Поливинилхлорид - Ульянов В.М.
ISBN 5-7245-0727-7
Скачать (прямая ссылка):
К двойному электрическому полю, имеющему некоторый поверх ностный потенциал ?п, примыкает другой более размытый диффузиой' ный слой, определяемый электрокинетическим потенциалом ?. Знач^ |
кие ^-потенциала зависит от толщины диффузионного слоя ионов и во многом определяет степень устойчивости частиц. Поверхность частиц ПВХ, взвешенных в воде, имеет отрицательный заряд. Присутствующие в воде эмульгаторы, поверхностно-активные вещества с полярными группами, некоторые ионы стабилизируют мелкие частицы, как это имеет место в латексных системах. Для нарушения агрегативной устойчивости частиц необходимо каким-либо способом нейтрализовать поверхностный стабилизированный потенциал, что приведет к неустойчивости, агрегированию частиц и осаждению их под действием силы тяжести.
Объективным критерием потери кинетической и агрегативной устойчивости является сжатие двойного электрического слоя, в результате чего происходит снижение поверхностного и электрокинетического потенциалов. При снижении ^-потенциала с 70 до 30 мВ наступает коагуляция [104]. Потеря агрегативной устойчивости дисперсных частиц может произойти под действием перемешивания и нагревания, замораживания и последующего оттаивания, ультрафиолетового и ионизирующего излучений, ультразвукового, электрического и магнитного полей. Хотя перечисленные методы воздействия находят применение при обработке сточных вод, они не имеют самостоятельного значения.
Наиболее эффективная коагуляция достигается при добавлении в устойчивую дисперсную систему электролитов, содержащих ионы с противоположным зарядом, в результате чего также ликвидируется агрегативная устойчивость частиц. В качестве коагулянтов в процессах электролитной коагуляции применяют соли алюминия, железа и их смеси [98]. Для коагуляции сточных вод производств ПВХ наибольшее распространение получил сульфат алюминия A12(S04)3- 18Н20, способный сам образовывать коагуляционные структуры. Как соль сильной кислоты и слабого основания он в воде подвергается гидролизу, образуя гидроксид:
Al2(S04)3 + 6H20 - 2А1(ОН)з+3H2S04.
Благодаря большому заряду (+3) и относительно малому радиусу катионы алюминия сильно гидратированы. При гидратации образуются Малорастворимые соединения - оксигидраты:
А13+ + 6Н20 - [AlffyOfcOH1-]2**!!1*;
А13+ + 6Н20 - [А1(Н20)4(ОН)22]1+ + 2Н1+.
Оксигидраты алюминия малорастворимы в воде, поэтому выпадают осадок, имеющий чрезвычайно развитую поверхность (сотни м2/г) и аесущий положительный заряд. Вследствие этого они эффективно орбируются отрицательно заряженными взвешенными в воде частными ПВХ, окружая их рыхлыми влагонасыщенными оболочками, казавшись в таких оболочках, частицы ПВХ утрачивают индивиду-ьные свойства (заряд, степень гидратации) и приобретают свойства
158
159
Рис. 6.1. Зависимость дозы коагулянта (D) от концентрации примесей в сточной воде (С)
SO 110 160 С,мем
оксигидратов. Покрытые нейтрализующей оболочкой частицы сминаются при столкновениях, обусловленных броуновским движением, и коагулируют, т.е. объединяются в агломераты в виде хлопьев, достигающих размеров нескольких миллиметров. Хлопья обладают достаточной массой, чтобы под действием силы тяжести быстро выделиться в осадок. Кроме того, рыхлая структура хлопьев способствует улавливанию коллоидных и других мелких взвешенных веществ, присутствующих в сточной воде.
Доза коагулянта зависит от концентрации частиц в системе. Часть дозы, зависящая от площади поверхности и химической природы вещества частиц, расходуется на дестабилизацию частиц, другая часть-необходима для формирования хлопьев, отвечающих требованиям осаждения. Она зависит от кинетических особенностей процесса коагуляции. Поэтому в целом зависимость дозы от концентрации частиц имеет экстремальный характер с минимумом, соответствующим значению концентрации примесей С = Скр (рис. 6.1). Это объясняется следующим. Когда частицы дестабилизированы, они могут взаимодействовать с вероятностью коагуляции. Скорость коагуляции зависит от числа столкновений, определяемого концентрациями коагулянта и дисперсных частиц. С ростом концентрации частиц первая часть дозы увеличивается, а вторая- уменьшается. Поэтому при С<Скр, коагуляция определяется кинетическими особенностями системы, а при С > Скр - степенью дестабилизации примесей продуктами гидролиза, При С = Скр дестабилизирующие и кинетические условия удовлетво^ ряются наилучшим образом, так как в этом случае требуется мин» мальная доза коагулянта. Для сточных вод, содержащих ПВХ, Скр * =20-60 мг/л, однако концентрация примесей в отработанных вода* производства ПВХ может составлять от 100 до 800 мг/л. Для этого интервала концентраций доза коагулянта сульфата алюминия (безводного) по данным [98] составляет от 25 до 80 мг/л.
Следует заметить, что образующиеся хлопья имеют небольшую прочность и при перемешивании или при скорости потока воды 0,5 ' 0,7 м/с разрушаются, а при снятии напряжения свойства хлопьев восстанавливаются, т.е. система обладает тиксотропией, или тиксог ропной обратимостью. Для интенсификации образования хлопье гидроксидов алюминия и их стабилизации используют процесс флоКУ ляции, когда к дестабилизированным частицам добавляют веществ молекулы которых способны связывать хлопья путем адсорбции, '
