کواگولانت و انواع آن

کواگولانت (منعقد کننده) چیست؟ منعقدکننده ها موادی هستند که باعث لخته شدن ذرات موجود در مایعات و اجتماع آن ها با یکدیگر می شوند. ذرات موجود در آب به علت داشتن بارهای هم نام و دفع یکدیگر، به جای رسوب در آب معلق می مانند. منعقد کننده ها با انتقال بار مخالف به ذرات، موجب ته نشینی ذرات و انعقاد آن ها می شوند. این ترکیبات در بسیاری از صنایع از جمله عملیات معدن و صنایع استخراج، مواد شیمیایی و دارویی، مواد غذایی و آشامیدنی، منسوجات و چرم، حفاری نفت و گاز، آب آشامیدنی و تصفیه فاضلاب شهری کاربرد دارند.

در تصفیه آب، انعقاد شامل افزودن ترکیباتی است که باعث جمع شدن ریزدانه ها در اندازه های بزرگتر می شوند که این امر به جداسازی آن از آب کمک می کند.

انواع کواگولانت ها در تصفیه آب

کواگولانت ها انواع مختلفی شامل آلوم، سولفات آهن و پلی الکترولیت های کاتیونی می شود. همه این مواد با کم کردن پتانسیل زتا سیستم کلوئیدی، منجر به برخورد بیشتر ذرات کلوئیدی به یکدیگر شده و در ادامه با هم زدن آهسته آن ها با یکدیگر، منعقد می کنند. از نمک های آلومینیوم قلیایی و اسیدی برای پاک و شفاف کردن آب استفاده می شود. نمک های آهن سه ظرفیتی بسیار کاربردی تر هستند اما از دوظرفیتی آن نیز جهت حذف فسفر از آب استفاده می شود. به طور کلی منعقد کننده ها به دو دسته تقسیم می شوند:

  • کواگولانت آلی
  • کواگولانت معدنی

کواگولانت های آلی

این منعقد کننده ها به منظور جداسازی مواد جامد موجود در آب و تولید لجن مورد استفاده قرار می گیرند. دو نوع ماده شیمیایی تصفیه آب آلی وجود دارد. اولین مورد پلی آمین هایی مانند پلی دی آلیل دی متیل آمونیوم کلراید، یا (polyDADMAC) که بیشترین استفاده را دارند. این مواد بیشترین تاثیر در تصفیه فاضلاب و آب خام بسیار کدر را دارند و با خنثی کردن بار ذرات کار می کنند. نوع دوم مواد شیمیایی آلی فاضلاب، ملامین فرمالدهید و تانن است که به منظور منعقد سازی مواد کلوئیدی موجود در آب مورد استفاده قرار می گیرند. این مواد به ویژه در از بین بردن لجن بسیار مناسب هستند. چرا که می توانند مواد آلی مانند روغن و چربی را به خود جذب کنند.

استفاده از کواگولانت آلی در تصفیه آب

کواگولانت های معدنی

این مواد به طور معمول نسبت به نوع آلی خود، ارزان تر و اقتصادی تر هستند و در طیف وسیعی از فرآیندهای تصفیه سازی استفاده می شوند. خاصیت اسیدی دارند و به همین علت هنگام نگهداری و حمل آن ها باید مرقبت های لازم صورت گیرد. منعقد کننده های معدنی به ویژه در تصفیه آب خام با کدورت پایین موثر هستند و در صورت عدم کفایت منعقد کننده های آلی، می توان از آن برای تصفیه این نوع آب استفاده کرد. این مواد عموما بر پایه آلومینیوم یا آهن هستند. سولفات آلومینیوم متداول ترین ماده شیمیایی برای تصفیه فاضلاب در جهان است. از دیگر نمونه های این مواد می توان به آلومینیوم کلرید، پلی آلومینیوم کلرید، سولفات آهن و فریک کلرید اشاره کرد.

 در ادامه به ویژگی های یک منعقد کننده خوب اشاره شده است:

  • حاوی گروه های سولفات یا کلرید باشد.
  • مایع یا جامد باشد. اکثرا در محلول های آبی هستند مانند آلومینیوم سولفات یا فریک کلراید.
  • اسیدی یا قلیایی باشد. نمک های آلومینیوم مانند پلی آلومینیوم کلراید سطح معینی از قلیاییت را دارا هستند.
  • توانایی اتصال به تعدادی از اتم های دو یا سه ظرفیتی را داشته باشندو نمک های آهم می توانند به عنوان نمک دوظرفیتی عمل کنند.

بیشتر بخوانید: آشنایی با منعقد کننده های پلیمری

مکانیسم عملکرد کواگولانت ها

منعقد کننده ها از مولکول های دارای بار مثبت تشکیل شده اند. آنها با خنثی کردن بار الکتریکی ذرات کار می کنند. این امر باعث بی ثباتی نیروهای مغناطیسی می شود و کلوئیدها را از هم جدا می کند. هنگامی که کواگولانت های غیر آلی به فاضلاب اضافه شوند، رسوبات آهن یا آلومینیوم تشکیل می شود که ناخالصی ها را جذب می کند و آب را تمیز می کند.

مکانیسم عمل کواگولانت

در یک سوسپانسیون کلوئیدی ذرات ته نشین نمی شوند و یا ته نشینی آن ها بسیار آهسته است. زیرا بارهای همنام یکدیگر را دفع می کنند و منجر به معلق شدن آن ها می شوند. این بار سطحی معمولاً از نظر پتانسیل زتا، پتانسیل الکتریکی صفحه لغزش ارزیابی می شود. برای ایجاد انعقاد، یک ماده منعقد کننده (معمولا نمک فلزی) با بار مخالف به آب اضافه می شود تا بر دافعه بارها غلبه کرده و سیستم تعلیق را “بی ثبات” کند.

به عنوان مثال، ذرات کلوئیدی بار منفی دارند و آلوم به عنوان یک ماده منعقد کننده برای ایجاد یون های با بار مثبت اضافه می شود. هنگامی که بارهای دافعه خنثی شد نیروی واندروالس باعث می شود که ذرات به هم بچسبند و تشکیل میکرو لخته بدهند. نمک های آهن و آلومینیوم بیشترین کاربردهای منعقد کننده را دارند اما مشخص شده است که نمکهای فلزات دیگر مانند تیتانیوم و زیرکونیوم نیز بسیار موثر هستند.

عوامل موثر بر انعقادسازی

عوامل بسیاری بر عملکرد کواگولانت موثر هستند که از جمله آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • قلیایی بودن آب
  • pH محیط
  • دما
  • مقدار مواد معلق موجود در آب
  • میزان مواد آلی موجود در آب

افزایش میزان pH، مقدار قلیاییت آب، غلظت مواد معلق، دما و همچنین کاهش مواد آلی، به بهتر شدن فرآیند لخته سازی کمک می کند.

چه تفاوتی میان کواگولانت و فلوکولانت وجود دارد؟

کواگولانت به معنای انعقاد دهنده است درحالیکه فلوکولانت لخته کننده است. فرآیند انعقاد یک فرآیند شیمیایی است که در آن با ناهمنام کردن بارها، و جذب بارهای ناهمنام به یکدیگر صورت می گیرد. در حالیکه لخته سازی یک فرآیند فیزیکی است و شامل خنثی سازی بار نیست. فرآیند انعقاد-لخته سازی می تواند به عنوان یک مرحله مقدماتی یا واسطه ای بین سایر فرآیندهای تصفیه آب یا فاضلاب مانند فیلتراسیون و رسوب استفاده شود.

تفاوت کواگولانت و فلوکولانت

کاربرد کواگوالانت ها

در تصفیه آب، از کواگولانت ها برای حذف طیف گسترده ای از مواد خطرناک شامل مواد آلی و عوامل بیماری زا، مواد معدنی و سمی، مانند آرسنیک، فسفر شیمیایی و فلوراید از آب استفاده می شود.

از دیگر کاربردهای آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • کاربردهای پزشکی برای ایجاد لخته خون
  • تولید کاغذ
  • منسوجات
  • عملیات نفت و گاز
  • معادن

بیشتر بخوانید:بررسی نقش دو ماده ی پلی آلومینیوم کلراید و سولفات آلومینیوم در تصفیه آب

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *