1. ¿Qué son los floculantes, los coagulantes y los acondicionadores?
Estos agentes se pueden dividir en las siguientes categorías según sus diferentes usos en el tratamiento de filtración por prensa de lodos:
Floculante: también llamado coagulante, se utiliza para reforzar la separación sólido-líquido y se emplea en tanques de sedimentación primaria, secundaria, de flotación y en procesos de tratamiento terciario o avanzado.
Coagulante auxiliar: Los floculantes auxiliares desempeñan un papel importante al mejorar el efecto de coagulación.
Acondicionador: También conocido como agente deshidratante, se utiliza para acondicionar el lodo restante antes de la deshidratación, y entre sus variedades se incluyen algunos de los floculantes y coagulantes mencionados anteriormente.
2. Floculante
Los floculantes son una clase de sustancias que pueden reducir o eliminar la estabilidad de precipitación y la estabilidad de polimerización de las partículas dispersas en el agua, y hacer que las partículas dispersas se aglomeren y floculen en agregados para su posterior eliminación.
Según su composición química, los floculantes se pueden dividir en floculantes inorgánicos y floculantes orgánicos.
floculantes inorgánicos
Los floculantes inorgánicos tradicionales son sales de aluminio y de hierro de bajo peso molecular. Las sales de aluminio incluyen principalmente sulfato de aluminio (AL2(SO4)3∙18H2O), alumbre (AL2(SO4)3∙K2SO4∙24H2O), aluminato de sodio (NaAL2O3), las sales de hierro incluyen principalmente cloruro férrico (FeCl3∙6H2O), sulfato ferroso (FeSO4∙6H2O) y sulfato férrico (Fe2(SO4)3∙2H2O).
En términos generales, los floculantes inorgánicos se caracterizan por la fácil disponibilidad de materias primas, una preparación sencilla, un precio bajo y un efecto de tratamiento moderado, por lo que se utilizan ampliamente en el tratamiento de aguas.
Floculante de polímero inorgánico
Los polímeros de Al(III) y Fe(III) basados en hidroxilo y oxígeno se combinarán aún más en agregados, que se mantendrán en solución acuosa bajo ciertas condiciones, y su tamaño de partícula estará en el rango nanométrico. Resultado de la alta dosificación.
Al comparar sus velocidades de reacción y polimerización, la reacción del polímero de aluminio es más suave y la forma es más estable, mientras que el polímero hidrolizado del hierro reacciona rápidamente, pierde estabilidad con facilidad y precipita.
Las ventajas de los floculantes poliméricos inorgánicos radican en su mayor eficiencia en comparación con los floculantes tradicionales como el sulfato de aluminio y el cloruro férrico, y en su menor costo en comparación con los floculantes poliméricos orgánicos. Actualmente, el cloruro de polialuminio se utiliza con éxito en diversos procesos de tratamiento de agua potable, aguas residuales industriales y aguas residuales urbanas, incluyendo el pretratamiento, el tratamiento intermedio y el tratamiento avanzado, y se ha convertido gradualmente en un floculante de uso común. Sin embargo, en términos de morfología, grado de polimerización y efecto de coagulación-floculación correspondiente, los floculantes poliméricos inorgánicos aún se encuentran en una posición intermedia entre los floculantes tradicionales de sales metálicas y los floculantes poliméricos orgánicos.
PAC de cloruro de polialuminio
El cloruro de polialuminio, PAC, MSDS, CAS n.º 1327 41 9, es un producto químico para el tratamiento de agua. El cloruro de polialuminio, conocido como PAC, tiene la fórmula química ALn(OH)mCl3n-m. El PAC es un electrolito multivalente que puede reducir significativamente la carga coloidal de impurezas arcillosas (múltiples cargas negativas) en el agua. Debido a su gran masa molecular relativa y su fuerte capacidad de adsorción, los flóculos formados son más grandes y su rendimiento de floculación y sedimentación es mejor que el de otros floculantes.
