Koagulyasiya

Koagulyasiya

Koagulyasiya – bu dispers zarrachalarning o’zaro ta’sirlashishi natijasida yiriklashishi va agregatlar hosil qilib birikishidir. Oqova suvlarni tozalashja bu usuldan mayda dispers iflosliklardan va emulgirlangan moddalardan tozalashda qo’llaniladi. Usul suvdan 1100 mkm o’lchamga ega bo’lgan kolloid dispers zarrachalarni ajratib olishda yuqori samara beradi. Koagulyasiya jarayoni o’z-o’zidan yoki kimyoviy va fizikaviy jarayonlar yordamida amalga oshishi mumkin. Oqova suvlarni tozalashda mahsus moddalar – koagulyantlar qo’shish bilan amalga oshiriladi. Koagulyantlar suvda og’irlik kuchi ta’siri ostida tez cho’kadigan metall gidroksidlari iviqlarini hosil qiladi. Iviqlar muallaq va kolloid zarrachalarni tutib, ularni agregatlash qobiliyatiga ega bo’ladi. Kolloid zarrachalar (-) manfiy, koagulyant iviqlari (+) musbat zaryadga ega bo’lgani tufayli ular o’rtasida o’zaro tortishish vujudga keladi. Kolloid zarrachalar uchun zarracha yuzasida ikkilamchi elektr qavatning hosil bo’lishi xarakterlidir. Ikkilamchi qavatning bir qismi fazalar ayirmasi yuzasida joylashadi, ikkinchi qismi esa ionlar bulutini hosil qiladi, ikkilamchi qavatning bir qismi qo’zg’almas, boshqa qismi qo’zg’aluvchan (diffuziya qatlami). Qatlamning qo’zg’aluvchan va qo’zg’almas qismlari orasidagi potensiallar farqi ξ – dzeta potensial termodinamik potensial E ga, ikkilamchi qatlam qalinligiga bog’liq. Uning ko’rsatkichi zarrachalar itarilishining elektrostatik kuchi kattaligini ifodalaydi. Kolloid zarrachalarni koagulyasiyaga uchrashishni ta’minlash uchun ularning dzeta potensial ko’rsatkichini musbat zaryadga ionlarni qo’shish bilan kritik qiymatgacha kamaytirish zarur. Koagulyasiya jarayonining samaradorligi koagulyant ionining valentligiga bog’liq. Valentlik qancha katta bo’lsa, koagulyantning tasiri ham shuncha yuqori bo’ladi.

