Слово коагуляция происходит от латинского coagulare, означающего собирать вместе. Коагуляция играет важную роль в процессах водоочистки для удаления взвешенных коллоидных частиц, которые могут придавать питьевой воде неприятные вкус, цвет, запах или мутность. Это делается путем добавления к неочищенной воде специальных химических реагентов (коагулянтов). Под действием коагулянтов очень маленькие, чрезвычайно дисперсные коллоидные частички объединяются вместе в большие массы (хлопья), которые затем, после флокуляции, можно удалить такими методами разделения твердой и жидкой фазы, как осаждение, флотация и фильтрация.

Основные принципы коагуляции

Если бы в неочищенной воде все взвешенные твердые частицы были достаточно велики, чтобы их можно было легко удалить с помощью известных методов очистки, то обработка химическими коагулянтами не требовалась бы. Однако большая часть взвешенного вещества состоит из очень мелких, чрезвычайно дисперсных твердых частиц, в значительной степени коллоидных. Ввиду малого размера они не поддаются осаждению, флотации или фильтрации, и их приходится предварительно подвергать коагуляции.

Коллоидные частицы

Коллоидные частицы присутствуют практически в любой неочищенной воде. Они являются главной причиной неприятного вкуса, цвета, запаха и мутности питьевой воды. Эти частицы могут быть:

• минеральными: осадочные породы, коллоидные глины, гидроокиси и соли металлов.
• органическими: гуминовые и фульвиновые кислоты, образующиеся при разложении     растительных и животных остатков, красители, поверхностно-активные вещества и т.д.
• биологическими: микроорганизмы (болезнетворные или нет), включая бактерии, планктон, водоросли и вирусы.

Каково бы ни было их происхождение, эти коллоидные частицы очень малы — менее 1 микрона в диаметре. Вследствие этого отношение их поверхности к массе становится настолько большим, что суммарный отрицательный электрический заряд на их поверхности вызывает взаимное отталкивание частиц. Электростатические силы отталкивания препятствуют самопроизвольному слиянию коллоидных частиц и образованию больших масс, легко удаляемых в процессе очистки.

Механизмы коагуляции

Коагуляция представляет собой комплекс химических и физических взаимодействий между отрицательно заряженными коллоидными частицами и катионами, т.е. положительно заряженными химическими реагентами. Она использует различные силы отталкивания и притяжения, которые обеспечивают устойчивость или, наоборот, неустойчивость коллоидной взвеси, а именно:

• силы электростатического отталкивания.
• броуновское движение.
• силы притяжения Ван дер Ваальса.
• силу всемирного тяготения.

Коагуляция дестабилизирует коллоидную взвесь посредством двух различных механизмов:

1. Нейтрализация заряда

Положительно заряженные коагулянты нейтрализуют отрицательный заряд, окружающий коллоидные частицы. Когда заряд вокруг каждой частицы нейтрализован, они постепенно сближаются, уменьшая свой эффективный радиус, становятся в конце концов неустойчивыми и могут сталкиваться друг с другом. При столкновении частицы соединяются друг с другом за счет водородных связей или, например, сил Ван дер Ваальса, образуя большие массы, или хлопья. Энергия перемешивания, применяемая в процессе очистки, увеличивает количество и частоту этих столкновений частиц, усиливая агломерацию твердого вещества и способствуя образованию хлопьев.

2. Химическое связывание

Образованию хлопьев способствует полимерная природа коагулянтов. Их длинные молекулярные цепочки подхватывают агломерированные частицы, образуют мостики от одной поверхности к другой, связывая вместе отдельные хлопья в крупные, легко удаляемые массы.

Из двух механизмов, участвующих в процессе коагуляции, нейтрализация заряда играет гораздо более важную роль, чем химическое связывание.

Компания «АЛОУС» предлагает к реализации неорганические коагулянты собственного производства UltraPAC-30 серий S, V-1 и V-2, представляющие собой высококачественный полиоксихлорид алюминия с преобладающим содержанием высоко-, низко- и среднемолекулярного полимерного алюминия.

Реагенты получают из гидроокиси алюминия (содержание оксида алюминия до 61%), 31% раствора соляной кислоты и порошка алюмината кальция (до 50% оксида алюминия).

Продукты применяются для очистки и кондиционирования питьевой воды, водоподготовки в системах горячего и холодного водоснабжения и теплоснабжения, для очистки сточных вод.

Технологическая активность заявленных продуктов не зависит от температурных изменений очищаемой воды, в воде не образуется токсических соединений и веществ, они быстро растворяются в воде, имеют более низкую кислотность относительно других алюмосодержащих реагентов.