Флокулянты для чего нужны
Очистка воды с помощью флокулянтов: их применение, основные отличия и преимущества использования
Экологические проблемы окружающей среды с каждым годом ухудшают состояние питьевой воды. Стоки, природные осадки и промышленная деятельность делают воду непригодной не только для питья, но и для бытовых целей. Совершенствование методов очистки воды стало необходимостью.
На пике своей популярности находятся высокомолекулярные флокулянты, масштабы применения которых достигаются их малым расходом, высокой эффективностью и отсутствием коррозионного влияния на трубопровод. Рассмотрим основные виды флокулянтов: в чем их отличия, где применять и на какие бренды стоит обращать внимание.
Что это за вещество и какие виды бывают?
Флокулянты – специальные вещества полимерного состава, которые в результате тепловой, механической либо электролитической реакций способствуют выпадению мелких плавающих частиц в рыхлый хлопьевидный осадок.
Одним словом, загрязнения, которые делают воду мутной, при добавлении флокулянтов образуют соединения и твердыми взвесями опускаются на дно.
Данные скопления легко удаляются, после чего вода может быть использована как для бытовых, так и технических нужд.
Часто применяют для:
Флокулянты поддаются следующей классификации:
Эффективность метода и его преимущества
Чтобы очистка воды была качественной не только на физическом уровне, но и помогла добиться эффективных результатов молекулярного состава, без применения флокулянтов не обойтись.
Данные вещества способствуют ускорению процесса фильтрации и при минимальных затратах позволяют справиться с загрязнениями больших масштабов. При их введении происходит отделение жидкой и твердой фазы.
Основные преимущества:
Отличие от коагулянтов
Коагулянты, как и флокулянты, способствуют очищению воды от мелкодисперсного мусора, объединяя между собой загрязнения и осаждая их.
Цель применения очень похожа, однако механизм течения несколько отличается.
Они настолько малы, что проходят через песчаный фильтр, а одноименный электрический заряд заставляет их постоянно находиться в движении.
Принцип действия
Частицы, находящиеся в воде во взвешенном состоянии, окружены водной пленкой с заряженными ионами.
Данная особенность не дает им контактировать между собой. Для нейтрализации заряда и скорейшего осаждения как раз и используются флокулянты.
Зная состав воды и сферу ее дальнейшего применения, выбирают положительно, отрицательно либо нейтрально заряженные реагенты.
Процесс флокуляции происходит в два этапа:
Попадая в воду, способствуют склеиванию и объединению загрязняющих частиц. Соединения становятся более тяжелыми, плотными и начинают увеличиваться в размерах, давая возможность фильтрующим системам уловить их.
Флокулянты могут быть как массового, так и частичного действия. При необходимости провести осаждение только определенной группы веществ, применяется избирательная флокуляция. Востребован метод при необходимости разделить тонкие неорганические взвеси, а также для улучшения эффективности обогащения.
Основные группы
Чтобы процесс флокуляции прошел максимально эффективно, необходимо различать несколько основных групп действующих веществ. Все флокулянты делят по типу их заряда, что и определяет сферу их применения.
К длинному полимеру приклеиваются частицы коллоидного раствора. Нейтральные флокулянты имеют меньшую активность по сравнению с катионными и анионными, поэтому применяется для очистки слабозагрязненных вод.
Топ- 3 производителя средств для флокуляции
Ведущими компаниями, которые занимаются вопросами разработки оборудования и технологий получения современных флокулянтов, являются Франция, Япония, Великобритания, Южная Корея, Финляндия, СЩА и Германия. На рынке России представлены 3 основных лидера.
Besfloc (Бесфлок)
Флокулянт южнокорейского производства компании «KolonLifeScience, Inc». Выпускают полный спектр реагентов и имеют широкую популярность по всему миру.
Форма выпуска: эмульсии, гранулы, растворы и порошкообразные вещества.
Преимущественно используются в качестве доочистки после применения коагулянтов.
Zetag (Зетаг)
Флокулянт Zetag от швейцарской компании Ciba Specialty Chemicals. Применяется для ускорения процессов очистки воды от органических соединений и твердых взвесей.
Способствует выпадению твердой фазы в крупнофракционный осадок. Используют для подготовки воды из водоемов для употребления в коммунальном водопроводе.
Praestol (Праестол)
Флокулянт, созданный по совместной технологии России и Германии. На рынке появился в 1998 году и быстро занял свою нишу –коммунальное хозяйство.
