Muallif: Kate
Email:kate@aquasust.com
Sana: 2024 yil 13-noyabr
Sanoat va maishiy faoliyat katta hajmdagi suv resurslarini iste'mol qiladi va katta miqdorda oqava suvlarni hosil qiladi, bu esa ko'plab mamlakatlarda suv tanqisligi va suv sifatining pasayishiga olib keladi. Shuning uchun oqava suvlarni ifloslantirmasdan tozalash va qayta ishlashga erishish hal qilinishi kerak bo'lgan dolzarb muammodir. Koagulyatsiya va cho'ktirish usuli oddiy va iqtisodiy jihatdan samarali bo'lib, sanoat oqava suvlarini tozalashda keng qo'llaniladi. Odatda ishlatiladigan koagulyantlar uchta asosiy toifaga bo'linishi mumkin: noorganik koagulyantlar, organik polimer koagulyantlar va mikrobial koagulyantlar. Ular orasida arzon noorganik koagulyantlar hozirda eng ko'p qo'llaniladi, organik koagulyantlar esa eng yaxshi davolash ta'sirini ko'rsatadi. Mikrobial koagulyantlar hali ham laboratoriya tadqiqot bosqichida. Samarali, xavfsiz va tejamkor yangi kompozit koagulyantlarni ishlab chiqish koagulyant rivojlanishining asosiy tendentsiyasidir.
Koagulyantlar tasnifi
Koagulyatsiyaning eng ko'p qabul qilingan mexanizmi ikkita jarayonni o'z ichiga oladi: koagulyatsiya va flokulyatsiya. Koagulyatsiya jarayoni kolloid zarrachalarning beqarorlashishi va kichik agregatlarning shakllanishiga ishora qiladi; flokulyatsiya jarayoni koagulyant ta'sirida kattaroq floklarni hosil qilish uchun bir-biriga bog'langan bu kichik agregatlarni o'z ichiga oladi. Koagulyantlarning birlamchi mexanizmlariga qo'sh elektr qavatni siqish, adsorbsion-ko'prik effekti va suvdagi kolloid zarrachalarni beqarorlashtiradigan, ularning yig'ilishiga va cho'kishiga olib keladigan, shu bilan flokulyatsiya effektiga erishadigan supuruvchi flokulyatsiya kiradi. Umumiy koagulyantlar uchta asosiy toifaga bo'linishi mumkin: noorganik koagulyantlar, organik polimer koagulyantlar va mikrobial koagulyantlar.
01 Noorganik koagulyantlar
Noorganik koagulyantlarning ta'sir qilish printsipi ikkita elektr qatlamni siqish va zaryadni zararsizlantirishni o'z ichiga oladi. Koagulyantlar oqava suvda qarama-qarshi ionlar hosil qiladi, ular qo'sh elektr qatlamini siqib chiqaradi, natijada kolloidlarning zeta potentsiali pasayadi, sirtdagi gidratatsiya qatlami yo'qoladi, kolloidlarning barqarorligini buzadi. Keyinchalik, zaryadlangan kolloid zarralar molekulalararo o'zaro ta'sirlar va elektrostatik kuchlar orqali to'planib, katta, zich floklarni hosil qiladi.
Noorganik koagulyantlar turli mezonlarga ko'ra tasniflanishi mumkin: anion tarkibiga ko'ra, ular sulfat va xlorid asosida bo'linadi; molekulyar og'irligi bo'yicha ular yuqori molekulyar va past molekulyarlarga bo'linadi; va metall tuzlarining turiga ko'ra ularni temir tuzlari (temir xlorid, temir sulfat va temir sulfat kabi) va alyuminiy tuzlari (alyuminiy sulfat, kaliy alyuminiy sulfat va natriy aluminat kabi) ga bo'lish mumkin.
Temir tuzlari tomonidan hosil bo'lgan to'dalar katta va zich bo'lib, kamroq dozani talab qiladi va ular keng mos pH diapazoni (5.0 va 11 orasida) bo'lgan past haroratlarda yaxshi ishlaydi. Shu bilan birga, temir tuzlari uskunalar uchun korroziy bo'lishi mumkin, bu esa foydalanish vaqtida asbob-uskunalar va quvurlarning holatini diqqat bilan kuzatishni talab qiladi. Alyuminiy tuzlari cho'kish vaqtini qisqartiradi va ishlov berishdan keyin rangi pastroq bo'ladi, ammo ularning samaradorligi pHga juda bog'liq. Bundan tashqari, suvda Al³⁺ ning yuqori qoldiq darajalari ikkilamchi ifloslanishga olib kelishi mumkin, bu esa inson tanasiga kirishi bilan Altsgeymer kasalligi va kamqonlikni keltirib chiqarishi mumkin, shuning uchun ikkilamchi ifloslanishning oldini olishga alohida e'tibor berish kerak.
Ushbu past molekulyar og'irlikdagi koagulyantlar arzon va keng manbalarga ega, ammo ulardan foydalanishning yuqori miqdori, sezilarli loy hosil bo'lishi va past samaradorlik kabi muammolar mavjud. Shuning uchun past molekulyar noorganik koagulyantlardan yuqori molekulyar koagulyantlarga bosqichma-bosqich o'tish sodir bo'ladi. Hozirgi vaqtda keng tarqalgan ishlatiladigan yuqori molekulyar noorganik koagulyantlar orasida polimer alyuminiy koagulyantlar, polimerik temir koagulyantlar, reaktiv silika koagulyantlar va kompozit koagulyantlar mavjud. Ularning harakati, birinchi navbatda, ko'prik ta'siriga bog'liq bo'lib, kamroq pH va harorat sezgirligi, barqaror adsorbsion effektlar, past doza va kamroq qoldiq rang kabi afzalliklarni namoyish etadi. So'nggi yillarda yuqori molekulyar noorganik koagulyantlar ishlab chiqarish ko'lami asta-sekin o'sib bordi, bu umumiy koagulyant ishlab chiqarishning 80% ni tashkil etadi, ayniqsa, yuqori loyqalikdagi oqava suvlarni tozalashda sezilarli ta'sir ko'rsatadi.
02 Organik polimer koagulyantlar
Organik koagulyantlar ta'sir qilish tamoyillari birinchi navbatda quyidagilarni o'z ichiga oladi:
(1)vodorod bog'lanishi, elektrostatik o'zaro ta'sirlar va Van der Vaals kuchlari orqali kolloid zarrachalarning adsorbsiyasi;
(2) polimer zanjiri segmentlari ko'prik adsorbsion mexanizmi orqali zarrachalarning joylashishini osonlashtiradi. Noorganik koagulyantlar bilan solishtirganda, organik polimer koagulyantlar yaxshi davolash samaradorligi, qisqaroq flokulyatsiya vaqti, past haroratlar uchun moslik, keng pH diapazoni va kamroq loy ishlab chiqarish kabi afzalliklarga ega.
Organik polimer koagulyantlar ikki toifaga bo'linishi mumkin: tabiiy modifikatsiyalangan polimer koagulyantlar va sintetik polimer koagulyantlar. Sintetik polimer koagulyantlar nazorat qilinadigan va nisbatan yuqori molekulyar og'irliklarga ega va ular zanjir segmentlariga ko'proq funktsional guruhlarni kiritishi mumkin, bu esa mukammal flokulyatsiya effektlarini ta'minlaydi. Hozirgi vaqtda Xitoy bozorida eng vakillik qiluvchi sintetik polimer koagulant poliakrilamid (PAM) va uning hosilalari bo'lib, umumiy bozorning 80% ni tashkil qiladi.
Yuqori ishlab chiqarish xarajatlari va atrof-muhit toksikligiga ega bo'lgan sintetik polimerlardan farqli o'laroq, tabiiy modifikatsiyalangan polimer koagulyantlar keng mavjudlik, arzonroq narxlar, xavfsizlik, toksik bo'lmagan va moslashtirilgan molekulyar xususiyatlar kabi afzalliklarga ega. Tabiiy modifikatsiyalangan polimer koagulyantlar, asosan, kraxmal hosilalari, xitozan, tsellyuloza, guar gum va boshqa o'simlikka asoslangan saqichlar, oqsillar va suv o'tlarini o'z ichiga oladi, ularning barchasi o'simliklar va hayvonlardan olinadi.
Misol uchun, o'zgartirilgan kraxmal molekulalari mukammal flokulyatsiya effektlariga erishishi mumkin; katyonik efirlangan kraxmal va uning hosilalari manfiy zaryadlangan zarralarni samarali ravishda flokulyatsiya qilishi mumkin, tarvaqaylab ketgan kraxmal tuzilmalari esa mis, simob va qo'rg'oshin kabi og'ir metal ionlariga kuchli flokulyatsiya ta'siriga ega. Boshqa monomerlar bilan sopolimerlangan kraxmal grefti kopolimerlari og'ir metal ionlarini ham samarali ravishda olib tashlashi mumkin. Chitosan modifikatsiyasiga payvandlash, esterifikatsiya, o'zaro bog'lash va alkilatsiya kabi usullar orqali erishish mumkin. Har xil turdagi tabiiy polimer koagulyantlar amaliy ishlab chiqarish va kundalik hayot ehtiyojlarini qondirish uchun kimyoviy modifikatsiya va modifikatsiya orqali kerakli xususiyatlar qatorini olishlari mumkin.
