წყლის კოაგულაცია

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                     წყლის კოაგულაცია

წყლის დამუშავებისას, კოაგულაცია და ფლოკულაცია გულისხმობს ნაერთების დამატებას, რომლებიც ხელს უწყობენ წვრილი ფოკუსის დაგროვებას უფრო დიდ ფლოკებად, რათა უფრო ადვილად გამოეყოთ ისინი წყალს. კოაგულაცია არის ქიმიური პროცესი, რომელიც მოიცავს მუხტის განეიტრალებას, ხოლო ფლოკულაცია არის ფიზიკური პროცესი და არ გულისხმობს მუხტის განეიტრალებას. კოაგულაცია-ფლოკულაციის პროცესი შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როგორც წინასწარი ან შუალედური ნაბიჯი წყლის ან ჩამდინარე წყლების გაწმენდის სხვა პროცესებს შორის, როგორიცაა ფილტრაცია და დალექვა. რკინის და ალუმინის მარილები ყველაზე ფართოდ გამოყენებული კოაგულანტებია, მაგრამ სხვა ლითონების მარილები, როგორიცაა ტიტანი და ცირკონიუმი, ასევე ძალიან ეფექტურია.

იხ. ვიდეო - What is Coagulation? | Basics of Coagulation and Flocculation

ფაქტორები

კოაგულაციაზე გავლენას ახდენს გამოყენებული კოაგულანტის ტიპი, მისი დოზა და მასა; დამუშავებული წყლის pH და საწყისი სიმღვრივე; და არსებული დამაბინძურებლების თვისებები. კოაგულაციის პროცესის ეფექტურობაზე ასევე გავლენას ახდენს წინასწარი მკურნალობა, როგორიცაა დაჟანგვა.

მექანიზმი

კოლოიდური სუსპენზიის დროს ნაწილაკები ძალიან ნელა ან საერთოდ არ დასახლდებიან, რადგან კოლოიდური ნაწილაკები ატარებენ ზედაპირულ ელექტრულ მუხტებს, რომლებიც ერთმანეთს უკუაგდებენ. ეს ზედაპირული მუხტი ყველაზე ხშირად ფასდება ზეტა პოტენციალის, ელექტრული პოტენციალის სრიალის სიბრტყეში. კოაგულაციის გამოწვევის მიზნით, წყალში ემატება კოაგულანტი (ჩვეულებრივ მეტალის მარილი) საპირისპირო მუხტით, რათა დაძლიოს სასტიკი მუხტი და მოახდინოს სუსპენზიის „დესტაბილიზაცია“. მაგალითად, კოლოიდური ნაწილაკები უარყოფითად დამუხტულია და ალუმს ემატება როგორც კოაგულანტი დადებითად დამუხტული იონების შესაქმნელად. მას შემდეგ, რაც ამაღელვებელი მუხტები განეიტრალდება (რადგან საპირისპირო მუხტები იზიდავს), ვან დერ ვაალსის ძალა გამოიწვევს ნაწილაკების ერთმანეთთან შეკვრას (აგლომერაციას) და მიკრო ბლოკის წარმოქმნას.

კოაგულანტის დოზის განსაზღვრა

                                           ქილა ტესტი კოაგულაციისთვის

მიკრომასშტაბიანი წყალგაუმტარი ტესტები

მიუხედავად მისი ფართო გამოყენებისა ეგრეთ წოდებული "გაუწყლოების ექსპერიმენტების" შესასრულებლად, ქილების ტესტი შეზღუდულია თავისი სარგებლიანობით რამდენიმე უარყოფითი მხარეების გამო. მაგალითად, პერსპექტიული კოაგულანტების ან ფლოკულანტების მუშაობის შეფასება მოითხოვს წყლის/ჩამდინარე წყლების ნიმუშების მნიშვნელოვან მოცულობას (ლიტრი) და ექსპერიმენტულ დროს (საათებს). ეს ზღუდავს ექსპერიმენტების ფარგლებს, რომლებიც შეიძლება ჩატარდეს, მათ შორის რეპლიკების დამატების ჩათვლით. გარდა ამისა, ქილის ტესტის ექსპერიმენტების ანალიზი იძლევა შედეგებს, რომლებიც ხშირად მხოლოდ ნახევრად რაოდენობრივია. ქიმიური კოაგულანტებისა და ფლოკულანტების ფართო სპექტრთან ერთად, აღინიშნა, რომ ყველაზე შესაფერისი გამწმენდი აგენტის და ასევე ოპტიმალური დოზის დადგენა „საყოველთაოდ განიხილება უფრო „ხელოვნებად“ და არა „მეცნიერებად“.  როგორც ასეთი, წყალგაუმტარი შესრულების ტესტები, როგორიცაა ქილის ტესტი, კარგად ემსახურება მინიატურიზაციას. მაგალითად, მიკრომასშტაბიანი ფლოკულაციის ტესტი შემუშავებული LaRue et al. ამცირებს ჩვეულებრივი ქილების ტესტების მასშტაბს სტანდარტული მრავალჭაჭიანი მიკროფირფიტის ზომამდე, რაც იძლევა სარგებელს ნიმუშის შემცირებული მოცულობის და გაზრდილი პარალელიზაციის შედეგად; ეს ტექნიკა ასევე ექვემდებარება რაოდენობრივ გაუწყლოებას, როგორიცაა კაპილარული შეწოვის დრო

ნაკადის დენის დეტექტორი

კოაგულანტის დოზის განსაზღვრის ავტომატური მოწყობილობა არის ნაკადის დენის დეტექტორი (SCD). SCD ზომავს ნაწილაკების წმინდა ზედაპირულ მუხტს და აჩვენებს ნაკადის დენის მნიშვნელობას 0, როდესაც მუხტები განეიტრალება (კათიონური კოაგულანტები ანეიტრალებენ ანიონურ კოლოიდებს). ამ მნიშვნელობისას (0), კოაგულანტის დოზა შეიძლება ითქვას, რომ ოპტიმალურია.

შეზღუდვები

კოაგულაცია თავისთავად იწვევს ფლოკების წარმოქმნას, მაგრამ ფლოკულაციაა საჭირო, რათა დაეხმაროს ფლოკს შემდგომ აგრეგაციასა და დასახლებაში. კოაგულაცია-ფლოკულაციის პროცესი თავისთავად აშორებს ბუნებრივ ორგანულ ნივთიერებას (NOM) მხოლოდ 60%-70%-ს და, შესაბამისად, სხვა პროცესები, როგორიცაა დაჟანგვა, ფილტრაცია და დალექვა, აუცილებელია ნედლი წყლის ან ჩამდინარე წყლების სრული დამუშავებისთვის. კოაგულანტი დამხმარე საშუალებები (პოლიმერები, რომლებიც ახდენენ კოლოიდებს ერთმანეთთან) ასევე ხშირად გამოიყენება პროცესის ეფექტურობის გასაზრდელად.