Применяется для очистки и обеззараживания питьевой воды. Также встречается в сфере нефтехимической и химической промышленностях.
Заключение
Если очистные сооружения уже построены, однако их стало недостаточно для переработки необходимого количества воды, а денег на строительство нового капитального строения нет, то отличным выходом станет применение флокулянтов.
Данная технология позволит не только улучшить качество воды, но и сделает процесс очистки быстрым и эффективным. Это современный метод, который в совокупности с коагулянтами позволит полностью реконструировать систему фильтрации без лишних затрат и временных вложений.
Флокулянт для очистки воды: что это такое и зачем они нужны – катионные и анионные реагенты
Современная экообстановка такова, что даже забор из скважины не всегда пригоден для питья, не говоря уже о жидкости из близлежащего озера – ее часто нельзя использовать даже для бытовых целей. Хорошо, что есть флокулянты, — это по-настоящему эффективные и актуальные помощники в вопросах водоочистки. Именно потому мы хотим уделить им максимум внимания: рассмотрим их виды, особенности, принципы действия, сферы применения и другие связанные с ними и важные моменты.
Что это за вещества
Как правило, это синтетические (гораздо реже – природные) полимеры – высокомолекулярные соединения. Они вступают в механическую, тепловую или электролитическую реакцию с содержащимися в жидкости мелкими частицами и в ходе взаимодействия превращают эти загрязнения в хлопьевидный рыхлый осадок, который затем сравнительно легко удаляется. После чего все те примеси, что делали среду мутными, без особого труда вылавливаются, и можно осуществлять забор для технических или бытовых нужд.
Очистка воды флокулянтами
Актуально и эффективно для следующих объектов:
Технологии обработки могут незначительно отличаться в зависимости от конкретного случая, но принцип действия всегда сходный и сводится к отделению твердой фазы от жидкой в ходе реакции (подробнее мы опишем его ниже).
Для максимальной эффективности процесса фильтрации необходимо использовать рассматриваемые вещества только после коагулянтов (которым мы тоже уделим отдельное внимание).
Классификация
С момента своего открытия они всегда были достаточно популярными и активно использовались, поэтому появилось много их разновидностей. Сегодня флокулянты для очистки воды – это реагенты, которые можно разделить сразу по нескольким признакам.
Наиболее распространенными и повсеместно известными «естественными» примерами можно считать крахмал, дрожжи, мезгу картофеля, создаваемыми в лабораторных условиях – акриламид со всеми своими производными.
Преимущества использования флокулянтов как метода очистки воды
В числе главных практических достоинств от их применения:
При этом метод вполне работает в тех ситуациях, в которых альтернативные способы либо просто неприменимы, либо не дают нужного результата.
Отличия флокулянтов и коагулянтов
1,5 м3/ч Для технической воды
1,5 м3/ч Для технической воды
MBFT-75 Мембрана на 75GPD
У них одна цель внедрения – очистка воды, – но разница между ними существенная, и она, прежде всего, заключается в механизме действия.
Любой flocculant создает полимерные связи между отдельными частицами загрязнений, что заставляет их укрепляться (менять фазу на твердую) и укрупняться (объединяться), а после, под тяжестью своего веса, оседать на дне и стенках бассейна, откуда их проще убирать.
Тогда как коагулянт дестабилизирует отрицательный заряд примесей, благодаря чему они теряют в движении, начинают сближаться и сцепляться, становясь из мелких, неуловимых ранее фракций крупными, уже не проходящими сквозь сито песчаного фильтра. Та же коллоидная грязь, присутствовавшая в виде взвеси и делавшая жидкость мутной, превращается в хлопья, удалять которые гораздо легче.
Еще одно ключевое отличие – в скорости реакции:
Да, рассматриваемые нами вещества не самые быстродействующие, но они все равно дают результат достаточно оперативно и не так зависят от внешних условий и могут применяться практически при любом климате, в этом и состоит их безусловный плюс и кроется причина их популярности и повсеместного использования.
Принцип действия реагентов-флокулянтов
Все посторонние частицы, плавающие в воде в виде взвеси, окружены пленкой с ионами, обладающими одинаковыми зарядами и поэтому отталкивающимися друг от друга. Для осаждения и более легкого удаления их нужно соединить между собой. С этой целью и добавляют рассматриваемые нами вещества, которые работают в два этапа:
Данного эффекта добиваются за счет серьезного молекулярного веса и, главное, особой полимерной структуры. Они разрушают защитную оболочку тяжелых металлов, бактерий и прочих нежелательных элементов, склеивают их, создают между их молекулами связи-«мостики». Так образуются новые соединения, которые уже настолько плотные, что опускаются на дно и стенки естественных бассейнов и искусственных резервуаров, или столь большие по размерам, что не проходят сквозь сито фильтра, а улавливаются и удаляются.
