Цикл статей: Вода и водоочистка.

Статья 4. Очистка воды. Часть 3
Физико-химический метод очистки воды
Физико-химический метод очистки воды удаляет тонко дисперсные и растворенные неорганические примеси, разрушает органические и плохо окисляемые вещества.
Наиболее распространенные физико-химические методы очистки это:
- коагуляция,
- окисление,
- сорбция,
- экстракция,
- электролиз.
Коагуляция
Коагуляцией называют процесс слипания твердых частиц в момент их соприкосновения. Очистка воды коагуляцией представляет собой обработку воды реагентами - коагулянтами, под действием которых мельчайшие частицы загрязнителей укрупняются, слипаются в хлопья. Коагуляция обеспечивает эффективное дальнейшее задержание примесей механическими фильтрами или выпадение примесей в осадок. Стоит заметить, что коагуляция особенно эффективна при очистке воды от примесей железа.
Очистка воды коагуляцией представляет собой обработку воды реагентами - коагулянтами, под действием которых мельчайшие частицы загрязнителей укрупняются, слипаются в хлопья. Коагуляция обеспечивает эффективное дальнейшее задержание примесей механическими фильтрами или выпадение примесей в осадок. Стоит заметить, что коагуляция особенно эффективна при очистке воды от примесей железа.
Схема очистки воды коагуляцией
Добавление в загрязненную воду коагулянтов;
Перемешивание, важно для обеспечения наиболее полного контакта коагулянта с загрязнителем;
Отстаивание или фильтрация.
Коагулянты бывают двух типов: органические и неорганические.
Неорганические коагулянты, представляют собой минеральные реагенты, а органические - искусственные полимеры.
Выбор коагулянта
Правильный выбор коагулянта предусматривает предварительный анализ воды и консультации со специалистами по использованию коагулянта для очистки воды.
Выбор коагулянта осуществляется с учетом состава воды, величины pH, степени и характера загрязнения, характера установки коагуляции. От этих параметров зависит интенсивность обработки и выбор коагулянта. В зависимости от характера загрязнения может быть выбран тот или иной минеральный или органический коагулянт.
Каждый из типов коагулянтов эффективен с определенными видами загрязнений воды, поэтому в случае примесей смешанного характера допускается одновременное использование обоих типов коагулянтов. Совместное использование минеральных и органических коагулянтов позволяет повысить эффективность очистки воды, а также сократить объем осадка.
Органические коагулянты
Органические коагулянты представляют собой катионные полимеры, нейтрализующие отрицательные коллоиды своим положительным зарядом. Благодаря адсорбции происходит образование хлопьев загрязнителя.
Преимуществом использования органических коагулянтов является меньшее количество осадка, образующегося в ходе коагуляции, так как при обработке воды полимерами гидроксидов не образуется. Это существенно уменьшает количество осадка.
Органические коагулянты могут быть как искусственного, так и природного происхождения.
Природные органические коагулянты
Среди природных органических коагулянтов наибольшую популярность получили альгинаты и крахмалы, то есть полимеры естественного происхождения, добываемые из продуктов животного или растительного происхождения.
Искусственные органические коагулянты
Искусственные органические коагулянты образуются из синтетических органических молекул, которые обладают катионными свойствами. Искусственные органические коагулянты существуют только в жидкой форме, их применение предполагает изготовление раствора определенной концентрации в зависимости от степени загрязнения воды. Искусственные органические коагулянты слабо влияют на уровень pH воды, а также на содержание солей, что приводит к более низкому объему осадка, чем при использовании минеральных, неорганических коагулянтов.
Неорганические коагулянты
Неорганические или минеральные коагулянты используют принцип катионного обмена. Эффективность коагуляции повышается при росте валентности катиона.
Наиболее распространенные неорганические коагулянты это соли трехвалентного железа и алюминия. Подобные коагулянты безвредны, имеют высокую растворимость и их стоимость относительно невысока.
Также используют активированный кремнезем, силикоалюминат и другие минеральные добавки.
Неорганические коагулянты изменяют уровень pH, электропроводимость и способствует умягчению воды.
При обработке воды неорганическими коагулянтами к загрязнителю прибавляются гидроксиды металлов, что дает эффект обезжелезивания воды, но увеличивает объем осадка.
Электролиз воды
Электролизэто физико-химический процесс, суть которого в выделении на электродах составных частей растворённых в воде веществ или веществ появляющихся в результате вторичных реакций на электродах при прохождении электрического тока. Упорядоченное движение ионов в проводящих жидкостях происходит в электрическом поле, создаваемом электродами - проводниками, соединёнными с полюсами источника электрической энергии. К катоду (отрицательному элементу) движутся положительные ионы, называемые катионами. К катионам относят ионы металлов, водородные ионы, ионы аммония и др. К аноду (положительному элементу) движутся отрицательные ионы - анионы. К анионам относятся ионы кислотных остатков и ионы гидроксильной группы.
Применение электролиза воды
Метод электролиза нашел применение при очистке сточных вод путем электрокоагуляции, электроэкстракции, электрофлотации. Процесс электролиза осуществляется в специальных сооружениях - электролизерах и заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Эффективна очистка сточных вод с помощью электролиза на предприятиях, работающих со свинцом и медью, в лакокрасочной промышленности.