آنچه در این مقاله می خوانید
مواد منعقد کننده یا کواگولانت چیست؟
مواد منعقد کننده شیمیایی یا کواگولانت در تصفیه آب و فاضلاب کاربرد دارند. این مواد شیمیایی به مواد جامد معلق می چسبد و آن ها را ته نشین می کند تا بتوان براحتی آنها را حذف کرده و فرآیند تصفیه انجام گردد.
جهت جلوگیری از عدم انطباق و همچنین کاهش هزینه مصرفی، انتخاب نوع و مقدار منعقد کننده بسیار مهم است. انتخاب مناسب و کاربردی منعقد کننده های شیمیایی می تواند برای موفقیت یک پروسه حیاتی باشد. از منعقد کننده ها برای بی نظمی تعلیق کلوئیدی و خنثی کردن مواد جامد معلق استفاده می شود. منعقد کننده های شیمیایی به دو دسته کلی منعقد کننده معدنی و منعقد کننده آلی (یا همان منعقد کننده پلیمری).
مواد کلوییدی که باعث کدر شدن ظاهر آب می شوند با فرآیند کواگولاسیون، بار ذرات خنثی شده و پس از این مرحله، ذرات یکدیگر را دفع نمی کنند. در برخی موارد کواگولاسیون و فلوکولاسیون مکمل هم هستند. در انتها ذرات به خوبی از هم جدا می شوند.
فروش مواد منعقد کننده یا کواگولانت
وقتی از منعقد کننده ها یا کواگولانت ها صحبت می شود، یون های مثبت با والانس بالا مانند آلومینیوم و آهن مد نظر هستند. آلومینیوم به عنوان (آلومین) و آهن به عنوان FeCl3 و همچنین می توان فرم نسبتا ارزان FeSO4 را اعمال کرد، به شرط آن که در طول هوادهی به Fe3+ اکسید شود. فرآیند انعقاد بسیار به دوز کواگولانت، pH، وغلظت کلوئید بستگی دارد. برای تنظیم pH سطح، Ca(OH)2 به عنوان یک فلوکولانت استفاده می شود. دوزها معمولا بین 10 تا 90 میلی گرم، در Fe3+ تفاوت دارند اما در هنگام استفاده از نمک، دوز بالاتری باید مصرف شود. در فرآیند انعقاد، بی نظمی کلوئیدها با افزودن مواد شیمیایی، خنثی می شود.
کواگولانت ها یا مواد منعقد کننده، معمولا دارای ولتاژی بالا هستند. نمک های کاتیونی شامل Al3+ و Fe3+ و Mg2+ و Na+ و غیره هستند. در واقع انعقاد اساسا یک فرآیند شیمیایی است. کواگولانت به عنوان ماده شیمیایی در فرآیند تصفیه پساب برای حذف جامدات، شفاف سازی آب، آهک زنی، ضخیم شدن لجن و آبگیری جامدات، مورد استفاده است. کواگولانت ها بار الکتریکی منفی روی ذرات را خنثی می کنند تا نیروهای باقیمانده از کلوئید ها را از بین ببرند. منعقد کننده های تصفیه آب از مولکول های بار مثبت تشکیل شده اند که وقتی به آب اضافه می شوند و مخلوط می شوند، خنثی سازی را انجام می دهند.
مرحله اول در طی عملیات انعقاد به عنوان کواگولاسیون معروف است. این مرحله از انعقاد در حالت اختلاط سریع صورت می گیرد. در این مرحله ماده کمک منعقد کننده و منعقد کننده ضمن افزوده شدن به آب بطور کامل و یکنواخت با عمل اختلاط سریع به صورت هیدرولیکی و یا مکانیکی در آب مخلوط می شوند. این مرحله جهت هیدرولیز سریع ماده منعقد کننده و بی بار کردن یا کواگولاسیون ذرات کلوئیدی انجام می شود. در این مرحله پتانسیل ذرات کاهش یافته و امکان نزدیک شدن ذرات به یکدیگر فراهم می شود. این مرحله معمولا ظرف مدت یک تا دو دقیقه انجام می شود.
انواع مواد منعقدکننده
کلروفریک ( کلرید آهن ) چیست؟
کلروفریک یا کلرید آهن (Iron Chloride) یا فریک کلرید، یک منعقد کننده شیمیایی به شمار می رود. کلروفریک در تصفیه آب، لجن، فاضلاب و همچنین پساب حاصل از کارخانه ها مورد استفاده قرار می گیرد. کلروفریک فرمول FeCl3 دارد. این ماده هنگامی که مرطوب باشد، برای آلومینیوم و بیشتر فلزات خورنده است. به همین دلیل قبل از افزودن آب، باید مواد جامد ریخته شده از مجاورت آن برداشته شوند.
تری کلرید آهن به عنوان یک اسید لوئیس نقش دارد و برای واکنش های کاتالیزوری مانند کلرزنی ترکیبات آروماتیک و واکنش فریدل کرافتس آروماتیک ها نیز استفاده می شود. نمونه بی آب آن با جذب رطوبت هوا و آزاد سازی کلرید هیدروژن (HCl) موجب هیدرولیز جزئی می شود.