Обратите внимание, действие реагентов может быть не только массовым (общим), но и частичным. Во втором случае есть удобная на практике возможность провести осаждение только каких-то определенных частиц – это актуально, когда требуется разделить взвеси тонкой неорганической природы или повысить результаты обогащения полезных примесей.
Применение
Активнее всего используются флокулянты для очистки сточных вод и жидкостей, циркулирующих в системах снабжения коммунальных предприятий. В химической отрасли с их помощью производят фосфорную кислоту, магний, гидрофосфат кальция, двуокись титана, а также осуществляют электролиз различных солей.
Кроме того, они востребованы в следующих отраслях:
В других отраслях они тоже применяются, просто реже и для решения отдельных специфических задач.
Основные производители флокулянтов
Мировыми лидерами по объемам выпуска и известности брендов считаются Япония, США, Франция, Германия, Великобритания, Южная Корея, Финляндия. Компаний и марок достаточно много, поэтому мы рассмотрим топ-тройку, популярную в России.
Флокулянты: общее описание, виды, применение
Реагенты флокулянты – это синтетические высокомолекулярные полимерные соединения, которые способствуют выпадению мелких загрязняющих частиц в хлопьевидный рыхлый осадок путем механической, тепловой либо электролитической реакций.
Данные материалы отличаются сильным сродством к твердым поверхностям. Благодаря своей химической структуре они помогают адсорбировать нежелательные примеси, вызывающие мутность жидкости.
В результате использования флокулянтов частицы, связанные в хлопья, оседают на дно и в процессе фильтрации извлекаются. Обработанная таким образом вода может применяться в бытовых и технических целях.
Классификация
Полимеры для очистки воды классифицируются по различным признакам. В частности, выделяют следующие классификации:
На заметку! К природным соединениям относятся крахмал, водорослевая крупка, дрожжи, картофельная мезга, неорганическим – диоксид кремния, кремниевая кислота, синтетическим – полиэтилен, полиамины, полиамиды, производные акриламида.
Флокулянты для очистки воды: преимущества метода
Эти полимеры позволяют ускорить фильтровальный процесс, обеспечивают удаление примесей больших масштабов при минимальных затратах. Их принцип действия основан на разделении жидкой и твердой фазы. Для максимального эффекта следует применять такие реагенты после коагулянтов.
К основным достоинствам использования растворов флокулянтов для очистки воды относят следующие факторы:
Продукция также не требует подключения дополнительных очистных установок, что позволяет увеличить производительность предприятия. Может применяться там, где другие способы не работают. Не повышает концентрацию растворенных металлов, при соблюдении рекомендованных дозировок безопасна для здоровья.
Отличия от коагулянтов
Коагулянты способствуют удалению мелкодисперсного мусора, объединяя его частицы между собой и впоследствии осаждая их. Но они имеют немного другой механизм действия: в его основе лежит дестабилизация зарядов загрязняющих веществ и устранение электростатического взаимодействия.
Процесс флокуляции протекает за счет создания полимерной связи. В результате фильтруемые частички укрепляются и значительно увеличиваются в объеме, а затем с легкостью удаляются со дна емкости.
Время воздействия данных реагентов тоже различается: коагуляция проходит в течение 1-3 минут при температуре 20-25°C после тщательного перемешивания, флокуляция – от 30 до 60 минут, так как требует большего времени для отстаивания. Это обусловлено продолжительной стадией формирования осадка.
Принцип действия флокулянтов
В соответствии с составом обрабатываемой субстанции и сферой ее применения выбирают отрицательно, положительно или нейтрально заряженные продукты. При этом сам процесс флокуляции осуществляется в две стадии:
На заметку! Реагенты имеют длинную полимерную структуру и большой молекулярный вес, благодаря чему происходит образование так называемых «мостиков» и разрушение водно-солевой оболочки.
При попадании в воду полимеры помогают объединению и склеиванию загрязнений. Хлопья становятся более плотными, тяжелыми, увеличиваются в размерах, позволяя фильтрационным системам легко уловить их. При необходимости осаждения определенной группы соединений может быть применена избирательная флокуляция. Этот метод востребован для разделения тонких органических взвесей, повышения эффективности обогащения.
