Процесс мицеллообразования при коагуляции. Этапы процесса.
міцела-6 молекул гідроксиду алюмінію.
pH<3 [Al(H2O)6]3+
[Al6(H2O)6]3+ -> pH>3
[Al6(H2O)5(OH)] -à [Al6(H2O)12(OH)12]6+
-à[Al18(H2O)12(OH)48]6+
Міцела – [Al(OH)3]6*[Al6(H2O)6*(OH)16]2*(SO4)3
Утв. В результаті коагуляції позитивно зарядж. Аква-гідроксокомпл.абсорб. на поверхні часток зарядж. Нейтрально,дисперсія стає нестійкою,починаеться осадження.Утв.коагулянт має значну кількість води
1-утв.гідроліз з утв. Міцел і подальше агрегування.
2-початок пластвцеутв.
3-початокседиментації
4-кінець седиментації
2. Характеристика органических веществ, находящихся в природных водах
Органічні речовини в природних водах є невідємним компонентом і їх роль зводиться до контролю вмісту Ме,простим осадженням і вимиванням із грунтів. Природні органічні сполуки є джерелом побічних продуктів знезар.води.Крім того,є джер. С,це призводить до біозростання.
Наявність ПОС є однією з головних проблем при отрим. Води необхідної якості. Видалення ПОС як прекурсора утв.втор. продуктів. Основним компонентом орг.. реч. Є гумусові речовини, які визнач.кольоровість,величину окисн.води залежить від її к-сті витрати компонентів.
Основним джерелом гумусових речовин-грунт. Обумовлено тим,що аміни і вуглеводи підлягають розпаду. Гумінові кислоти містять аром. Ядро азотом.сполукив цикл.формах
ГК різного походж.не ідентичні по мірі переходу грунтів
Різний колір ГК залежить від к-сті карбонільних груп,групи атомів –с-с- і групи –с=о
Кренові і апокренові к-ти легко розчин. У воді,спирту і лугу.їх солі також легко розчинні у воді.Мають слабо жовтий колір-розведені,а концентровані-оранжево-жожтий.
Стійкість до окисн. І абсорбції зростає в ряду ГК,колоїд.розч.ФК,істинно розчинні ФК.
Відомості про характер ПОС можна отримати порівн.відношенням кольоровості.Зростання відношення свідчить про наявність стійких ГР.
А зменшення про болотне походження.
3. Что такое трофность и сапробность воды? Индекс самозагрязнения-самоочищения.
Трофность – степень биологической продуктивости, что определяется содержанием в H2O биогенных элементов (С, N, P) и др. загрязнений из числа биологических, гидробиологических и биохимических, что приводят к изменению степени трофноссти.
По требованиям к трофности местообитания растения и микроорганизмы делятся на:
олиготрофы — организмы, обитающие на почвах (или в водоёмах) с низким содержанием питательных веществ
мезотрофы — организмы, предпочитающие средние по обеспеченности элементами питания местообитания.
эутрофы – организмы, обитающие на почвах (или в водоёмах) с высоким содержанием питательныхвеществ.
Сапробность воды – это уровень содержания в воде органических веществ, которые разлагаются биологически. Сапротробность определяется по характеристике видового сотава и числености гидрабионтов.
Мезосапробный водоем - водоем средней продуктивности, среднезагрязненный органическими веществами.
Полисапробный водоем - водоем с большим содержанием органического вещества. Полисапробные водоемы населены сапробионтами.
Самозагрязнение и самоочищение водоемов
Под самозагрязнением понимают надмерный уровень продукции органического вещества,которое вызывает ухудшение качества воды в водном объекте.Оно чаще всего связано с массовым развитием фитопланктона до уровня "цветения"воды.Самозагрязнение вызывается самой биомассой водорослей и продуктами их деструкции.
Процесс разложения и выведения загрязняющих веществ с круговорота водной среды вследствии взаимодействия механических,физических,физико-химических и биологических факторов получил название самоочищения вод.Механическое самоочищение-это процессы перетирания,механического раздробления отдельных частиц,фильтрации загрязненных вод через песчаные грунты.Физические процессы самоочищения включают осаждение(седиментацию) загрязняющих веществ под действием сил тяжести.
Индекс самоочищения - самозагрязнения (A/R). Отношение валовой продукции к суммарной деструкции планктона за сутки является функциональным гидробиологическим показателем.
A – валовый певичный продукт фитопланктона к величине деструкции органического вещества
R – величина деструкции органического вещества.
Низкие значения индекса (менее 1) свидетельствуют о превышении потребления кислорода над его продуцированием, в результате чего создается неблагоприятный для переработки загрязнений кислородный режим. Значения выше 1 характеризуют интенсивно идущие процессы окисления органического вещества. Вместе с тем при регулярном превышении продукции над деструкцией (A/R>1) происходит биологическое загрязнение за счет первично продуцированного остаточного органического вещества.
4. Устойчивость коллоидных систем. Виды устойчивости.
Стійкість гетеро фазних домішок зумовлена великою поверхнею поділу фаз.
Агрегативна стійкість – це здатність системи зберігати дисперсність.
Зумовлена наявністю подвійного ЕШ та сольватних оболонок.
Кожна частинка дисперсної фази підвержена дії двох сил: дифузії і тяжіння.
Для коллоидных систем специфична агрегативная неустойчивость, так как лиофобные системы обладают большим запасом свободной энергии на границе раздела фаз, поэтому всегда возможен процесс агрегации (слипания) частиц и уменьшение общей поверхности дисперсной фазы.
Стійкість обумовлена тим, що при броунівському русі процес злипання здійснюється лише тоді. коли агрегативна стійкість знижена на стільки, що удари приводять до злипання.
