Você já pensou em como as águas residuais turbidas das estações de tratamento de esgoto podem ficar claras? Como a planta de água transforma a lama e a água no rio em água potável? A principal tecnologia aqui é a reação de floculação. Hoje, vamos falar em uma linguagem clara sobre como essas pequenas partículas invisíveis obedientemente "dão as mãos" e se acalmarem!
Vamos entender primeiro: como são as coisas sujas na água?
A água que vemos em nossas vidas diárias contém várias pequenas coisas maliciosas:
-S sólidos suspensos: detritos visíveis de sedimentos e folhas, de tamanho grande que podem ser interrompidos com um filtro;
- partículas coloidais: com um diâmetro entre 1 nanômetro e 1 micrômetro, menores que as bactérias, invisíveis a olho nu e particularmente rebeldes - eles carregam cargas negativas, se repeliram e se recusam a se reunir.
O núcleo da reação da floculação é resolver o problema da "teimosia" das partículas coloidais!
Os três principais "movimentos assassinos" da floculação: comprimindo a dupla camada, neutralização de adsorção e efeito de ponte
1. Camada dupla compactada: Remova a "tampa de proteção" das partículas
Por que as partículas coloidais não se aglomeram? Como eles têm uma carga negativa em sua superfície, se repelem como ímãs da mesma polaridade e são cercados por um "escudo eletrônico" (camada dupla). Nesse ponto, precisamos convidar o "exército" de cátions no floculante, como sais de alumínio (sulfato de alumínio, cloreto de polialumínio) e sais de ferro (cloreto férrico).
Assim que esses cátions entram na água, eles agem como um grupo de disruptores qualificados, neutralizando freneticamente as cargas negativas na superfície coloidal. Quando a carga negativa é neutralizada em uma extensão semelhante, a dupla camada é compactada para se tornar cada vez mais fina, e a força repulsiva entre as partículas desaparece, se aproximando gradualmente.
2. Neutralização de adsorção: aplique fita dupla face às partículas
Alguns coagulantes são mais inteligentes, pois não apenas neutralizam as cargas, mas também têm sua própria "viscosidade". Por exemplo, os floculantes de polímero têm uma carga positiva em uma extremidade e uma longa cadeia de carbono na outra extremidade. A extremidade carregada positivamente adere firmemente à superfície coloidal carregada negativamente, neutralizando diretamente a carga; A extremidade da cadeia de carbono é como fita dupla face, colando outras partículas juntas.
Imagine um grupo de crianças usando "chapéus negativos" e odiando um ao outro. De repente, alguém colou "adesivos positivos" neles e de mãos dadas enquanto dançava em círculos - esse é o efeito mágico de absorver eletricidade e neutralizá -lo!
3. Função de construção de pontes: o "especialista social" do mundo das partículas
Os floculantes de polímeros também têm um efeito de ponte mais poderoso. Suas cadeias de carbono são particularmente longas e podem simultaneamente adsorver várias partículas coloidais, como usar cordas para amarrar contas espalhadas em pulseiras.
Uma cadeia de polímeros pode simultaneamente manter dezenas ou até dezenas de partículas, tecendo -as em grandes flocos. Esses flocos aumentaram e maiores, tornando -se tão pesados que nem podiam apoiar o fluxo de água e só podiam afundar obedientemente.
O "script" completo da reação de floculação: de micro para macro
Estágio de mistura rápida: deixe o floculante "correr"
Ao derramar o floculante na água, a forte agitação deve ser usada para dispersar rapidamente o agente. É como aspersar o tempero em uma panela quente, você precisa agitar -a rapidamente para fazer com que todas as gotas de água grudem na 'Poção Mágica'. Esse processo geralmente leva apenas algumas dezenas de segundos, com o objetivo de permitir que os íons floculantes entrem em contato completamente com as partículas coloidais.
Estágio de mistura lenta: permitindo que as partículas "se agrupem e cresçam"
Quando a carga é quase neutralizada, você precisa reduzir a velocidade de agitação e entrar no "modo suave". Nesse ponto, as partículas neutralizadas começam a colidir lentamente e, sob o efeito de ponte dos polímeros, crescem gradualmente de pequenas partículas de alguns micrômetros a grandes flocos de várias centenas de micrômetros. Esse processo pode durar de 15 a 30 minutos, como rolar uma bola de neve, com os flocos ficando cada vez maiores à medida que rolam.
Estágio de precipitação: deixe os flocos "deitam e descansar"
Quando os flocos são grandes o suficiente, eles entram na etapa final - precipitação. Reduza a velocidade do fluxo de água no mínimo e permita que os flocos afundem no fundo da água devido à gravidade. Nesse ponto, a camada superior de água se torna clara e transparente, enquanto os flocos inferiores (também conhecidos como "lodo") podem ser limpos regularmente.
O 'pequeno segredo' em aplicações práticas
Escolher o floculante certo pode alcançar o dobro do resultado com metade do esforço
Diferentes qualidades da água requerem coagulantes diferentes:
-Esgoto doméstico: cloreto de polialumínio comumente usado (PAC), barato e eficiente;
-Águas residuais industriais: pode exigir o uso de poliacrilamida catiônica (CPAM) para tratar especificamente poluentes complexos;
-Tratamento de água potável: preste mais atenção à segurança e escolha floculantes de grau alimentar.
A temperatura da água e o valor do pH são "grandes chefes"
-Temperatura da água: a água muito fria desacelerará a reação da floculação, assim como a cola seca lentamente no inverno;
-Ph Valor: forte acidez ou alcalinidade pode afetar a eficácia dos coagulantes. Por exemplo, os sais de alumínio têm o melhor efeito em pH 5-7, enquanto os sais de ferro são adequados para ambientes com pH 7-9.
Velocidade de mistura: Nem muito rápido nem muito lento
O estágio de mistura rápida requer mistura "rápida, precisa e cruel", mas se muita força for aplicada durante a mistura lenta, os flocos finalmente formados podem ser dispersos e todos os esforços anteriores podem ser em vão!
Tendência futura: Tecnologia de floculação mais ecológica e inteligente
Agora, os cientistas estão estudando coagulantes verdes, como o uso da quitosana extraída de plantas naturais em vez de agentes químicos; Há também um sistema de controle inteligente que ajusta automaticamente a dose de floculantes através do monitoramento em tempo real da qualidade da água, que é econômica e eficiente. Talvez um dia, até o purificador de água em casa possa usar essas tecnologias negras para nos fazer beber água mais limpa!
Na próxima vez que você vir água esclarecida, você saberá quantas "pequenas histórias sociais de partículas" estão escondidas por dentro! Da neutralização da carga ao aglomeração e na naufrágio, a reação de floculação é como uma "performance mágica" no mundo microscópico, guardando nossa segurança na água.