Основные типы
Как уже было указано в классификации, одной из главных характеристик флокулянтов является электрический заряд. В зависимости от него, полимерные соединения делятся на катионные, анионные и неионогенные.
К катионным флокулянтам относятся материалы, предназначенные для удаления положительно заряженных органических взвесей. Это обусловлено образованием прочных молекулярных цепочек между анионами загрязняющих частиц и катионами полимера. Рекомендуется для фильтрации жидкости промышленного назначения.
Анионная группа – это чистый полиакрилат, полиметакрилат натрия и прочие активные органические соединения. Они притягивают вещества, противоположные по заряду, формируя водородные связи. Используются для устранения фосфорных и других неорганических соединений, ускорения процедуры осаждения.
К неионогенным относят нейтрально заряженные реагенты, действие которых основано на формировании водородных связей. Водород в их составе реагирует с атомами кислорода, азота и прочими органическими составляющими, образуя плотное соединение. Имеют меньшую активность, поэтому применяются для очищения слабозагрязненных субстанций.
Применение флокулянтов
Полимерные соединения используются для физико-химической очистки промышленных, коммунальных стоков (обезвоживания осадка, водоочистки, водоподготовки), в химической отрасли при производстве магния, фосфорной кислоты, двуокиси титана, гидрофосфата кальция, при электролизе солей и пр.
Также продукция нашла применение в следующих сферах:
Продукция может использоваться и в других отраслях промышленности, в зависимости от выбранного производителя.
Основные производители
Главными производителями флокулянтов являются такие страны, как Япония, Франция, Великобритания, Финляндия, Южная Корея, США, Германия. В России представлена следующая продукция зарубежного производства: Besfloc (Бесфлок), Zetag (Зетаг), Praestol (Праестол) и другие марки. Рассмотрим подробнее тройку лидеров.
Besfloc (Бесфлок) – материалы производства южнокорейской компании Kolon Life Science, Inc. Они выпускаются в форме эмульсий, порошков, гранул, растворов. Применяются, главным образом, для доочистки после использования коагулянтов в нефтехимической, горнодобывающей, текстильной, целлюлозно-бумажной отраслях промышленности, при фильтрации коммунальных стоков.
На заметку! Эта продукция отличается экономичным расходом (0,01-0,5 мг/л), а также значительным молекулярным весом, за счет чего преобразует мелкие частицы в объемные хлопья.
Zetag (Зетаг) – полимеры от швейцарской фирмы Ciba Specialty Chemicals. Предназначены для ускорения процедуры устранения твердых взвесей, органических примесей. Обеспечивают выпадение твердой фазы в крупнофракционный осадок. Нашли применение при подготовке жидкости из водоемов для использования в коммунальном водопроводе.
Важный момент! Продукт следует вводить, постоянно помешивая, в противном случае реакция будет неполноценной. Необходимо сведение турбулентности к минимуму, иначе возможность разрушения предварительно сформированных хлопьев увеличивается.
Praestol (Праестол) – полимерные соединения, разработанные по совместной технологии Германии и России. Способствуют ускорению процесса фильтрации, уплотнению осадка. Уменьшают электрическую активность жидкости, обеспечивая более эффективное объединение загрязняющих частиц. Используются для очищения, дезинфекции жидкости питьевого назначения. Наиболее востребованы в коммунальном хозяйстве, химической, нефтехимической индустриях.
На заметку! Препарат выпускается в виде гранул на основе акриламида, разбавляется водой температурой 15-20°C для получения концентрации 0,1%, затем отстаивается в течение часа. Для лучшего хранения производитель рекомендует делать раствор 0,5% и при необходимости доводить до рабочей концентрации.
Выводы
Флокулянты – эффективные и практически безвредные реагенты для очистки воды. Они помогают быстро сформировать из загрязнений хлопья, легко удаляемые фильтрами. В сочетании с коагулянтами позволяют полностью реконструировать фильтрующую систему без временных вложений и лишних затрат.
Очистка воды при помощи флокулянтов
Для очистки больших объемов питьевой воды из открытых водоемов (сильно загрязненной) при водоканалах существуют фильтровальные станции.
На этих объектах на промышленном профессиональном оборудовании работники доводят состав воды до требований существующих нормативных документов.
На начальных этапах проведения очистки воды выполняется извлечение из коллоидной суспензии (каковой является вода из водозабора) твердых и расчиненных остатков органических и химических соединений.
