CHEMIE A TECHNOLOGIE VODY Laboratorní cvičení

8. cvičeníKOAGULACE ŽELEZITOUSOLÍ8.1. Koagulace železitými solemi - teorie a praxeProces koagulace (čiření) se používá pro odstranění koloidních látek, příp. irozpuštěných látek o velké molekulové hmotnosti z vod. Nachází použití při úpravěpovrchových vod na vodu pitnou, ale i při čištění některých průmyslových odpadních vod.Princip procesu spočívá v přídavku koagulantu, který vytvoří s uvedenými látkami vodydisperzní systém částic, separovatelných z vody. Separací se z vody odstraní koagulant (častov procesu koagulace přeměněný) spolu s mnoha látkami ve vodě obsaženými.Hlavními koagulanty jsou železité nebo hlinité soli, které ve vodě při vhodném pHhydrolyzují. Proces hydrolýzy železité soli lze vyjádřit rovnicí:Fe 3+ + 3 H 2 O = Fe(OH) 3 + 3 H + [8.1]Výsledkem hydrolýzy železité soli je ve vodě téměř nerozpustný hydroxid železitý(hydratovaný oxid Fe 2 O 3 .n H 2 O) s vysokou adsorpční schopností. Současně docházík okyselování roztoku uvolněním H + iontů. Tyto reagují s hydrogenuhličitany obsaženými vevodě, které tlumí změny pH, ovšem jen pokud je jich ve vodě dostatek v porovnánís uvolněnými H + ionty. Probíhá reakce:H + + HCO 3-= H 2 CO 3 [8.2]Pokud není hydrogenuhličitanů dostatek (nízká hodnota KNK 4,5 ) je nutno přidatalkalizující látku, v provozech obvykle Ca(OH) 2 .Hydrolýzou vyloučený hydroxid železitý tvoří zpočátku částice koloidní velikostinesoucí kladný elektrický náboj. Tyto vykonávají nekoordinovaný pohyb, tak zvaný Brownůvpohyb, udělující částicím pohybovou energii. Na dvě částice se stejným elektrickým nábojempůsobí: a) odpudivá síla těchto nábojů, jejíž velikost je závislá na velikosti nábojů avzdáleností částic, b) přitažlivá síla (van der Waalsova) vzájemným působením hmotnýchčástic, závislá vedle jejich vzdálenosti na hmotnosti. Součtem těchto sil je výsledná, obvykleodpudivá síla, která se s přibližováním částic zvětšuje až po dosažení maxima s dalšímzmenšování vzdálenosti mezi částicemi prudce klesá a přechází na hodnoty záporné - mění sev sílu přitažlivou.Pro spojení dvou pohybujících se částic při jejich přiblížení je rozhodující překonánízmíněné energetické bariéry pohybovou energií těchto částic. Velikost energetické bariéry jeurčena velikostí elektrického náboje, charakterizovaného hodnotou tak zvaného potenciáluzeta (ζ) − potenciálním rozdílem mezi povrchem částice a jejím nebližším okolímpohybujícím se s částicí. Koloidní disperze má obvykle omezenou časovou stálost, neboťkoloidní částice se postupně spojují do částic větších, až velikosti hrubé, mechanickyseparovatelné suspenze. Tento proces se nazývá flokulace (vločkování) a oddělenídispergovaných částic čiření.Proces flokulace je urychlován přítomností částic opačného elektrického náboje. Mnohélátky obsažené v povrchových vodách, jako jsou huminové kyseliny a jílovité látky nesouzáporný náboj, a proto proces flokulace urychlují. Někdy se pro urychlení vločkování35