¿Alguna vez ha pensado en cómo las aguas residuales turbias de las plantas de tratamiento de aguas residuales pueden ser claras? ¿Cómo la planta de agua transforma el barro y el agua del río en agua potable?La tecnología clave aquí es la reacción de floculación¡Hoy, hablemos en lenguaje sencillo sobre cómo estas pequeñas partículas invisibles obedientemente "se toman de la mano" y se asientan!
Primero entendamos: ¿cómo se ven las cosas sucias en el agua?
El agua que vemos en nuestra vida cotidiana contiene varias pequeñas cosas traviesas:
-Sólidos en suspensión: sedimentos visibles y residuos de hojas, de gran tamaño que pueden ser detenidos con un filtro;
- partículas coloidales: con un diámetro entre 1 nanómetro y 1 micrómetro, más pequeñas que las bacterias, invisibles a simple vista y particularmente rebeldes: llevan cargas negativas,repelen el uno al otro, y se niegan a reunirse.
¡El núcleo de la reacción de floculación es resolver el problema de la "obstinancia" de las partículas coloidales!
Los tres principales "movimientos asesinos" de la floculación: compresión de la doble capa, neutralización de la adsorción y efecto puente
1. doble capa comprimida: quitar la "capa protectora" de las partículas
Porque tienen una carga negativa en su superficie, se repelen entre sí como imanes de la misma polaridad,y están rodeados por un "escudo electrónico" (doble capa)En este punto, necesitamos invitar al "ejército" de cationes en el floculante, tales como sales de aluminio (sulfato de aluminio, cloruro de polialuminio) y sales de hierro (cloruro férrico).
Tan pronto como estos cationes entran en el agua, actúan como un grupo de disruptores expertos, neutralizando frenéticamente las cargas negativas en la superficie coloidal.Cuando la carga negativa se neutraliza en un grado similar, la doble capa se comprime para hacerse más delgada y más delgada, y la fuerza de repulsión entre las partículas desaparece, acercándose gradualmente.
2- Neutralización de la adsorción: se aplica cinta adhesiva de doble cara a las partículas
Algunos coagulantes son más inteligentes, ya que no sólo neutralizan las cargas sino que también tienen su propia "adhesividad".Los floculantes de polímero tienen una carga positiva en un extremo y una larga cadena de carbono en el otro extremoEl extremo cargado positivamente se adhiere firmemente a la superficie coloidal cargada negativamente, neutralizando directamente la carga; el extremo de la cadena de carbono es como cinta de doble cara,pegando otras partículas juntas.
Imagínese un grupo de niños que usan sombreros negativos y se odian.alguien les pegó "autocollantes positivos" y se tomaron de la mano mientras bailaban en círculos - este es el efecto mágico de absorber la electricidad y neutralizarla!
3La función de construcción de puentes: el "experto social" del mundo de las partículas
Los floculantes de polímero también tienen un efecto de puente de habilidad más poderoso.como usar cuerdas para atar cuentas dispersas en pulseras.
Una cadena de polímeros puede contener simultáneamente docenas o incluso decenas de partículas, tejiéndolas en grandes flocos.Con el tiempo se volvieron tan pesados que ni siquiera podían soportar el flujo de agua y sólo podían hundirse obedientemente..
El "script" completo de la reacción de floculación: de micro a macro
Fase de mezcla rápida: dejar que el floculante "corra"
Cuando se vierte el floculante en el agua, se debe usar una agitación fuerte para dispersar rápidamente el agente.Tienes que agitarlo rápidamente para hacer que cada gota de agua se pegue a la 'poción mágica'Este proceso suele durar sólo unas pocas decenas de segundos, con el objetivo de permitir que los iones floculantes entren en contacto completo con las partículas coloidales.
Etapa de mezcla lenta: permite que las partículas se "agrupen y crezcan"
Cuando la carga está casi neutralizada, hay que reducir la velocidad de agitación y entrar en el "modo suave".y bajo el efecto de puente de los polímerosEste proceso puede durar de 15 a 30 minutos, como rodar una bola de nieve.con las bandadas cada vez más grandes y más grandes a medida que se mueven.
Etapa de la precipitación: Deja que los rebaños "se acuesten y descansen"
Cuando los flocos son lo suficientemente grandes, entran en el paso final - la precipitación. Reducir la velocidad del flujo de agua al mínimo y permitir que los flocos se hunden en el fondo del agua debido a la gravedad.En este puntoEn este caso, la capa superior del agua se vuelve clara y transparente, mientras que los flocos inferiores (también conocidos como "lodo") pueden limpiarse regularmente.
El "pequeño secreto" en aplicaciones prácticas
La elección del floculante adecuado puede lograr el doble del resultado con la mitad del esfuerzo
Las diferentes calidades de agua requieren diferentes coagulantes:
- Aguas residuales domésticas: cloruro de polialuminio (PAC) de uso común, barato y eficiente;
- Aguas residuales industriales: pueden requerir el uso de poliacrilamida catiónica (CPAM) para tratar específicamente contaminantes complejos;
- Tratamiento del agua potable: prestar más atención a la seguridad y elegir floculantes de calidad alimentaria.
La temperatura del agua y el valor del pH son ambos "grandes jefes"
- Temperatura del agua: el agua demasiado fría ralentizará la reacción de floculación, al igual que el pegamento se seca lentamente en invierno;
-PH: La acidez o la alcalinidad pueden afectar a la eficacia de los coagulantes.mientras que las sales de hierro son adecuadas para ambientes con pH 7-9.
Velocidad de mezcla: ni demasiado rápida ni demasiado lenta
La fase de mezcla rápida requiere una mezcla "rápida, precisa y despiadada", pero si se aplica demasiada fuerza durante la mezcla lenta, los flocos finalmente formados pueden dispersarse,y todos los esfuerzos anteriores pueden ser en vano!
Tendencia futura: tecnología de floculación más amigable con el medio ambiente e inteligente
Ahora los científicos están estudiando coagulantes verdes, como el uso de quitosano extraído de plantas naturales en lugar de agentes químicos;También hay un sistema de control inteligente que ajusta automáticamente la dosis de floculantes mediante el monitoreo en tiempo real de la calidad del aguaTal vez un día, incluso el purificador de agua en casa pueda usar estas tecnologías negras para hacernos beber agua más limpia!
La próxima vez que veas agua clarificada, sabrás cuántas "historias sociales de pequeñas partículas" están escondidas en su interior.La reacción de floculación es como un "acto mágico" en el mundo microscópico, protegiendo nuestra seguridad hídrica.
