Podstawy i technologie uzdatniania wody5

80

w obszar dominujących oddziaływań typu van der Waalsa. Wiele zawiesin wykazuje stabilność, gdyż nie wystarcza do tego energii kinetycznej. Celem destabilizacji jest zatem zmniejszenie siły odpychania, aby cząsteczki nawet o małej energii kinetycznej mogły przejść przez barierę krzywej sumarycznej do dominującej strefy przyciągania lub aby bariera całkowicie przestała istnieć (destabilizacja totalna).

2.3.2. Reagenty do koagulacji Elektrolity zwykłe

Dodatnio naładowane jony w wyniku „kompresji podwójnej warstwy dyfuzyjnej” (p. rozdz. 2.5) mogą przyczynić się do destabilizacji. W praktyce jednak do destabilizacji prostych elektrolitów nie stosuje się, gdyż musiałyby być dodawane w bardzo dużych stężeniach. Elektrolity takie indukują procesy kłaczkowania zachodzące w przyrodzie (np. koagulacja w estuariach).

Sole z trójwartościowymi jonami żelaza lub glinu

Najważniejszymi koagulantami do uzdatniania wody do picia są sołe z trójwartościowymi jonami żelaza łub glinu spotykane w handlu w różnych postaciach. Po rozpuszczeniu w wodzie następuje dysocjacja na kationy metali i odpowiednie aniony. Kationy z powodu wysokich ładunków tworzą heksaakwokompleksy M(H20)6³⁺. Kompleksy te trwałe są tylko w silnie kwaśnym środowisku, w przypadku glinu nieco poniżej pH - 3...4, w przypadku żelaza poniżej pH = 1...2. Ze wzrostem pH heksaakwokompleksy oddają protony, a więc zachowują się jak kwasy. Odpowiednie reakcje chemiczne przedstawiono w tabeli 1 [3].

Tabela 1; Reakcje hydrolizy koagulantów w postaci soli glinu (III) i żelaza (III)

dawkowanie ługów

▲	M(H,0),^3+	+	H20<^M(H20)50H^2+	+ h30^+
	M(H20)50H^2+	+	H20oM(H20)4(0H)2^+	+ h3o^+
	M(H20)„(0H)2^+	+	H20<^M(0H)3 +3H20	+ H30^+
1	r M(OH)3	+	OH' M(OH)4‘

M³⁺ = AI³⁺,Fe³'^!'

dawkowanie kwasów

Stopniowo tworzą się różne hydroksoakwopołączenia, aż przy odpowiednich wartościach pH (od pH = 6 dla Al i od pH = 5 dla Fe) do wytrącenia trudno rozpuszczalnych wodorotlenków obojętnych M(OH)3 w postaci puszystych osadów.

Rozpuszczalność wodorotlenków jest tak mała, że metale w optimum pH dają się niemal całkowicie wyeliminować. W przypadku glinu przy wyższych wartościach pH (powyżej pH = 7,5) można się liczyć z powtórnym rozpuszczaniem do postaci Al(OH)<r [41, podczas gdy dla żelaza proces ten zaczyna się dopiero od pH =10 (Rys. 5).

Rys. 5: Wykresy stabilności form żelaza i glinu; indeksy oznaczają formy kompleksowe, np. 2,2; Fe2(OH)2⁴⁺ względnie 3,4: Ah(OH)4⁵⁺

Rozpuszczone, zhydrolizowane produkty pośrednie, powstające przy pH od ok. 3 do 6 wykazują skłonność do polimeryzacji, tzn. do tworzenia związków z wieloma atomami metalu, np. Al3(OH)4⁵⁺. Te polimeryczne hydroksykompleksy mają duży ładunek dodatni i wykazują tendencję do odkładania na ujemnie naładowanych powierzchniach fazy stałej. To jakie produkty hydrolizy w danym wypadku wytworzą się zależy od parametrów chemicznych. Ponieważ chodzi tu o szczególnie aktywne koagulanty, ko-