آلومینات سدیم یا سدیم آلومینات چیست؟
آلومینات سدیم یا همان سدیم آلومینات یک ماده شیمیایی معدنی مهم تجاری است که به عنوان منبع موثر هیدروکسید آلومینیوم برای بسیاری از کاربردهای صنعتی و فنی مورد استفاده قرار می گیرد. آلومینات سدیم خالص (بدون آب) یک جامد بلوری سفید رنگ با فرمول شیمیایی NaAlO2 می باشد. این محصول یک منعقد کننده است و فقط بصورت وارداتی تامین می شود. برای اطلاع از بروزترین قیمت سدیم آلومینات می توانید با کارشناسان ما تماس حاصل نمایید.
پلی آلومینیوم کلراید (PAC) چیست؟
پلی آلومینیوم کلراید یا پودر پک (PAC) یکی از منعقد کننده های متداول در صنایع تصفیه آب و فاضلاب می باشد و عموما در دو نوع پلی آلومینیوم کلراید خوراکی و صنعتی عرضه می گردد. کلوئید ها ذرات معلق کوچک در آب هستند که نمی توانند به علت وزن سبک و ثبات آنها بطور طبیعی جدا شوند. این ذرات به میزان ثابتی کدورت ایجاد می کنند و باعث ایجاد کثیفی و آلودگی می شوند. فرآیند انعقاد در جداسازی جامد (کلوئیدها و ذرات معلق) و مایع اهمیت زیادی دارد. یکی از موادی که به این منظور مورد مصرف قرار می گیرد، پلی آلومینیوم کلراید می باشد.
آلومینیوم سولفات چیست؟
آلومینیوم سولفات یا همان سولفات آلومینیوم یک منعقد کننده صنعتی می باشد که بیشتر در تصفیه آب و فاضلاب کاربرد دارد. این ماده یک ترکیب شیمیایی کاملا محلول در آب است و در الکل نامحلول است. آلومینیوم سولفات همچنین فرار و قابل اشتعال و سمی نیست و دارای فرمول Al2(SO4)3 می باشد. از این ماده برای تصفیه آب آشامیدنی، آب و پساب های صنعتی و فاضلابی و تولید کاغذ استفاده می شود.
فرآیند انعقاد
در فرآیندهای انعقاد سازی و لخته سازی، ذرات بسیار ریز کدورت (ابعاد کمتر از میکرون) و رنگ، به توده هایی بزرگ تبدیل می شوند، که حذف آن ها به روش های مختلف فیزیکی مثل ته نشینی، فیلتراسیون و غیره انجام می شود. انعقاد سازی و لخته گذاری پدیده های پیچیده ای هستند که هنوز هم کاملا شناخته نشده اند.
ذرات بسیار ریز کلوئیدی معلق در آب معمولا دارای بار الکتریکی منفی هستند. همانطور که می دانید ذرات بار منفی در کنار یکدیگر، نیروی دافعه ایجاد می کنند و در واقع ذرات پایدار می شوند. بنابراین مهم ترین گام برای درشت کردن ذرات، حذف دافعه الکتریکی و یا خنثی کردن آن است که منجر به برخورد ذرات به یکدیگر و تشکیل نیروی جاذبه می شود، که در واقع در این حالت ذرات ناپایدار می شوند و فرآیند انعقاد رخ می دهد. ذرات کوچک با ایجاد رسوب به طور موثری حذف نمی شوند؛ زیرا آنها به آرامی حل می شوند و ممکن است از طریق فیلتر عبور کنند. اما به علت داشتن بار منفی یکدیگر را دفع می کنند (مثل دو قطب شمالی یک آهنربا). در انعقاد، ما یک ماده شیمیایی مانند آلوم را اضافه می کنیم که بارهای مثبت را برای خنثی کردن بارهای منفی روی ذرات ایجاد می کند. سپس ذرات می توانند به هم بچسبند، ذرات بزرگتر را تشکیل دهند که راحت تر حذف شوند.
عوامل موثر بر انعقاد سازی
- pH محیط
- قلیایت آب مورد نظر
- غلظت کل مواد معلق در آب (کدورت)
- TDS
- دما
- مواد آلی موجود در آب
کاربرد منعقد کننده یا کوآگولانت
- روشن شدن آب خام
- تصفیه فاضلاب
- تصفیه آب آشامیدنی
- تولید کاغذ
- پاک کردن رنگ
- معدن
- آبیاری لجن یا جامدات
- جداسازی و بازیافت نفت
انواع منعقد کننده ها
منعقد کننده ها به دو دسته زیر تقسیم بندی می شوند:
- منعقد کننده آلی
- منعقد کننده معدنی
منعقد کننده های معدنی و آلی یا ترکیبی از هر دو، به طور معمول برای تصفیه آب و حذف مواد جامد معلق استفاده می شوند. هنگامی که یک ماده منعقد کننده معدنی به آب حاوی سوسپانسیون کلوئیدی افزوده می شود، یون فلزی کاتیونی از منعقدکننده با لایه بار الکتریکی منفی کلوئیدها، بار را خنثی می کند. به همین ترتیب با یک منعقد کننده آلی نیز اتفاق می افتد. منعقد کننده های آلی (منعقد کننده پلیمری) به جز بار مثبت، اغلب از یک گروه آمین (+NH4) متصل به ساختار خود تشکیل شده اند. نمونه هایی از انواع منعقد کننده ها شامل نمک های آلومینیوم، نمک های آهن و پلی الکترولیت ها می باشند.
