Lý thuyết của quá trình keo tụ tạo bông
Khái niệm hạt keo: hạt keo là những hạt có kích thƣớc 0,001μm < ∅ < 1μm có khả năng lắng rất chậm do bị cản trở bởi chuyển động Brown.
Các hạt keo thƣờng mang điện tích tƣơng ứng với môi trƣờng xung quanh và có thể phân thành 2 dạng chính: keo ƣa nƣớc và keo kỵ nƣớc.
Quanh nhân hạt keo có hai lớp ion mang điện tích trái dấu bao bọc, gọi là lớp điện tích kép của hạt keo. Lớp ion ngoài cùng do lực liên kết yếu nên thƣờng không có đủ điện tích trung hòa với điện tích bên trong và do vậy hạt keo luôn mang một điện tích nhất định. Để cân bằng điện tích trong môi trƣờng, hạt keo lại thu hút quanh mình một số ion trái dấu ở trạng thái khuyếch tán.
Các lực hút và lực đẩy tