Коагулянты и флокулянты

Как очистить воду от примесей? Профильтровать и дать отстояться — наиболее очевидные способы. Но нерастворимые коллоидные частицы в осадок не выпадают, потому что отталкиваются друг от друга из-за одинакового заряда. Они постоянно разлетаются и хаотически перемещаются. Отстаивать жидкость, чтобы очистить ее от таких примесей, бесполезно. Отфильтровать их тоже не удастся — слишком мелкие.

С задачей справится коагулянт (coagulatio переводится с латинского как «затвердевание, сгущение»). Это химический реагент, который успокаивает частицы и позволяет им собраться вместе. Получаются более крупные, густые образования, хлопья, которые уже можно извлечь из жидкости. Так коагуляция разделяет воду и грязь или другие субстанции, если нужно.

Два типа реагента — два принципа действия

Коагулянты заставляют коллоидные частицы терять заряд. Те, соответственно, перестают отталкиваться и начинают сбиваться в группы. Они объединяются, тяжелеют и оседают. Или, наоборот, выталкиваются жидкостью на поверхность. После этого их вынимают и продолжают очистку или переходят к обеззараживанию. Дальше за дело берутся отстойники, фильтры, осветлители и прочее оборудование.

Разновидность коагуляции — флокуляция (с латинского flocculus переводится как «клочок, пучок»). Эта реакция усиливает эффект, укрепляет соединения, формирует еще более массивные, крупные хлопья. Они называются флокулами, а сам реагент — флокулянтом. Он состоит из макромолекул, которые скрепляют частицы полимерными мостиками. Используется и в самостоятельном виде, и как усилитель-уплотнитель после коагуляции.

То есть это два разных вещества, выполняющих примерно одну функцию. Причем флокулянт намного мощнее и эффективнее: 1–2 мг флокулирующего реагента дают тот же эффект, что и 20 мг коагулирующего. Соответственно, мощнее реакция, крупнее осадок, быстрее процесс, а вещества нужно меньше.

Где их используют?

Коагуляция применяется там, где нужно что-то сгущать и разделять. Причем в одних случаях эту слипшуюся массу отфильтровывают, в других — специально добывают. Можно, к примеру, собирать, отделять и устранять радиоактивные загрязнения, а можно коагулировать ценные ископаемые. Это используют в строительстве, сельском хозяйстве, промышленности, медицине для разных целей:

• ускорить затвердевание бетона;
• укрепить почву под посевы;
• улучшить свертываемость крови;
• извлечь больше нефти (меди, угля).

Но основная сфера применения коагулянтов — очистка жидкостей. С их помощью делают прозрачной воду, понижают ее мутность и цветность. В быту их используют для подготовки воды для питья (например, в загородном доме). С помощью коагуляции чистят аквапарки, искусственные водоемы, бассейны. Грязь комкуется, и флокулы убирают сачком или водным пылесосом. Здесь помогает, например, флокулянт для бассейнов Superflock Plus.

Такие реагенты используют и крупные промышленные предприятия:

• кожевенные;
• целлюлозные;
• химические;
• косметические;
• фармацевтические.

Здесь коагулируют загрязнения, чтобы сбросить использованную воду в стоки без вреда для окружающей среды. Или запустить обратно в производственный процесс. Эти средства также применяют на очистных сооружениях, в коммунальных хозяйствах (для фильтрации воды в централизованном водопроводе), в котельных, тепло- и гидроэлектростанциях.

Их применение простое, быстрое и дешевое. Они повышают эффективность фильтров и продлевают им жизнь. Для их работы не требуется высокотехнологичное оборудование. Они очищают огромные объемы без ограничений. И процесс можно контролировать: увеличивать концентрацию или количество химреагента, добавлять для усиления флокулирующие средства. Но перед использованием обязательно проводят анализ жидкости. Водоочистка с применением химии регулируется законом и нормативами, например ГН 2.1.5.1315-03.

Какими бывают флокулянты и коагулянты?

И те и другие можно считать коагулирующими реагентами и классифицировать вместе. По составу они делятся на органические и неорганические. Первые — полиэлектролиты и полимеры (как раз флокулянты). Вторые — по большей части соли железа и алюминия. Первые эффективнее и экологичнее, вторые доступнее по цене. К неорганическим коагулянтам относится много веществ:

• хлорное железо;
• сульфаты железа;
• железный купорос;
• сульфат алюминия;
• оксихлорид алюминия;
• алюминат натрия и др.

У всех разные характеристики. К примеру, сульфаты железа делают более плотные хлопья, чем сульфаты алюминия. А алюминат натрия усиливает минерализацию, но меньше снижает щелочность. Поэтому при подборе важно проконсультироваться со специалистами и провести лабораторные исследования. Неорганическим по составу флокулянтом является кремниевая кислота. Остальные — органические. Но классифицируются еще сложнее.

Деление по заряду и происхождению

По заряду коагулирующие реагенты бывают анионными, катионными, амфотерными и неионогенными. Анионные заряжены отрицательно, применяются для очистки воды от неорганических примесей. Катионные заряжены положительно, применяются для очистки от органических примесей. Неионогенные — нейтральные. А амфотерные меняют заряд в зависимости от характера среды.

По происхождению органические вещества бывают природными и синтетическими.

Природные:

• альгинат натрия;
• карбоксиметилцеллюлоза;
• целлюлоза;
• хитозан;
• крахмал;
• гуаровые смолы;
• желатин;
• казеин.

Синтетические:

• акрилаты;
• метакрилаты;
• полиамины;
• полиэтиленоксид;
• полиакриламид.

Последний применяют особенно часто. На его основе делают, например, Praestol. Выпускаются коагулянты в форме порошков, гранул, растворов, паст, гелей. Раствор можно использовать сразу. Остальные, как правило, нужно разводить. В зависимости от вида хранятся они в контейнерах, мешках, пакетах, канистрах, бочках, цистернах и других резервуарах.