Koaguláció

Kolloid részecske és elektrosztatikus mezője Nyírási sík (shear plane): ezen belül a víz a részecskével együtt mozog Zéta-potenciál: a nyírási síkon mért elektrosztatikus potenciál értéke

Schulze-Hardy szabály (vegyértékűség szabálya): Egy kolloid rendszer koaguláltatásához szükséges ion- mennyiségek között nagy a különbség: minél nagyobb töltéssel rendelkezik az ion, annál kisebb mennyiség adagolása elegendő a megfelelő mértékű koagulál- tatáshoz

A XX. század első felében még azt feltételezték, hogy az aggregálódást eredményező töltésváltoztatást az Al3+, illetve az Fe3+ ionok okozzák A XX. század huszas éveinek végén felmerült egy olyan elképzelés, hogy valójában nem az Al3+, vagy Fe3+ ionok okozzák a kolloid, kvázi-kolloid diszperzió részecskéinek koaguláltatását, hanem az említett háromértékű ionok hidrolízis termékei (alumínium- és vas(III)-hidroxidok)

[Al(H2O)6]3+  [Al(H2O)5OH]2+ + H3O+ HCO3- + H3O+  H2CO3 + H2O [Al(H2O)6]3+  [Al(H2O)5OH]2+ + H3O+ H2O [Al(H2O)5OH]2+  [Al(H2O)4(OH)2]+ + H3O+ H2O [Al(H2O)4(OH)2]+  Al (OH)3˙3H2O + H3O+

Az alumínium-hidroxidok között létrejövő hidrogén-híd kötés (szaggatott vonallal jelölve) és a kolloid szol aggregálódása

A technológia lépései: koagulálószer adagolása gyors bekeveréssel, kb. 2 perc tartózkodási idővel (pl. vas(III)-klorid, alumínium-szulfát alkalmazása) (ha szükséges: segéd-derítőszer adagolása, pl. polimerek, aktivált kovasav) lassú keverés alkalmazása: pelyhek aggregálódása, pelyhek „hízása” céljából (kb. 10-20 perc tartózkodási idő) szilárd-folyadék fázisszétválasztás (ülepítés, szűrés)

Koaguláció: stabilitás megszüntetése Flokkuláció: nagy méretű pelyhek létrehozása, pehelynövekedési szakasz

Mit távolítunk el az ivóvízből koagulációval? Szervesanyag Arzén (ld. később) Egyéb komponenseket is eltávolítunk, amelyek nem is károsak (pl. foszfát; ld. később az arzénmentesítésnél; a szennyvíztisztításban viszont a foszfát eltávolítás fontos lépés!)

Optimális pH, koaguláns dózis meghatározása: jar-teszt (poharas kísérletek)

A vegyszerek bekeverésének módszerei

Mechanikus keverés alkalmazása (1) (forrás: J. Hans van Leeuwen előadásanyagai, 2014; EPA, 2002)

Mechanikus keverés alkalmazása (2) (forrás: J. Hans van Leeuwen előadásanyagai, 2014; EPA, 2002)

Hidraulikai elven alapuló keverés, „csőkígyó” (forrás: http://www.etsenvironmental.com/ products-and-services/wastewater-systems/flocculation-tubes

Statikus keverés (1) (forrás: TETRAMIX, www.statikuskevero.hu)

Statikus keverés (2) (forrás: http://www.simscale.de/_en/index.php?page= training/intro-to-fluid-flow-simulation)

Összefoglalás – technológiai alapfolyamatok Oxidáció és redukció pH és pufferkapacitás szabályozás Kémiai kicsapás (oldott  szilárd) Adszorpció Fázisszétválasztás (gáz-folyadék, szilárd-folyadék) Egyéb eljárások (membránfolyamatok) A víz- és szennyvíztisztítási technológiák a fenti alapfolyamatok célszerű kombinációival alakíthatók ki.