Общие представления о дисперсных системах и их устойчивости

На флокулирующую способность ПФ влияет не только ММ, но и молекулярно-массовое распределение полимера. В смесях высоко- и низкомолекулярных фракций ГПАА флокулирующая способность определяется высокомолекулярной фракцией, особенно при малых добавках полимера. Установлено, что эффективная флокуляция наблюдается при определенном соотношении в размерах частиц дисперсии и макромолекул, а при очень большом их различии флокуляция становится невозможной.

Флокулирующая активность ПФ может уменьшаться в процессе приготовления, хранения и применения их в виде водных растворов. Это обусловлено не только уменьшением ММ вследствие деструкции макромолекул, происходящей в результате химических, физических и микробиологических воздействий, но и увеличением компактности макромолекулярных клубков в результате внутримолекулярного перераспределения водородных связей.

ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ И СОСТАВА МАКРОМОЛЕКУЛ ФЛОКУЛЯНТА

Помимо неионогенного флокулянта - ПАА успешное применение находят анионные и катионные ПФ, которые получают сополимеризацией АА с ионогенными мономерами (кислотами, основаниями и их солями) или полимераналогичными превращениями ПАА и других полимеров. Анионные ПФ разделяются на слабо- и сильнокислотные, а катионные - на слабо- и сильноосновные. Примером слабокислотного флокулянта являются сополимеры АА с акрилатом натрия, а сильнокислотного - сополимеры АА с 2-акриламидо-2-метилпропансульфонатом натрия. Примером слабоосновного флокулянта являются сополимеры АА с N,N-диэтиламиноэтилметакрилатом, а его четвертичные соли - примером сильноосновного флокулянта. Степень ионизации ионогенных групп у сополимеров слабых кислот и оснований сильно зависит от рН среды. Так, при увеличении рН возрастает степень нейтрализации щелочью сополимера АА с акриловой кислотой и увеличивается степень диссоциации карбоксильных групп. Накопление одноименных зарядов в цепи усиливает между ними электростатические отталкивания, и в результате увеличения размеров макромолекулярных клубков повышается флокулирующая активность ПФ. При этом наилучшие флокулирующие свойства достигаются при рН > 7 и 30-40% степени нейтрализации карбоксильных групп. У сополимеров сильных кислот и оснований ионогенные группы ионизованы в широкой области рН, поэтому их флокулирующие свойства мало зависят от рН. Таким образом, в ионизующих средах анионные и катионные ПФ по сравнению с ПАА (при равной степени полимеризации) имеют большие гидродинамические размеры макромолекул и поэтому более эффективны как флокулянты. Сильнокислотные ПФ (сополимеры АА с натриевой солью с 2-акриламидо-2-метилпропансульфокислоты) обладают более высокой флокулирующей активностью по сравнению со слабокислотными ПФ - сополимерами АА с натриевой солью акриловой кислоты.

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ, НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЛЕЙ И ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В ДИСПЕРСНОЙ СИСТЕМЕ

Концентрация твердой фазы (Сд) в промышленных дисперсиях может изменяться в широких пределах - от 0,002 до 50 %. На суспензиях охры и каолина показано, что с увеличением Сд в присутствии ГПАА с различной степенью гидролиза наблюдалось снижение скорости седиментации частиц. Ослабление флокулирующей способности ГПАА с ростом Сд вызвано уменьшением размеров и числа агрегатов из макромолекул и связанных ими частиц дисперсной фазы вследствие уменьшения отношения Сп / Сд (при фиксированной концентрации полимера Сп).

Большинство дисперсий являются многокомпонентными системами, которые содержат различные включения, в том числе низкомолекулярные электролиты и поверхностно-активные вещества (ПАВ). Эти включения способны влиять на устойчивость дисперсий, а также на конформационные и адсорбционные свойства макромолекул флокулянтов, что в совокупности отражается на флокулирующей активности ПФ. Проиллюстрируем влияние солевых добавок и ПАВ на флокулирующее действие ПФ.

На суспензиях охры и каолина установлено снижение скорости седиментации частиц в присутствии ГПАА с увеличением концентрации NaCl по причине уменьшения гидродинамических размеров макромолекул ГПАА в результате увеличения степени экранирования карбоксилат-анионов противоионами Na+. Однако обнаруженный эффект отрицательного влияния низкомолекулярных электролитов на флокуляцию под действием ГПАА не является общим правилом для всех полимерсодержащих дисперсных систем. Так, флокулирующая активность ГПАА при концентрировании дрожжей Candida scotti и клеток E. coli увеличивается при добавлении ионов Al3+. Это следствие уменьшения агрегативной устойчивости дисперсии в результате нейтрализации заряда поверхности клеток. Другим примером является введение низкомолекулярных неорганических солей в дисперсию до ПФ при очистке природных и сточных вод с целью снижения устойчивости дисперсий, улучшения адсорбции флокулянта и экономии реагентов.

Другие статьи по экологии

Сернисто-щелочные стоки (II система канализации)
Сернисто-щелочные стоки образуются за счет дренажа отработанной щелочи с узлов защелачивания светлых нефтепродуктов установок завода. ...

Применение катализа для защиты окружающей среды
Ускорение химических реакций под действием малых количеств веществ (катализаторов), которые сами в ходе реакции не изменяются. Каталитические процессы играют огромную роль в нашей жизни. Био ...

Создание научных основ обеззараживания и очистки воды на основе нанотехнологии
Проблема взаимосвязи качества воды со здоровьем населения чрезвычайно актуальна. В рамках Программы ООН, посвященному изучению и разработке мероприятий по улучшению качества питьевой воды, ...