Этот этап очистки состоит из нескольких стадий:
Рассмотрим стадию флокуляции.
Что такое флокулянты?
Название этого реагента для очистки воды происходит от слова «флокулы», что означает хлопья. Именно образование макрохлопьев из взвешенных в заборной воде частиц является основной функцией флокулянтов.
Сначала коллоидные частицы связываются в хлопья коагулянтом, а флокулянт производит агломерирование этих малозаметных хлопьев в большие образования с достаточным для осаждения весом. Загрязнения в виде осадка легче фильтровать и удалять из очистных сооружений.
Флокуляция сточных вод
Большей частью, флокулянты представляют собой высокомолекулярные электролиты природного или синтетического происхождения. К природным флокулянтам относятся высшие полисахариды:
Синтетическим флокулянтом является:
Очистка воды при помощи флокулянтов
Алгоритм флокулирующего процесса следующий: нейтрализация заряда микрохлопьев; химическое взаимодействие с микрохлопьями; связывание отдельных частиц полимерными мостиками. Подразделяются флокулянты в основном на два вида:
Существуют на практике и неионные химикаты, но их применение ограничено.
Название химикатов связано с электродами электро-химического процесса: А – анод с положительным потенциалом; К – катод с отрицательным потенциалом. Использование анионитов и катионитов позволяет отказаться от дорогостоящего электротехнического оборудования и, в некотором смысле, сделать процесс более безопастным.
Флокулянт анионный
Анионо-активный флокулянт, притягивающий к себе загрязнения с отрицательным зарядом. Основой для изготовления флокулянта анионного служат сополимеры акриламида. Это может быть акриловая кислота со стабилизирующими добавками.
К анионным флокулянтам относится, например, продукциякомпании ЭнвироХЕМИ :
«Специализацией» этих химикатов является связывание в осадок катионов металлов.
Конкретная марка реагента выбирается по результатам химического анализа неочищенной воды и применяемого в технологическом процессе очистки коагулянта. Еще раз следует отметить, что применение флокулянтов наиболее эффективно при очень сильных загрязнениях воды.
Флокулянт катионный
Эти флокулянты очищают воду от осадка с положительными ионами на поверхности благодаря хемосорбции. Свои отрицательным зарядом они нейтрализуют положительный заряд и связывают загрязнения в длинные молекулярные цепочки. Примером таких химикатов могут быть:
Катионные флокулянты решают вопрос очистки воды от многих промышленных загрязнений. Химики-технологи фильтровальных станций хорошо осведомлены о составе и количестве загрязнений в воде из водозабора, знают применяемую технологию коагуляции, поэтому только они могут сделать окончательный выбор марки реагента для флокуляции.
Не лишним будет проконсультироваться с производителем или дистрибутором препарата.
Флокулянт неионогенный
В отличие от флокулянтов с предварительным зарядом, эти реагенты не несут ионов с определенным зарядом. Их действие связано с образованием водородных мостиков, которыми реагенты связывают в макрохлопья загрязнения в воле.
Как пример, можно привести неионогенные флокулянты BESFLOC.
В отличие от ионогенных (катионных, анионных), флокулянты этой группы менее эффективны. Особенно эта разница заметна при очистке маломутных вод.
Эффективность данного метода очистки воды
Этот метод очистки «работает» только после применения коагулянтов. Он позволяет в значительной степени интенсифицировать процесс на фильтровальной станции с минимальными затратами.
Очистка вод с применением флокулянтов эффективна при больших объемах очищаемой воды и ее сильном загрязнении. Применение их в таких случаях позволяет:
Априори принимаем при оценке эффективности, что фильтровальная станция уже имеет налаженный поэтапный процесс очистки и необходимое оборудование для удаления осадка и фильтрации воды на конечных стадиях. Только в таком случае применение флокулянтов эффективно, сам по себе метод не работает.
Если уже существующие очистные сооружения требуют увеличения количества очищенной воды, но средств на капитальные затраты нет, достаточно добавить в технологию очистки флокулянты. Коагулянты и механические фильтры, обычно, на фильтровальных станциях уже присутствуют и необходимо понести затраты только для приобретения порошка или эмульсии флокулянта.
Выбор конкретной марки реагента и его количества будет зависеть от состава загрязнений в заборной воде и определяются они химиками фильтровальной станции после консультации с продавцами.
Применение флокулянтов – самый эффективный метод реконструкции фильтровальной станции без больших затрат.