Issiqlik elektr stansiyalarda

8 .2 .Kolloid zarrachalarning koagulyatsiyasi
Suv tozalash texnikasida suvni kolloid dispers holatdagi zarrachalardan tozalash, suvni koagulyatsiyalash deyiladi. Koagulyatsiyalash deganda suvdagi juda kichik zarrachalarning molekulyar tortishish kuchlari ostida bir-biriga birikib, kattalashishi tushuniladi. Koagulyatsiya jarayoni shu zarrachalarning kattalashib, parchalar (xlopya) hosil qilishi va u parchalar bir-biri bilan yopishib, suvdan ajralib cho'kishi bilan yakunlanadi. Bu holat asosan suvdagi zarrachalarning disperslik darajasi kamayishi natijasida suvda makrofazalar hosil bo‘lishi bilan sodir boMadi. Bunday makrofazalar hosil boMish mexanizmi zarrachalarning kristallanish jarayonidan tubdan farq qiladi. Kristallanish bu bir xil ion yoki molekulalaming o'zaro kimyoviy bogManib, kristall panjaralar hosil qilib kattalashishiga aytiladi.
Koagulyatsiya natijasida makrofazalar hosil boMishi esa bir xil ion yoki molekulalaming birikishidan hosil boMmay, balki turli xil kolloid zarrachalarning o‘zaro birikishidan hosil bo'ladi.
Suvdagi kolloid zarrachalami kogulyasiyalasb uchun suvga har xil kimyoviy reagentlar qo‘shiladi. Bunday kimyoviy reagentlar kimyoviy koagulyantlar deb, koagulyatsiya jarayonini tezlashtirib, makrofazalar hosil bo‘lishiga sababchi bo‘lgan moddalar esa koagulyatorlar deb ataladi.
Suv tozalash texnikasida koagulyant moddalar sifatida eng ko‘p qoMlanadigan moddalardan alyuminiy sulfat /A12(S 0 4)3/, temir sulfat /FeSCV va temir xlorid /FeCl3/ kabi texnik tuzlardir. Bu tuzlar suvda gidrolizlanishi natijasida amfolit xususiyatiga ega bo‘lgan koagulyatorlar, ya’ni alyuminiy gidrooksidi: /Al(ON)3/ va temir gidrooksidi /Fe (ON)3/ hosil bo'ladi.
A12(S0 4)3 ning suvda gidrolizlanishi quyidagicha boradi: A12(S 0 4)3 -6N20 = 2 A.1(0N)3+3N2S 0 4
FeS04 ning suvda gidrolizlanishi natijasida esa aw al temir /II/ gidrooksidi /Fe(ON)2/ hosil bo‘lib, so‘ng hosil boMgan Fe(ON)2 ishqoriy muhitda, ya’ni rN>8 boMganda suvdagi 0 2 yordamida temir /III/ gidrooksidiga aylanadi.
FeS04 + 2N20 = Fe(ON)2+ N2S 0 4
4Fe(ON)2 + 2N20 + 0 2‘4Fe (ON)3
!«•
Yuqori dagi reaksiyalardan ko'rinadiki, koagulyant moddalaming gidrouzlanishi natijasida N2S 0 4 kislatasi, FeCl3 ishlatilganda esa NCI kislotasi hosil boiadi. Hosil bo‘lgan bu kislotalar agar suvda h c o ; ionlari bo‘lmasa, suv kislotaligini oshiradi. h c o ; ioni bo‘lgan, ho'da kislotaning N' kationlar suvdagi h c o ; ionlar bilan reaksiyaga kirishib, o'zaro betaratlanishi natijasida suvning bikarbonatli ishqoriyligi kamayib tarkibida SO- ning miqdori birmuncha oshadi.
N -r h c o , = N 2^ SO3 N2O + S 0 2
Agar h c o : ionlari suvdagi Sa(NS03)2 yoki Mg(NS03 )2 birikmalari holatida bo‘lsa, bu moddalar koagulyantlaming gidrolizlanishi natijasida hosil bt/lgan kislotalar bilan reaksiyaga kirishishi natijasida SaS04 va MgS04 tuzlari hosil bo‘ladi.
Mg(NS03)2 -* N2S 0 4 = MgS04 + 2N20 + 2S 02
Sa (NS03)2 + N2S 04= Sa S 0 4 + 2N20 + 2 S 0 2
Bi1tuzlar suvning nokarbanatli qattiqligini oshiradi.
Suvga koagulyant qo‘shib, kolloid zarrachalami cho'ktirishda koagulyatsiya jarayonining borishi suvdagi N" ionlari konsentratsiyasiga, suvning pH iga,haroratiga, koagulyant dozasiga, hamda suvdagi loyqa moddalaming ko‘p yoki kamligiga bog'liq bo‘ladi.
Suvda A1(S04)3 va FeS04 kabi koagulyant moddalaming gidrolizlanishi natijasida hosil bo‘lgan AI(ON)< yoki Fe(ON)3 moddalar amfolit moddalar bo‘lganligi uchun suvning rN qiymatiga qarab. bu gidrookuidlar ikki xil dissotsiatsiyaianadi. Masalan, suvning rN qiymati 7 dan kichik bo‘lsa /kislotali muhit/, Al(ON)3 quyidagi reaksiyalar asosida ishqoriy dissotsiatsiyaianadi:

