянты — это химические реагенты, которые способствуют объединению мелких коллоидных частиц в более крупные и тяжёлые хлопья. Эти хлопья становятся достаточно массивными, чтобы их можно было удалить с помощью механических методов очистки.

Существует два типа коагулянтов:

Неорганические (синтетические) коагулянты — это минеральные реагенты, преимущественно соли железа и алюминия. Их основное преимущество — доступная стоимость.

Органические коагулянты — это полиэлектролиты и полимерные вещества, которые могут быть как искусственными, так и природными. По сравнению с неорганическими, органические коагулянты демонстрируют более высокую эффективность:

• Формируют меньше осадка, а сам осадок лучше поддаётся обезвоживанию. Это снижает затраты на его удаление и утилизацию.

• Практически не изменяют уровень pH, поэтому потребность в дополнительных химикатах минимальна или отсутствует.

• Не добавляют в воду ионы алюминия и железа, что упрощает последующую обработку.

• Обладают более высокой реакционной способностью при меньших дозах.

• Соответствуют требованиям экологической безопасности.

Коагулянты выпускаются в различных формах: в виде порошка (в мешках), растворов (в канистрах и контейнерах) и паст (в вёдрах или бочках). Растворы удобны, так как они уже готовы к применению. Порошковые формы требуют разведения, но они обычно более экономичны.

Как происходит коагуляция

После добавления коагулянта в воду происходит дестабилизация коллоидных частиц. В нормальном состоянии частицы коллоидов имеют одинаковый заряд, поэтому отталкиваются и остаются в взвешенном состоянии. Коагулянт нейтрализует их заряд, что позволяет частицам при столкновении слипаться и образовывать более крупные агрегаты — хлопья (коагуляты). Эти хлопья оседают под действием силы тяжести и могут быть удалены механическими методами.  

Коагуляция на примере отработанной СОЖ: коагулянты группируют частицы масла (коагулируют), они оседают, их удаляют из воды и приступают к её очистке

Преимущества коагуляции

• Коагулянты быстро растворяются, что исключает необходимость длительного перемешивания.
• Процесс позволяет эффективно разделять жидкую и твёрдую фазы.
• Снижает нагрузку на фильтры и продлевает их срок службы.
• Более доступный и менее энергоёмкий метод по сравнению с ультрафильтрацией и обратным осмосом.

Недостатки коагуляции

• Требует предварительного анализа состава воды и целей очистки. Только после этого можно определить оптимальный тип реагента и рассчитать дозировку.
• В процессе образуется осадок, который необходимо удалять, отстаивать и фильтровать.
• Коагуляция не удаляет вирусы и бактерии, что ограничивает её применение при подготовке питьевой воды.
• Необходимость специального оборудования может быть препятствием для внедрения процесса в домашних условиях.

Для повышения эффективности коагуляции её часто дополняют процессом флокуляции. Флокулянты помогают склеивать коагуляты в ещё более крупные образования, которые быстрее оседают.

Подробнее о принципе действия флокулянтов можно прочитать в нашей статье.

Где и как применяются коагулянты

Коагулянты применяются во многих отраслях, где требуется удаление взвешенных и коллоидных частиц. В первую очередь — для очистки воды. Коагулянты востребованы в очистных сооружениях, бассейнах, а также при подготовке питьевой воды и обработке сточных вод, включая удаление нефтепродуктов. А также:

• В строительстве — для ускорения схватывания бетона.

• В медицине — для повышения свёртываемости крови.

• В горнодобывающей промышленности — для обогащения минерального сырья. Подробнее рассказываем о процессе в статье «Как повысить производительность горно-обогатительного комбината с помощью флокулянтов».

Этапы применения коагулянтов включают:

1. Выбор типа реагента и его дозировки с учётом назначения воды, её температуры, степени загрязнения и других факторов.

2. Приготовление рабочего раствора и его введение в загрязнённую среду.

3. Создание условий, необходимых для эффективной коагуляции: перемешивание, поддержание температуры и pH.

4. Удаление образовавшегося осадка методом отстаивания и фильтрации.

В очистных сооружениях коагуляция удешевляет обеззараживание вод и улучшает их качество – после неё нужно меньше хлорсодержащих веществ, а значит, от них будет меньше токсичных побочных продуктов

Резюме

Коагуляция — ключевой этап в процессах очистки воды, который позволяет удалять органические и минеральные примеси. Например, чтобы эффективно очистить водомасляную эмульсию, необходимо сначала разрушить её структуру с помощью коагулянтов, чтобы выделить воду и масло. В подготовке питьевой воды коагулянты способствуют удалению органических веществ, которые могут препятствовать последующему обеззараживанию.
Хотя в промышленности коагуляцию можно заменить ультрафильтрацией, а в бытовой сфере — обратным осмосом, эти методы более затратны и сложны в эксплуатации. Коагуляция остаётся наиболее доступным и эффективным методом для очистки больших объёмов воды. При этом её можно усилить флокуляцией, которая увеличивает размер хлопьев, ускоряя процесс осаждения. 

Наши специалисты изучат вашу задачу и подскажут, какой продукт — коагулянт или/и флокулянт — решит проблему. Свяжитесь с нами, чтобы получить консультацию и образцы реагентов.