Використання флокулянтів в процесах пом’якшення води - Катерина Юріївна Гордієнко; Ярослав Вячеславович Радовенчик (Вісник Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»: Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження», 2023)
Погіршення якості природних вод з кожним роком викликає все більшу стурбованість фахівців та пересічних громадян. Дефіцит води в окремих регіонах та невтішні прогнози на забезпеченість людства водою в майбутньому переводять проблеми гідросфери в категорію катастрофічних. Мінералізація природних вод в результаті антропогенних та природних факторів складає сьогодні одну з найбільш гострих проблем водозабезпечення. Пом’якшення води шляхом видалення іонів кальцію та магнію дозволяє частково вирішувати цю проблему. Найбільшого поширення сьогодні отримали реагентні методи пом’якшення, в яких в якості осаджувача застосовують фосфати, здатні утворювати з іонами кальцію та магнію малорозчинні у воді сполуки. Зважаючи на високу дисперсність частинок твердої фази, утворених в результаті такої обробки, виникають проблеми ефективного розділення рідкої та твердої фаз. Використання флокулянтів дозволяє інтенсифікувати процес фільтрування, попередити закупорювання пор фільтру твердими частками, скоротити тривалість технологічного процесу. В процесі дослідження нами вивчено вплив на розділення фаз різних типів флокулянтів - поліакриламіду – як неіоногенного флокулянту, Magnofloc – 336 фірми Ciba – як флокулянту аніонного типу, Zetag – 7692 фірми Ciba – як флокулянту катіонного типу. Модельні розчини містили приблизно однакову кількість іонів кальцію та магнію загальною жорсткістю 27 мг-екв/дм3 і оброблялися еквівалентною кількістю фосфату натрію в суміші з флокулянтом дозою 1 – 80 мг/дм3. Проведені дослідження показали, що при відстоюванні додавання поліакриламіду в концентраціях 1 – 10 мг/дм3 не супроводжується позитивним ефектом. Після відстоювання протягом 1 год уявний об’єм твердої фази на 30 – 40 % перевищує аналогічний показник без обробки флокулянтом. Відчутний ефект спостерігається лише при дозах флокулянту 30 – 80 мг/дм3. Причому, в останньому впадку освітлення відбувається досить швидко і протягом 10 хв уявний об’єм твердої фази досягає свого мінімуму і при подальшому відстоюванні змінюється дуже мало. При фільтруванні ж додавання флокулянту лише гальмує процес відділення твердої фази і значно подовжує отримання пом’якшеної рідкої фази. Додавання флокулянта навіть в концентраціях 1 мг/дм3 негативно впливає на параметри процесу фільтрування. Тому можливо однозначно стверджувати, що для систем малої та середньої продуктивності (а в них передбачається використовувати саме фільтрування) поліакриламід в якості інтенсифікатора процесу розділення фаз використовуватися не може. За тих же умов ефективність флокулянту аніонного типу Magnofloc – 336 при відстоюванні дещо вища в порівнянні з поліакриламідом. При дозі флокулянту 30 – 80 мг/дм3 основна маса твердої фази осідає протягом 5 хв і формує об’єм біля 30 см3. Без флокулянта пом’якшені води такої жорсткості освітлюються дуже повільно. Тому очевидно, що при відстоюванні цей флокулянт може бути використаний при умові відповідного співвідношення в початковому розчині іонів кальцію та магнію. Флокулянт даного типу виявився більш ефективним і при фільтруванні. Традиційно значні дози флокулянту (30 – 80 мг/дм3) гальмують процес фільтрування. При менший концентраціях ефект спостерігається суттєвіший. Так, при концентраціях флокулянту 1 – 10 мг/дм3 спостерігається збільшення швидкості фільтрування і наближення її значення до параметрів фільтрування дистильованої води. Такий результат можна вважати позитивним як з точки зору підвищення ефективності процесу, так і з точки зору меншої витрати реагентів. Флокулянт катіонного типу Zetag – 7692 при відстоюванні позитивним ефектом не відзначився. В порівнянні з іншими флокулянтами, Zetag – 7692 не забезпечує різниці в швидкостях відстоювання для різних концентрацій. Фактично, вплив флокулянта на утворену тверду фазу досить незначний. Те ж можна сказати і про вплив даного флокулянту на швидкість фільтрування. В діапазоні концентрацій флокулянта 1 – 80 мг/дм3 всі точки графіків на 5 – 10 % відрізняються від кривої швидкості фільтрування без флокулянта і далекі від кривої фільтрування дистильованої води. Таким чином, флокулянт даного типу не забезпечує позитивного ефекту в процесі розділення рідкої та твердої фаз і його використання в процесах пом’якшення є мало перспективним. Таким чином, в процесах пом’якшення рекомендується використання флокулянту аніонного типу Magnofloc – 336 в концентраціях 1 – 10 мг/дм3 для інтенсифікації процесу розділення фаз.