Koagulyasiya jarayoni boshlanishining uchun zarrachalar bir-biriga kimyoviy bog’lanish va tortishish kuchi ta’sir qila oladigan darajada yaqinlashishi kerak. Zarralarning yaqinlashi broun xarakati natijasida yoki suv oqimining laminar va turbulent xarakati natijasida amalga oshadi.
Koagulyantlarning gidrolizlanishi va iviqlar hosil bo’lishi quyidagi bosqichlarda ketadi:
Me²⁺ + HOH == Me(OH)²⁺ + H⁺
Me (OH)²⁺ + HOH == Me(OH)₂⁺ + H⁺
Me (OH)₂ + HOH == Me(OH)₃ + H⁺
Me²⁺ + HOH == Me(OH) + 3H⁺
Gidroliz jarayonining borishi bir muncha murrakabroq kechadi.
Me⁺ ioni gidrooksid ioni va polimerizasiya reaksiyalari natijasida barqaror oralik birikmalarni hosil bo’ladi. Hosil bo’lgan birikma musbat zaryadga ega bo’lib, manfiy zarayadlangan kolloid zarrachalar bilan engil adsorbsilanadi.
Koagulyant sifatida ko’pincha Al, Fe tuzlari yoki ularning aralashmasi ishlatiladi.
Koagulyant tanlash uning tarkibiga, fizik-kimyoviy xossasi va qiymatiga, zarrachalarning suvdagi konsentrasiyasiga, rN ga va suvning tuz tarkibiga bog’liq bo’ladi.
Kaogulyant sifatida Al₂(SO₄)₃∙18H₂O; natriy allyuminat NaAlO₃; alyuminiy gidroksoxlorid Al₂(OHN)₂Cl; alyuminiyning tetraksosulfat; kaliyli KAl₂(SO₄)∙12 H₂O va ammiakli NH₂Al(SO₄)₂∙12H₂O qo’llaniladi.
Bu koagulyantlardan eng ko’p qo’llaniladigani Al₂(SO₄)₃ dir. Uning samaradorligi pH=5-7.5 bo’lganda maksimal bo’ladi. Suvda yaxshi eriydi va narxi ham qimmat emas. Uni quruq holda yoki 50% li eritma holatida qo’llasa bo’ladi:
Al₂(SO₄)₃ + 3Ca(HSO₃)₂ 2 Al(OH)₃↓ + 3 3CaSO₄ + 6SO₂
Natriy alyuminat NaAlO₂ quruq va 45% li eritma holatida qo’llaniladi. U ishqoriy reagent hisoblanib, pH=9.3-9.8 da tez cho’kuvchi iviqlar hosil qiladi. Ortiqcha miqdorni neytrallash uchun kislota yoki tarkibida SO₂ bo’lgan tutun gazlari qo’llaniladi:
2NaAlO₂ + SO₂ + 3 H₂O Al(OH)₂ + Na₂CO₃
Ko’pgina hollarda (10:1)-(20:1) nisbatdagi NaAlO₂+Al₂(SO₄)₃ aralashmasi qo’llaniladi.
6NaAlO₂ + Al₂(SO₄)₃+ 12 H₂O 8Al(OH)₂ + 3Na₂SO₄
Bu tuzlarni birgalikda qo’llash tiniqlashtirish samaradorligini, iviqlarning cho’kish tezligini va zichligini oshiradi.
Temir tuzlaridan koagulyant sifatida temir sulfatlari Fe₂(SO₄)₃∙2H₂O; Fe₂(SO₄)₃∙3H₂O va FeSO₄∙7H₂O va temir xlorid FeCl₃ qo’llaniladi. Uch valentli temir tuzlarini qo’llash suni tiniqlashtirishda yaxshi samara beradi. Temir xlorid quruq yoki 10-15% li eritma ko’rinishida qo’llaniladi.
FeCl₃ + 3 H₂O Fe(OH)₃ + 3HCl
Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂O Fe(OH)₃ + 3H₂SO₄
Afzalligi: Temir tuzlari suvning harorati past bo’lganda yaxshi ta’sir ko’rsatadi, pH muhitining optimal ko’rsatkichlari alyumininy tuziga nisbatan kengroq, iviqlarining gidravlik yirikligi va zichligi katta, yoqimsiz xid va ta’mni yo’qotish qobiliyatiga ega.
Kamchiligi: Temir kationlarining ayrim organik birikmalar bilan reaksiyasida erigan holatda kuchli bo’yovchi birikmalarni hosil qiladi; jihozlarning korroziyasiga sabab bo’luvchi kuchli kislotali xossalari; koagulyasiya jarayonining tezligi elektrolit konsentrasiyasiga bog’liq. Elektrolitning kichik konsentrasiyalarida bir-biriga yopishishi bilan tugaydigan zarrachalar to’qnashuvi sonining to’qnashishning umumiy soniga nisbati (ψ=0) nolga yaqin bo’ladi. Bunday koagulyasiya sekin koagulyasiya deyiladi. ψ=1 bo’lganda tezkor koagulyasiya qaror topadi, ya’ni zarrachalarning barcha bir-biri bilan to’qnashuvi agregat hosil bo’lishi bilan yakunlanadi.
Polidispers sistemalarda monodispers sistemaga nisbatan koagulyasiya jarayoni tezrov boradi, chunki yirik zarrachalar cho’kishida o’zi bilan birga mayda zarrachalarni ham cho’ktiradi. Zarrchalar shakli ham koagulyasiya tezligiga ta’sir qiladi. Chiziq holatdagi zarrachalar shar shaklidagi zarrachalarga nisbatan tezroq cho’kadi.

5.1-rasm. Koagulyasiya usuli bilan oqova suvlarni tozalash qurilmalari sxemasi.
1-eritmalarni tayyorlash uchun sig’im; 2-dozator; 3-aralashtirgich; 4-iviq hosil qilish kamerasi; 5-tindirgich.