03 Mikrobial flokulyantlar
Mikrobial flokulyantlar ma'lum bir bosqichda o'ziga xos ekilgan mikroorganizmlarning o'sishi va metabolizmi natijasida hosil bo'lgan yuqori molekulyar og'irlikdagi mahsulotlar va biomassadir. Ular oqava suvlarda qattiq to'xtatilgan zarralarning to'planishi va cho'kishiga olib kelishi mumkin va shu bilan suv havzalarini tozalash maqsadiga erishadi. Mikrobial flokulyantlar keng manbalarga ega va iqtisodiy jihatdan samarali; ular odatda polisaxaridlar, oqsillar, DNK zanjirlari, glikoproteinlar va poliaminokislotalardan iborat. Ular ikkilamchi ifloslanishni keltirib chiqarmasdan tabiiy ravishda parchalanishi mumkin.
Flokulyantlarni ishlab chiqarishga qodir ko'plab mikroorganizmlar mavjud bo'lib, ularni marshrutni loyihalash orqali osonlikcha sanoatlashtirish mumkin. Biroq, Xitoyda mikrobial flokulyantlar bo'yicha tadqiqotlar hali ham cheklangan va hozirgi tadqiqotlar asosan laboratoriya darajasida, sanoat ishlab chiqarishiga erishishdan uzoqdir.
Flokulyantlarning rivojlanish istiqbollari
Flokulyantlar oqava suvlarni tozalashda keng qo'llaniladi, ular turli to'xtatilgan yoki eruvchan aralashmalarni, metall ionlarini, bakteriyalarni, viruslarni va boshqa ifloslantiruvchi moddalarni samarali ravishda yo'q qiladi. Ular deoksigenatsiyaga, rangsizlanishga va fosforni olib tashlashga yordam beradi, natijada chiqindi suvlarni ifloslantirmaydi va resurslarni tejaydigan tozalaydi. Doimiy izlanishlar olib borilishi bilan Xitoyda oqava suvlarni tozalashda ishlatiladigan flokulyantlar turlari past molekulyar noorganik flokulyantlardan yuqori molekulyar organik flokulyantlarga va bittadan kompozit turlarga o'tdi, bu samaradorlik, iqtisodiy samaradorlik va atrof-muhitga zarar etkazishni maqsad qilib qo'ydi.
Noorganik flokulyantlar va keng qo'llaniladigan sintetik yuqori molekulyar flokulyantlar bilan taqqoslaganda, tabiiy yuqori molekulyar flokulyantlar keng mavjudlik, arzon narx, xavfsizlik, toksik bo'lmagan va atrof-muhitga zarar etkazmaslik kabi afzalliklarga ega. Sanoat chiqindi suvlari ko'pincha katta hajmli, murakkab tarkibga ega va barqaror dispersiyalardan iborat; Shunday qilib, bitta flokulyant barcha komponentlarni samarali ravishda olib tashlamasligi mumkin.
So'nggi paytlarda noorganik-organik flokulyantlarning sinergik ta'siridan foydalangan holda noorganik-organik va noorganik-mikrobiyal kompozit flokulyantlardan foydalanish tendentsiyasi kuzatildi. Birinchidan, noorganik flokulyantlar zaryadlarni zararsizlantiradi va aralashmalarni katta molekulyar klasterlarga to'playdi, so'ngra yuqori molekulyar organik flokulyantlar samarali cho'kish uchun ko'prik harakati orqali bu klasterlarni ushlaydi. Noorganik flokulyantlardan foydalanish zarur bo'lgan organik flokulyantlar miqdorini kamaytirishi va arzonroq xarajat bilan optimal natijalarga erishishi mumkin. Shu bilan birga, chiqindi suv turlariga qarab maxsus formulalar va dozalar doimiy ravishda sinovdan o'tkazilishi kerak.
Hozirgi vaqtda polialyuminiy xlorid-poliakrilamid kompozit flokulyantlar keng tarqalgan bo'lib qo'llaniladi va yaxshi samaradorlikni ko'rsatadi; ammo ular ma'lum ekologik xavflarni keltirib chiqaradi. Kelajakdagi tadqiqotlar ekologik tozalikni oshirish uchun polimerik silika noorganik flokulyantlarni tabiiy organik yuqori molekulyar flokulyantlar bilan birlashtirishga e'tibor qaratishi mumkin. Agar mikrobial flokulyantlarni sanoat ishlab chiqarishga erishish mumkin bo'lsa, noorganik-mikrobiyal kompozit flokulyant tizimlari ham mukammal davolash natijalarini berishi kerak.
Insonning ishlab chiqarish faoliyati natijasida suv sifatining yomonlashishi oqava suvlarni ifloslantirmaydigan va resurslardan tejamkor holda tozalashni dolzarb masalaga aylantirdi. Tegishli flokulyatsiya usullari va vositalaridan foydalanish kam xarajat bilan mukammal davolash natijalariga erishish mumkin. Hozirgi vaqtda flokulyantlar past molekulyar og'irlikdan yuqori molekulyar og'irlikga va bitta turdagi kompozit turga o'tib, oqava suvdan to'xtatilgan va erigan aralashmalar, og'ir metallar va ranglarni samarali ravishda yo'q qiladi.