El cloruro de polialuminio (PAC) tiene un alto grado de polimerización, y la agitación rápida tras su adición puede acortar considerablemente el tiempo de formación de flóculos. El PAC se ve menos afectado por la temperatura del agua y funciona bien a bajas temperaturas. Reduce menos el pH del agua y su rango de aplicación es amplio (puede utilizarse entre pH 5 y 9), por lo que no es necesario añadir un agente alcalino. La dosis de PAC es pequeña, la cantidad de lodo producido también es pequeña, y su uso, gestión y operación son más convenientes, además de ser menos corrosivo para los equipos y las tuberías. Por lo tanto, el PAC tiende a reemplazar gradualmente al sulfato de aluminio en el campo del tratamiento de agua, aunque su desventaja radica en que su precio es superior al de los floculantes tradicionales.
Además, desde el punto de vista de la química de soluciones,cloruro de polialuminio (PAC)es el producto intermedio cinético del proceso de reacción de hidrólisis-polimerización-precipitación de la sal de aluminio, que es termodinámicamente inestable. Generalmente, los productos líquidos de PAC deben usarse en un corto período de tiempo (los productos sólidos tienen un rendimiento estable). (se pueden almacenar durante más tiempo). Agregar algunas sales inorgánicas (como CaCl2, MnCl2, etc.) o macromoléculas (como alcohol polivinílico, poliacrilamida, etc.) puede mejorar la estabilidad del PAC y puede aumentar la capacidad de cohesión.
En términos del proceso de producción, se introducen uno o varios aniones diferentes (como SO42-, PO43-, etc.) en el proceso de fabricación del PAC, y la estructura del polímero y la distribución morfológica pueden cambiarse hasta cierto punto por la polimerización, mejorando así la estabilidad y la eficacia del PAC; si se introducen otros componentes catiónicos, como Fe3+, en el proceso de fabricación del PAC para hacer que Al3+ y Fe3+ se polimericen hidrolíticamente de forma escalonada, se puede obtener un floculante compuesto de polialuminio y hierro.
Floculante de polímero orgánico
Los floculantes poliméricos orgánicos sintéticos son principalmente sustancias de polipropileno y polietileno, como la poliacrilamida y la polietilenimina. Todos estos floculantes son macromoléculas lineales solubles en agua, cada una compuesta por numerosas unidades repetitivas con grupos cargados, por lo que también se denominan polielectrolitos. Aquellos con grupos cargados positivamente son polielectrolitos catiónicos, y aquellos con grupos cargados negativamente son polielectrolitos aniónicos; los que no contienen grupos cargados ni positiva ni negativamente se denominan polielectrolitos no iónicos.
Actualmente, los floculantes poliméricos más utilizados son los aniónicos, que solo facilitan la coagulación de impurezas coloidales con carga negativa en el agua. A menudo no se pueden usar solos, sino en combinación con sales de aluminio y hierro. Los floculantes catiónicos, que combinan coagulación y floculación, se utilizan solos, lo que ha propiciado su rápido desarrollo.
Actualmente, en mi país se utilizan con mayor frecuencia polímeros no iónicos de poliacrilamida, a menudo combinados con sales de hierro y aluminio. El efecto de neutralización eléctrica de estas sales sobre las partículas coloidales, junto con la excelente función floculante de los floculantes poliméricos, permiten obtener resultados de tratamiento satisfactorios. La poliacrilamida se caracteriza por requerir una menor dosificación, tener una rápida velocidad de coagulación y formar flóculos grandes y resistentes. El 80% de los floculantes poliméricos orgánicos sintéticos que se producen actualmente en mi país son de este tipo.
La poliacrilamida (PAM), polielectrolito, polvo catiónico de polielectrolito, polielectrolito catiónico, polímero catiónico, la poliacrilamida catiónica es el floculante de polímero orgánico sintético más utilizado, polielectrolito, y a veces se utiliza como coagulante. La materia prima para la producción de poliacrilamida es el poliacrilonitrilo (CH2=CHCN). Bajo ciertas condiciones, el acrilonitrilo se hidroliza para formar acrilamida, y luego la acrilamida se somete a polimerización en suspensión para obtener poliacrilamida. La poliacrilamida es una resina soluble en agua, y los productos son sólidos granulares y soluciones acuosas viscosas con cierta concentración.
La forma actual de la poliacrilamida en agua es de tipo bobina aleatoria. Debido a que la bobina aleatoria tiene un tamaño de partícula determinado y algunos grupos amida en su superficie, puede ejercer una capacidad de unión y adsorción correspondiente, es decir, tiene una capacidad de floculación determinada para un tamaño de partícula específico.
