PODSTAWY

MINERALURGII

Wykład 15

FLOKULACJA

Flokulacja jest procesem, w którym drobne
ziarna, zdyspergowane w wodzie lub innej cieczy,
ulegają agregacji pod wpływem związku
wiążącego, zwanego flokulantem

zawiesina

flokuły

flokulant

flokulacja

Parametr główny:

zdolność do

adsorpcji

0

20

40

60

80

równowagowe stężenie PAA, mg/dm

3

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

a

d

so

rp

c

ja

P

A

A

,

m

g

/m

2

pH = 3,8

pH = 4,5

pH = 6,9

pH = 7,8

pH = 8,6

pH = 9,4

Adsorpcja polimerów

Układ



plateau

, mg/m

2

Źródło

Fe

2

O

3

–PAM–pH = 5,2

1,01

Drzymała i Fuerstenau, 1987

Fe

2

O

3

–PAM–pH = 9,3

0,62

Drzymała i Fuerstenau, 1987

SiO

2

–PAM–pH = 4,0

~0,35

Drzymała i Fuerstenau, 1987

SiO

2

–PAM–pH = 9,8

~0,15

Drzymała i Fuerstenau, 1987

Fe

2

O

3

–PAA–pH = 3,8

0,43

Gebhardt i Fuerstenau, 1983

Fe

2

O

3

–PAA–pH = 7,8

0,08

Gebhardt i Fuerstenau, 1983

TiO

2

–PAA–pH = 4,2

0,08

Gebhardt i Fuerstenau, 1983

SiO

2

–PAA–pH = 7,0

~0

Gebhardt i Fuerstenau, 1983

Fe

2

O

3

–PAAM–pH = 3,8

0,61

Drzymała i Fuerstenau, 1987

grafit–PEO–pH = 9,1

0,80

Gochin i współ., 1985

antracyt–PEO–pH = 9,1

0,75

Gochin i współ., 1985

SiO

2

–PAA–pH = 9,8

~0,15

Drzymała i Fuerstenau, 1987

PAA – poli(kwas alrylowy), PAM – poli(akryloamid) PAAM – polimer zawierający po połowie grup karboksylowych i
amidowych, PEO – poli(tlenek etylenu).

Adsorpcja

Skrobia:

amyloza

amylopektyna

O

CH

2

OH

H

H

H

OH

OH

H

H

O

CH

2

OH

H

H

H

OH

OH

H

H

n

O

O

O

O

C H

2

O H

H

H

H

O H

O H

H

H

O

O

C H

2

O H

H

H

H

O H

O H

H

H

O

C H

2

O H

H

H

H

O H

O H

H

H

O

O

n

O

Celuloza

O

CH

2

OH

H

H

H

OH

H

OH H

n

O

Guar

O

C H

2

O H

H

O H

H

H

O H

O H

H

H

O

C H

2

O H

H

H

H

O H

H

O H H

n

O

C H

2

H

H

H

O H

H

O H

H

O

O

O

Flokulanty
naturalne

Flokulanty
naturalne

Chityna

O

C H

2

O H

H

H

H

H

N H

H

H

O

C = O
C H 3

n

A lginiany

O

H

H

H

O H

H

O H

H

O

C O O H

n

(zawierają także grupy – O H, – SO

3

H oraz – NH

2

)

B iałka

N

C

C

N

C

C

H

O

H

O

R 1

H

H

R 2

. . . .

. . . . . .

Flokulanty anionowe

Rodzaj flokulanta

Nazwa flokulanta

Wzór flokulanta

Karboksylowe

kwas poliakrylowy i jego po-

chodne

C H 2

C

R

C = O

O -

n

R = H , C H 3 , i t d .

Sulfonowe

polistyrenosulfoniany

C H 2

n

C H

S

O

O

O -

Ksantogenianowe

ksantogenian celulozy

ksantogenian skrobi

S

S-

C

O

G

G-OH oznacza D-glukozę

w celulozie lub skrobi

n

Fosfonowe

poliwinylofosfoniany

O-

CH2

n

CH

O-

P=O

Flokulanty kationowe

Rodzaj flokulanta

Nazwa flokulanta

Wzór flokulanta

A moniowe

poli(chlorek etylenoimina)

poli(chlorek N-metylo-4-winylo- pirydyny)

poli(chlorek 2-metakrylooxyetylo-trimetyloamoniowy)

+

CH2

n

CH2

NH2

Cl-

C l -

C H 2

n

C H

N +

C H 3

C

O

C H 2

C H 3

O

C H 3

C H 2

n

C

N +

C H 3

C H 3

Sulfoniowe

poli(chlorek 2-akryloxy- etylodimetylosulfoniowy)

C

O

C H 2

C H 3

O

C H 3

C H 2

n

C H

S + C l -

Fosfoniowe

poli(chlorek glycydylo-tributylofosfoniowy)

Cl-

O

CH2

CH2

n

CH

Bu

Bu

Bu

P+

0

2

4

6

8

10

rozmiar ziarn, mikrometr

0

20

40

60

80

100

w

y

c

h

ó

d

s

k

u

m

u

lo

w

a

n

y

n

a

s

ic

ie

,

%

z flokulantem

bez flokulanta

Flokulacj
a

0

20

40

60

80

równowagowe stężenie flokulanta, mg/dm

3

10

14

18

22

26

o

b

ję

to

śc

s

fl

o

k

u

lo

w

a

n

e

g

o

o

sa

d

u

, c

m

3

hematyt-poliakrylamid

Flokulacj
a

5.5

6.5

7.5

8.5

9.5

pH

0

1

2

3

4

5

o

b

ję

to

ść

o

sa

d

u

obszar flokulacji

– kaolinit
– kaolinit + PAM

Flokulacj
a

0

2

4

6

8

10

12

pH

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

g

ę

st

o

ść

a

d

so

rp

c

ji

P

A

A

p

rz

y

p

la

te

a

u

,

m

g

/m

2

hematyt

rutyl

kwarc

iep(Fe

2

O

3

) = 8,4

iep(TiO

2

) = 6,3

iep(SiO

2

) = 2,0

Wpływ iep na adsorpcję i flokulacje

0

2

4

6

8

10

12

pH

0

20

40

60

80

100

u

zy

sk

fl

o

k

u

la

c

ji

,

%

SiO

2

-Separan AP273

Fe

3+

Pb

2+

Cu

2+

Ca

2+

Fe

3+

Flokulacj
a

Restabilizacj
a

restabilizacja

flokuły

flokulant