منعقد کننده های آلی
در منابع آب معین، منعقد کننده های آلی برای جداسازی جامدات مناسب هستند. به طور کلی، هنگامی که ترکیب لجن مورد استفاده قرار می گیرد، منعقد کننده های آلی استفاده می شوند. انواع منعقد کننده های آلی شامل موارد زیر می باشند:
- پلی آمین: پلی آمین ها رایج ترین ماده شیمیایی مورد استفاده برای تصفیه آب هستند. این نوع از کواگولانت ها به تنهایی با خنثی کردن بار عمل می کنند و عمدتا به طور موثری آب خام را در نظر می گیرند. همچنین در تصفیه بسیاری از انواع فاضلاب موثرند.
- ملامین و فرمالدهید و تانن ها: این پلیمرهای جامد به طور مشابه با منعقد کننده های معدنی عمل می کنند، زیرا منعقد کننده نه تنها ماده کلوئیدی در آب، بلکه خودش را در معرض رسوب قرار می دهد. این رسوب ها به راحتی مواد آلی مانند روغن و گریس را جذب می کنند و معمولا به کاهش غلظت مواد معلق در آب منجر می شوند.
منعقد کننده معدنی
منعقد کننده های معدنی مقرون به صرفه و قابل اجرا برای طیف گسترده ای از آب و فاضلاب هستند. این منعقدکننده ها در آب خالص با کدورت کمتر، موثر هستند و اغلب این نوع آب را تصفیه می کنند، به ویژه زمانی که منعقد کننده های آلی نمی توانند. هنگامی که به آب اضافه می شوند، منعقد کننده های معدنی با قلیاها و هیدرات ها واکنش می دهند تا رسوبات هیدروکسیدهای فلزی (آلومینیوم یا آهن) را تشکیل دهند. اگرچه هیدروکسید فلزی در فرآیند تمیز کردن آب مفید است، اما این رسوبات وقتی به حجم کل لجن اضافه می شوند، باید آب را تصفیه و لجن را حذف کنند و همچنین سبب کاهش تراکم کلی و آبگیری لجن در مقایسه با رسوبات منعقد کننده های آلی می شوند.
- آلومینیوم سولفات ( آلوم ): آلومینیوم سولفات به صورت جامد پودری یا کریستالی سفید رنگ یافت می شود. آلوم به طور متوسط خطرناک و با اثرات بهداشتی و ویژگی های خوردگی (به دلیل خاصیت اسیدی شدید در حضور آب و رطوبت) مشابه موادی همچون اسید سولفوریک رقیق است. آلوم یکی از رایج ترین مواد شیمیایی و مواد منعقد کننده در تصفیه آب در جهان است.
- آلومینیوم کلرید: آلومینیوم کلرید با فرمول شیمیایی (AlCl3) یک ترکیب معدنی و به صورت پودر جامد زرد رنگ است. حالت خالص این ترکیب سفید رنگ است. بطور کلی، کلرید آلومینیوم مشابه آلوم عمل می کند و معمولا انتخابی جایگزین برای آلوم است.
- پلی آلومینیوم کلراید (PAC) یا آلومینیوم کلروهیدرات (ACH): پلی آلومینیوم کلراید به عنوان ماده منعقد کننده ذرات معلق و ناخالصی ها، برای زلال سازی پساب و تصفیه فاضلاب های صنعتی استفاده می شود. همچنین استفاده از این ماده به دلیل کاهش لجن تولیدی و به دنبال آن، کاهش هزینه ها موثرتر است.
- فریک سولفات و فروسولفات: کار کواگولانت های آهن مشابه آلومینیوم است. فریک سولفات بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد اما فروسولفات معمولا در برنامه های کاربردی مورد استفاده قرار می گیرد که درآن یک عامل کاهش دهنده یا یون های محلول در آهن مورد نیاز است.
- فریک کلراید: به طور کلی فریک کلراید ارزان ترین منعقد کننده معدنی است، زیرا به عنوان ماده زائد ازعملیات تولید فولاد، تهیه می شود. با این حال، خطرناک ترین منعقد کننده معدنی است و استفاده از آن محدود به تجهیزات مجهز است که به راحتی کنترل می شوند.
مطالب پیشنهادی