Sin embargo, debido a que la larga cadena de poliacrilamida se enrolla formando una espiral, su capacidad de unión es limitada. Tras la conexión de los dos grupos amida, se produce una cancelación mutua de la interacción y la pérdida de dos sitios de adsorción. Además, algunos de los grupos amida, al estar envueltos en la estructura de espiral, no pueden entrar en contacto con las partículas de impurezas presentes en el agua ni adsorberlas, por lo que su capacidad de adsorción no se aprovecha al máximo.
Para separar nuevamente los grupos amida enlazados y exponer los grupos amida ocultos al exterior, se intenta extender adecuadamente la estructura de ovillo aleatorio, e incluso añadir grupos con cationes o aniones a la larga cadena molecular, mejorando así la capacidad de adsorción y unión, así como el efecto de neutralización eléctrica y compresión de la doble capa eléctrica. De esta manera, se obtiene una serie de floculantes o coagulantes de poliacrilamida con diferentes propiedades a partir de la PAM.
En el tratamiento de aguas residuales mediante coagulación, a veces un solo floculante no logra un buen efecto de coagulación, por lo que suele ser necesario añadir agentes auxiliares para mejorarlo. Estos agentes auxiliares se denominan coadyuvantes de coagulación. Los coagulantes más utilizados son el cloro, la cal, el ácido silícico activado, la cola de hueso, el alginato de sodio, el carbón activado y diversas arcillas.
Algunos coagulantes no intervienen directamente en la coagulación, pero al ajustar y mejorar las condiciones de coagulación, ayudan a los floculantes a producir efectos de coagulación. Algunos coagulantes participan en la formación de flóculos, mejoran su estructura y pueden transformar los flóculos finos y sueltos producidos por floculantes inorgánicos en flóculos gruesos y compactos.
4. Acondicionador
Los acondicionadores, también conocidos como agentes deshidratantes, se dividen en dos categorías: acondicionadores inorgánicos y acondicionadores orgánicos. Los acondicionadores inorgánicos suelen ser adecuados para la filtración al vacío y la filtración de placas y marcos de lodos, mientras que los acondicionadores orgánicos son adecuados para la deshidratación centrífuga y la deshidratación de lodos mediante filtros de banda.
5.la relación entrefloculantes, coagulantes y acondicionadores
El agente deshidratante es el agente que se añade antes de la deshidratación del lodo, es decir, el agente acondicionador del lodo; por lo tanto, los términos agente deshidratante y agente acondicionador son sinónimos. La dosificación del agente deshidratante o acondicionador se calcula generalmente como un porcentaje del peso de los sólidos secos del lodo.
Los floculantes se utilizan para eliminar los sólidos en suspensión de las aguas residuales y son agentes importantes en el tratamiento de aguas. La dosificación de floculante se expresa generalmente por la cantidad añadida por unidad de volumen de agua a tratar.
La dosificación del agente deshidratante (acondicionador), floculante y coadyuvante de coagulación se denomina dosificación. Un mismo agente puede utilizarse como floculante en el tratamiento de aguas residuales y como acondicionador o deshidratante en el tratamiento de lodos residuales.
Los coagulantes se denominan coagulantes cuando se utilizan como floculantes en el tratamiento de aguas. En el tratamiento de lodos residuales, estos mismos coagulantes generalmente no reciben ese nombre, sino que se les conoce como acondicionadores o agentes deshidratantes.
Cuando se utiliza unfloculanteDado que la cantidad de sólidos en suspensión en el agua es limitada, para lograr un contacto completo entre el floculante y las partículas en suspensión, las instalaciones de mezcla y reacción deben contar con el tiempo suficiente. Por ejemplo, la mezcla tarda de decenas de segundos a varios minutos, mientras que la reacción requiere de 15 a 30 minutos. Cuando se deshidrata el lodo, generalmente solo transcurren unas pocas decenas de segundos desde que se agrega el acondicionador al lodo que ingresa a la máquina deshidratadora, es decir, solo el proceso de mezcla equivalente al floculante, y no hay tiempo de reacción. La experiencia también ha demostrado que el efecto de acondicionamiento aumenta con el tiempo de permanencia y disminuye con el tiempo.
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Fragmento extraído de Bjx.com
Fecha de publicación: 9 de julio de 2022