Al(ON)3 5=^[А1(ОН)2]^ ЮН [Al(ON)2]' ^{ A l(O H )]2+ +OH [Al(OII)J ^ A l 3+ +OH'

Al(ON)3 uch valentli birikma bo‘lganligi uchun dissotsiatsiyalanishi uch bosqichda boradi. Birin-ketin bunday dissotsiatsiyalanish natijasida ionlarga ajralish jarayoni eng birinchi bosqich bo‘yicha kuchli boradi, ikkinchi va uchinchi

147
bosqichlarda ajralish jarayoni birmuncha kamroq boMadi va kam ionlar hosil boMadi. Kislotali muhitda suvdaAl(ON)3ning bunday diseonizlanishi natijasidaAl(ON)2+, Al(ON)2+, Al3~ va ON" ionlari hosil bo‘ladi.Natijasida kolloid zarrachaning yadrosi Al(ON)3 molekulalaridan tashkil topib, bu yadro atrofida Al(ON)2+, AI(0N)2+,A13+ va qisman ON ionlaridan tashkil topgan adsorbsion qavat hosil boMadi. Bunday kolloid zarrachalaming diffuzion qavati ON" ionlaridan tashkil topadi va hosil boMgan kolloid zarrachaning granulasi musbat zaryadlangan boMadi. Agar kolloid zarrachaning adsorbsion qavati faqat Al(ON)T3 va qismi ON' ion'aridan hosil boMgan boMsa, bunday kolloid zarrachaning mitsellasini quyidagi ko‘rinishda yozish mumkin:

m[Al (ON) 3 ] n A1 (ON)2+ (n-x) ON}" xON"
yadro adsorbsion qavat dif.qavat.
Aksincha, suvning qiymati 7 dan katta boMsa ya’ni ishqoriy muhitda Al(ON)3 quyidagi reaksiyalar asosida kislotali dissotsiatsiyalanadi:
A1 (ON)3N2 ^ A 1 0 3' + N_ N2 AI03"NA1 з=Ю 32' + N+ NA1 0 23 A1 5=*03‘3 + NT
Bu reaksiyalarda ham yuqoridagi kabi ikkinchi va uchinchi bosqichlarda ionlarga ajralish jarayoni birinchi bosqichga nisbatan birmuncha kamroq boradi. Ishqoriy muhitda N+ va N2A10"3, NA1023,A102'3 ionlari hosil boMishi natijasida kolloid zarrachaning Al(ON)3 molekulalaridan tashkil topgan yadrosi atrofidagi adsorbsion qavat N2A10'3, NA1023 A1032‘ va qisman N ionlaridan iborat boMadi. Kolloid zarrachaning diffuzion qavati esa N+ ionlaridan tashkil topadi. Bunday holatdagi kolloid zarrachaning granulasi manfiy zaryadlangan boMadi. Agar adsorbsion qavat faqat NA10'3 va qisman N+ ionlaridan hosil boMsa, bunday kolloid zarrachaning mitsellasini ishqorli muhitda quyidagicha yozish mumkin:
{m [A1(0H)3] nH-> A103 (n-x)H' } xtT
yadro adsorbsion qavat dif. qavat
Keltirilgan reaksiyalardan ko‘rinadiki, suvning ishqoriy yoki kislotali holatlari qancha katta boMsa, Al(OH)3 ning
14K
dissotsiatsiyalanish darajasi ham shuncha katta bo‘lib, shuncha ko‘p ionlar hosil bo'ladi. Bu ionlar ta’sirida hosil oo'lgan alyuminiy birikmasi kolloid zarrachalari rN ning 7 dan katta qiymatlarida ham elektr zaryadiga ega bo'lganligi uchun suvdagi kolloid zarrachalar alyuminiy mitsellasiga qo'shilib. kattalashib, katta zarrachalarga, ya’ni parchalarga aylanishi sodir bo'lmaydi. Agar suvning qiymati 6 -8 oralig'ida bo'lib, ya’ni betaraf muhil bo'lsa. suvdagi A12(S 0 4)3 ning gidrolizlanishi natijasida hosil bo'lgan А1(ОН)з birikmasi deyarl aissotsiatsiyalanmaydi. Beiaraf muhitda Al(OH)3 izoelektrik holatda bo'lganligi uchun zarrachalari musbat yoki manfiy zaryadga ega bo'huaydi. Izoelektrik holatda bo'lgan А1ЮН)3 molekulalari sirti faol moddalar bo'lgani uchun uning atrofiga suvdagi har xil kolloid moddalar yopishishi natijasida ular kattalashib, suvda katta-katta parchalar hosil qiladi va suvdan ajralib cho'kadi.
Suvni kolloid zarrachaiardan tozalash uchun koagulyant
sifatida FeS04 7H20 moddasi qo'llanilganda, suvning rNi 9 - 1 0 atrofida bo'lishi kerak, chunki betaraf muhitda FeS 0 4 ning gidrolizlanishidan hosil bo'lgan Fe(OH)2 birikma Fe(OH)3 birikmasiga oksidlanmaydi. Shu sababli suvga Fe2S 0 4 qo'shib, koagulyatsiyalash jarayonida suvini 9-10 ga keltinsh uchun suvga Sa(ON)2 eritmasi qo'shiladi. Qo'shilgan Sa(ON)2 Fe(OH)2 ni Fe(OH)3 ga oksidlash bilan birgalikda suvdagi Sa2* va Mg2" kationlanning konsentratsiyasini ham kamaytirib, suv qattiqligini pasaytiradi. Sa(ON)2 ta’sirida Fe(OH)3 ning hosil bo'lishi quyidagicha boradi:
4Fe S 0 4 + 4Ca(OH)2 + 0 2 +2H20=4Fe(0H )3 +4Ca S 0 4
Shu sababli suv tozalash texnikasida FeS04 tuzi koagulyant sifatida suvni ayni bir vaqtda kolloid zarrachaiardan tozalash hamda reagent qo'shib yumshatish zarur bo'lgan hollarda ishlatiladi. Bunday sharoitda hosil bo'lgan Fe(OH)3 birikmasi suvdagi kolloid zarrachalarning koagulyatsiyasini tezlashtirib, ulaming katta-katta parchalari hosil bo'lishini to'la ta ’minlaydi.
Hosil bo'lgan parchalaming suvdan ajralib chiqish tezligi ulaming katta-kichikligiga va zichligiga bog'liq: qancha katta hajmdagi parchalar hosil bo'lib, ulaming zichligi qancha katta
149
bo‘lsa, bunday parchalar suvdan shuncha tez va to‘liq ajralib, suv tagiga tezroq cho'kadi.
Agar bu ikki A12(S 0 4)3 va FeS04 tuzlarini koagulyant sifatida bir-biriga taqqoslasak Fe S 04tuzi quyidagi afzalliklarga ega:

