Avete mai pensato a come le acque reflue turbe delle depurazioni possono diventare limpide?La tecnologia chiave qui è la reazione di flocculazioneOggi, parliamo in un linguaggio semplice di come queste particelle invisibili si tengono obbedientemente per mano e si sistemano!
Prima di tutto, chiediamoci come sono le cose sporche nell'acqua.
L'acqua che vediamo nella nostra vita quotidiana contiene varie piccole cose dannose:
- solidi in sospensione: sedimenti visibili e detriti di foglie, di grandi dimensioni che possono essere bloccati con un filtro;
- particelle colloidali: di diametro compreso tra 1 nanometro e 1 micrometro, più piccole dei batteri, invisibili ad occhio nudo e particolarmente ribelli - portano cariche negative,si respingono a vicenda, e si rifiutano di riunirsi.
Il nucleo della reazione di flocculazione è quello di risolvere il problema della "ostinazione" delle particelle colloidali!
I tre principali "movimenti assassini" della flocculazione: compressione del doppio strato, neutralizzazione dell'adsorbimento ed effetto ponte
1. doppio strato compresso: rimuovere il "coperchio protettivo" delle particelle
Perché le particelle colloidali non si raggruppano?con una lunghezza massima di 20 mm o più, ma non superiore a 30 mmA questo punto, è necessario invitare l'esercito di cationi nel floccolante, come i sali di alluminio (sulfato di alluminio, cloruro di polyaluminio) e i sali di ferro (cloruro ferrico).
Appena questi cationi entrano nell'acqua, agiscono come un gruppo di abili disruptor, neutralizzando freneticamente le cariche negative sulla superficie colloidale.Quando la carica negativa viene neutralizzata in misura simile, il doppio strato viene compresso per diventare sempre più sottile, e la forza di repulsione tra le particelle scompare, avvicinandosi gradualmente.
2- Neutralizzazione dell' assorbimento: applicare un nastro ad doppio lato alle particelle
Alcuni coagulanti sono più intelligenti, in quanto non solo neutralizzano le cariche ma hanno anche la loro "adesività".i flocculanti polimerici hanno una carica positiva ad un'estremità e una lunga catena di carbonio all'altra estremità. L'estremità carica positivamente aderisce saldamente alla superficie colloidale carica negativamente, neutralizzando direttamente la carica; l'estremità della catena di carbonio è simile a un nastro ad doppio lato,attaccare altre particelle insieme.
Immaginate un gruppo di bambini che indossano "cappelli negativi" e che si odiano.qualcuno ha incollato "adesivi positivi" su di loro e si sono tenuti per mano mentre danzavano in cerchio - questo è l'effetto magico di assorbire l'elettricità e neutralizzarla!
3. funzione di costruzione di ponti: l'"esperto sociale" del mondo delle particelle
I flocculanti polimerici hanno anche un effetto di collegamento più potente. Le loro catene di carbonio sono particolarmente lunghe e possono assorbire contemporaneamente più particelle colloidali,Come usare delle corde per stringere perline sparse in braccialetti..
Una catena di polimeri può contenere contemporaneamente dozzine o addirittura decine di particelle, tessendole in grandi fiocchi.alla fine diventando così pesanti che non potevano nemmeno sostenere il flusso d'acqua e potevano solo affondare obbedientemente.
Il copione completo della reazione di flocculazione: da micro a macro
Fase di miscelazione rapida: lasciare "correre" il floccolante
Quando si versa il floccolante nell'acqua, si deve agitare forte per disperdere rapidamente l'agente.devi mescolare velocemente per far aderire ogni goccia d'acqua alla pozione magicaQuesto processo richiede solitamente poche decine di secondi, con l'obiettivo di permettere agli ioni floccolanti di entrare completamente in contatto con le particelle colloidali.
Fase di miscelazione lenta: permette alle particelle di "accumularsi e crescere"
Quando la carica è quasi neutralizzata, bisogna ridurre la velocità di agitazione e entrare in "modalità delicata".e sotto l'effetto di collegamento dei polimeriQuesto processo può durare da 15 a 30 minuti, come rotolare una palla di neve.con i fiocchi sempre più grandi mentre si muovono.
Fase di precipitazione: Lasciate che i branchi "si stendano e riposino"
Quando i fiocchi sono abbastanza grandi, entrano nell'ultima fase - la precipitazione.A questo punto, lo strato superiore dell'acqua diventa limpido e trasparente, mentre i fiocchi inferiori (noto anche come "lodo") possono essere puliti regolarmente.
Il "piccolo segreto" nelle applicazioni pratiche
Scegliendo il giusto floccolante si ottiene il doppio del risultato con la metà dello sforzo
Le diverse qualità dell'acqua richiedono coagulanti diversi:
- Acque reflue domestiche: cloruro di polialluminio (PAC) comunemente utilizzato, economico ed efficiente;
- Acque reflue industriali: possono richiedere l'uso di poliacrilammide cationica (CPAM) per il trattamento specifico di inquinanti complessi;
- trattamento dell'acqua potabile: prestare maggiore attenzione alla sicurezza e scegliere flocculanti alimentari.
La temperatura dell'acqua e il valore del pH sono entrambi "grandi padroni"
- Temperatura dell'acqua: l'acqua troppo fredda rallenta la reazione di flocculazione, proprio come la colla si asciuga lentamente in inverno;
- valore di pH: forti acidità o alcalinità possono influenzare l'efficacia dei coagulanti.mentre i sali di ferro sono adatti per ambienti con pH 7-9.
Velocità di miscelazione: né troppo veloce né troppo lenta
La fase di miscelazione rapida richiede una miscelazione "veloce, precisa e spietata", ma se durante la miscelazione lenta viene applicata troppa forza, i fiocchi finalmente formati possono essere dispersi,e tutti i precedenti sforzi potrebbero essere vani.!
Tendenza futura: tecnologia di flocculazione più ecologica e intelligente
Ora gli scienziati stanno studiando coagulanti verdi, come ad esempio l'uso di chitosan estratto da piante naturali al posto di agenti chimici;Vi è inoltre un sistema di controllo intelligente che regola automaticamente il dosaggio dei flocculanti attraverso il monitoraggio in tempo reale della qualità dell'acquaForse un giorno, anche il depuratore d'acqua a casa potrà usare queste tecnologie nere per farci bere acqua più pulita!
La prossima volta che vedrete acqua chiara, saprete quante "piccole storie sociali di particelle" sono nascoste dentro!La reazione di floculazione è come una "performance magica" nel mondo microscopico, salvaguardando la nostra sicurezza idrica.
