Смешанный коагулянт на основе хлоридов железа и алюминия.

Для очистки природных вод, а также сточных вод многих производств, имеющих высокую мутность, цветность, а так же высокое содержание коллоидных частиц, фосфатов и др. загрязнений применяются  коагулирующие реагенты. При этом происходит очистка воды от взвешенных веществ на 90-95%, а БПК и ХПК снижаются до 90% от первоначального значения.

Введение в сточную воду коагулянтов вызывает сложную последовательность химических и физико-химических взаимодействий ионов реагента с ионами и мицеллами веществ, находящихся в воде. При введении в воду коагулянтов происходит их диссоциация. Образующиеся при этом поливалентные катионы коагулянта Al³⁺, Fe³⁺, Fe²⁺ вступают в ионный обмен с катионами адсорбционного слоя отрицательно заряженных коллоидных частиц загрязнений, понижая их стабильность.

На эффективность действия коагулянтов оказывает влияние большое количество факторов. В технологии коагулирования воды следует учитывать состав и свойства загрязнений сточных вод, дозу и состав коагулянта, температуру и рН воды, условия введения и перемешивания реагирующих веществ. Решающим фактором, обеспечивающим максимальную эффективность использования коагулянтов при очистке сточных вод, является создание условий для проведения их гидролиза в требуемом направлении путем изменения концентрации коагулянта в дисперсной системе, значения рН и ионного состава дисперсионной среды. Оптимальные значения рН при использовании в качестве коагулянта сульфата алюминия достигается в интервале значений рН среды от 5–7,5, а алюмината натрия – 9,3–9,8, при использовании хлорида железа – в интервале значений 3,5–6,5 или 8–11; при использовании сульфата двухвалентного железа от 9 до 10,5.

В практике физико-химической очистки воды наибольшее распространение получили коагулянты на основе солей железа и алюминия.

Традиционно используемый для цветных и мутных вод при рН = 5-7,5 коагулянт – сульфат алюминия имеет достаточно высокую стоимость и неэффективен при температуре воды ниже +11⁰С, вследствие замедления процесса хлопьеобразования и осаждения гидроокиси алюминия. Один из главных его недостатков – значительные количества остаточного алюминия(III) в очищенной воде.

Обогащение питьевой воды ионами Al начинается на водоочистной станции при обработке ее сульфатом алюминия. Именно повышение концентрации [Al³⁺], приводит к гибели рыб, земноводных и моллюсков в водоемах, орошаемых кислотными дождями. Следует отметить, что аспект снижения содержания Al(III) в процессе очистки природной воды и предотвращение его попадания в питьевую воду весьма важен в связи с новейшими представлениями о токсичности соединений Al(III). Есть данные о способности алюминия накапливаться в организме человека: в мозге, почках, костях; он оказывает и мутагенное действие, негативно влияет на центральную нервную систему (болезнь Альцгеймера). Использование смешанного коагулянта приближает показатели очищенной воды к международным нормам, установленным для питьевой воды, в частности, к содержанию соединений Al(III) в воде.

Соли железа(III), применяемые в качестве коагулянта, имеют преимущества по сравнению с солями алюминия - это улучшение коагуляции при низких температурах воды; на процесс коагуляции практически не оказывает влияние pH среды; наблюдается ускорение осаждения скоагулированных частиц и сокращение длительности отстаивания осадка. Кроме того, существенным достоинством этих коагулянтов является отсутствие загрязнения воды ионами алюминия(III).

Недостатком солей железа как коагулянтов является необходимость их тщательного дозирования, поскольку нарушение его приводит к проскакиванию ионов железа в очищенную воду. Эти недостатки в значительной мере можно устранить, добавив соли алюминия. Поэтому применение смешанных коагулянтов, представляющих собой смесь соединений алюминия и железа, дает больший эффект при очистке воды. Железоалюминиевые коагулянты обладают рядом преимуществ по сравнению с теми, которые содержат один ингредиент. Наблюдаемое при этом расширение зоны оптимальных значений pH объясняется большим разнообразием продуктов гидролиза, представляющих собой полигетероядерные комплексы со своими индивидуальными свойствами. Так, для смешанного коагулянта на основе хлоридов железа и алюминия установлено, что он представляет собой раствор полигетороядерных хлоридгидроксокомплексов состава [Fe_mAl_nCl_k(OH)_q]^2m+3n-k-q, где значения m, n, k, q определяются концентрациями компонентов и pH раствора. Ускоренное осаждение хлопьев также связано с изменением структуры коагулянта за счет более плотной упаковки частиц. При очистке воды смешанным коагулянтом даже при низкой температуре не наблюдается «отлежки» (осадков оксида железа), что обусловлено образованием и осаждением хлопьев до фильтров. Хлопья осаждаются равномернее, чем в случае применения коагулянтов порознь, и в отстойниках достигается более полное осветление, что позволяет значительно уменьшить нагрузку на фильтры. Эффект обработки воды при температуре 20°С смешанным коагулянтом близок эффекту коагуляции сульфатом железа при 50°С и сульфатом алюминия при 80°С.

Использование смешанного коагулянта существенно снижается риск передозировки солей железа, что приводит к значительному снижение остаточного содержания железа в очищенной воде. По аналогичной причине отсутствует опасность загрязнения воды остаточным алюминием. Было показано, что использование смешанных коагулянтов приводит к снижению в 2 раза содержания алюминия и в 3 раза содержания железа в воде, очищенной с их помощью.

За счет образования комплексных соединений между многокатионными гидрооксидами, удаляются растворенные соединения азота и фосфора, осуществляется удаление жиров, ПАВ, сульфидов и устранение неприятного запаха за счет связывания сероводорода.  Гуминовые вещества, от концентрации которых зависит степень цветности сточных вод, хорошо адсорбируются на поверхности хлопьевидного осадка, приводя к значительному уменьшению цветности. Уменьшение мутности, связанное с извлечением взвешенных грубо- и тонкодисперсных веществ, может доходить до 90-95%.

Наша компания, в отличие от продуктов представленных на рынке, предлагает в качестве коагулянта не индивидуальные соли, а их смесь под маркой «Раствор хлоридов железа и алюминия», выпускаемый согласно TY BY 810001330.001-2017. Такой продукт, представляющий собой смешанный, биметаллический коагулянт, обладает всеми вышеупомянутыми достоинствами смешанного коагулянта:

+  низкая стоимость;

+  низкая температура кристаллизации товарного раствора (ниже -20^оС), что позволяет осуществлять хранение в зимний период без использования теплых складов;

+  пригоден для удаления всех видов загрязнений;

+  повышает степень очистки вод от органических загрязнений;

+  лучше устраняет неприятный запаха за счет связывания сероводорода;

+  независимость коагуляционной способности от температуры очищаемой воды;

+  возможность применения на стоках со значительным щелочным запасом;

+  использование смешанных коагулянтов приводит к значительному снижению содержания остаточного алюминия и железа в воде, очищенной с их помощью.