1. 
   FeS04 tuzi ishlatilganda koagulyatsiya jarayonini suvning tabiiy haroratida olib borish mumkin, ya’ni qizdirish talab qilinmaydi. A12(S 0 4)3 tuzi ishlatilganda esa suv harorati 35^Ю°С bo‘lishi zarur bo‘lganligi sababli suvni qizdirish talab etiladi, chunki tabiiy suvning o‘rtacha harorati 15-20°c dan yuqori bo'lmaydi.
   
2. 
   Fe(OH)3kolloid sistemasining cho‘kish tezligi Al(OH)3 kolloid sistemasi cho‘kish tezligidan birmuncha yuqori, bunga sabab, Fe(OH)3ning zichligi Al2(ON)3ning zichligidan 1,5 marta kata ekanligidadir, ya’ni Fe(OH)3 ning kalloid parchalari Al(ON)3nikiga qaraganda 1,5 marta tezlikda cho‘kadi. Fe(OPI)3ning bu xususiyati suv tozalash texnikasida texnologik jarayonlami tezlashtirib, suvning tindirgichlarda tinish vaqtini birmuncha qisqartiradi.
   
3. 
   FeS04 tuzi ishlatilganda koagulyant dozasi suvning har litriga 0,1-0,5 mg.ekv miqdorda, A12(S 0 4)3 ishlatilganda esa koagulyant dozasi 0,5-1 mg.ekvoralihida , ya’ni ikki marta ko‘p miqdorda olinadi. Ekspluatatsiya sharoitida suvga qo‘shiladigan kaogulyant dozasi har kuni labaratoriya sharoitida tajriba asosida aniqlanadi.
   

FeS04 tuzining bunday afzalliklari bilan birgalikda, uning asosiy kamchiligi, ya’ni koagulyatsiva jarayoni bu tuzishtirokidaolibborilgandasuvrNi 9-10 oralig'ida bo‘lishini ta’minlash uchun suvga qo‘shiladigan Sa(ON)2 suv tarkibida Sa2+ kationlarining konsentratsiyasini oshiradi. Shu sababli, reagent qo‘shib, umumiy qattiqligini kamaytirish talab qilinmaydigan suvlami koagulyatsiya qilish uchun koagulyant sifatida A12(S 0 4)3 tuzini ishlatish tavsiya etiladi.
Keyingi vaqtlarda suv tozalash texnikasida koagulyant sifatida yuqorida qayd etilgan koagulyant moddalardan tashqari aiyuminiy oksixlorid ([A12(0 H )5]C13-6H20 ) va alyumi natriy (NaA102) kabi moddalar ham keng qo‘llanilmoqda. Bu moddalar ishtirokida
150
koagulyatsiya jarayonini olib borishda suv o ‘zgartirish talab qilinmaydi.