Кинетическая устойчивость - это устойчивость по отношению к силе тяжести, она позволяет системе сохранять равномерное распределение частиц в объеме, т.е. противостоять действию силы тяжести и процессам оседания или всплывания частиц. Определяется способностью к броуновскому движению.
При раз мере около 10-3 гетерогенные системы имеют малую кинетическую устойчивость
При размере частиц 10-4-10-5 гетерогенные системы имеют небольшую кинетическую устойчивость(суспензии, эмульсии).
При размере частиц 10-5-10-6 гетерогенные системы имеют сильно развитую поверхность и кинетическую устойчивость
Стійкість або нестійкість дисперсної системи забезпечується балансом сил притягання и відштовхування (агрегація і колоїдний розчин стабільні в часі)
Стійкість залежить і від хімічної природи частин:
1) Сили Ван дер Ваальса
2) електростатичні сили (сили відштовхування)
3) сили відштовхування поверхні сольватних шарів.
4) сили взаємодії адсорбованих макро молекул.
1 та 2 є універсальними(проявляються майже завжди)
3 та 4 специфічні сили.
5.Реагентные и безреагентные методы интенсификации процесса коагуляции.
Для покращання швидкості осадження використовують реагентні і безреагентні методи інтенсифікації процесу коагуляції.
Реагентні: (введення в воду додаткових реагентів)
1. Флокулянти
2. Окисники
3. Регулятори pH
4. Мінеральні замутнювачі
-Лужні реагенти(вапно, кальцинована сода, бікарбонат натрію)
Вибір точки введення лужного реагенту залежить від вимог до води.Часто його додають за декілька хвилин до введення коагулянту.(Підкислення потрібне при обробці кольоровості води.)
-Замутнювачі
Замутнення посилює гідравлічну крупність пластівців.
А)велика дисперсність
Б)велика сорбційна здатність
В)наявність протилежного по знаку продукту гідролізу
Найбільш
Безреагентні:
1. Перемішування
2. Різні способи додавання коагулянту
3. Рециркуляція
4. Комбінування коагулянтів з фізичними методами
6. Природное экологическое состояние поверхностных вод. Система экологических нормативов качества воды.
Порушення норм якості води досягло рівнів, які ведуть до деградації водних екосистем, зниження продуктивності водойм. Значна частина населення України використовує для своїх життєвих потреб недоброякісну воду, що загрожує здоров'ю нації.
Поверхневі води живляться опадами і підживлюються підземними водами. Склад солей залежить від періоду року.
За природою розчинності солей аніонів пов. Вод поділяють: гідрокрбонатні, сульфатні, хлоридні
С-ми класифікації якості води: Щукарева, Кульського, Альокіна,Терельман та фірма Роми і Хааса (це із конспекта)
Щукарева: Na, Mg, Ca аніони Cl SO4 HCO3
Вода відноситься до того класу залежно від кількості іонів.
Кожен клас поділяється на декілька груп:
А – до 1,5 г/дм3
Б – від 1,5 до 10 г/дм3
В – від 10 до 40 г/дм3
Г – від 40 г/дм3
2.Альокіна(поєднує принципи поєднання вод)
Терельман виділяє 6 головних характеристик
1 група визначається температурою
тип окисно-відновних умов
клас лужно-кислотних умов
сімейство загальна мінералізація
рід розч. Органічних речовин
вид основні катіони і аніони
Під якістю розуміють характеристику складу води для окремих сфер її застосування.
Ознаки якості води:
- Зважені домішки (частинки глини піску мулу суспензій органічних та неорганічних речовин. Вміст вимірюється в мг/дм3 і дає уявлення про забруднення води часточки 10-4 при вмісті 2-3 мг і менше 10-4 мм забруднення води проходить по мутності і прозорості. Мутність викликана наявністю тонкодисперсних домішок нерозчинних і колоїдних. Мутність позначається NTV в якості стандарту для одиниць NTV використовують формазин-полімарна зважена частинка 1.5 мкм середній розмір.)
- Запах (характер та інтенсивність запаху ділять на 2 групи природного та штучного походження)
- Смак та присмак визначається по 6-ти бальній шкалі
- Кольоровість (характерна інтенсивність хабарвлення розчину вимір в градусах платино-кобальтової шкали)
- Мінералізація(солевміст).
- Електропровідність(Визначається характерною питомою електропровідністю і зміною в широких межах 30 – 1500 природні води, залежить від іонів Na K Ca Mg Cl SO4)
- Жорсткість(характеризується сукупністю хімічних та фізичних властивостей води, пов’язані присутністю лужно-земельних металів)
- Лужність (сумарна концентрація кислот та гідркоксид іонів)
- Вміст бікарбонат іонів
7. Оптимальные условия осуществления коагуляции.
Для того, щоб забезпечити ефективне очищення води выд завислих колоїдних домішок необхідно забезпечити умови:
· pH (необхідно забезпечити лужний резерв)
| pH | Al3+ | Fe3+ | Fe2+ |
| Початок осадження | 3…4,5 | 1,5…2,3 | 6,5…7,5 |
| Повне осадження | 5,0…7,0 | 5,5…7,00 | 9,5…9,7 |
| Кінець процесу (початок розчинення Ме) | 7,8 | 8,0 | 13,5 |
· величина залишкової лужності води (загальна лужність води ↓ на 40%, зазвичай дотримуються такого режиму).
Одним із методів підвищенн ефективності коагуляції є використанн контактної коагуляції – процес протікає не в об’ємі, а в зернах загрузки. Різко інтенсифікує процес на стадії міцело утворення. Швидкість фільтрування при цьому може досягати від 10до 20м/год, що дозволяє суттєво зменшити витрати коагулянту.
Важливо, щоб інтервал введення коагулянту у воду і потрапляння його на загрузку був мінімальним.
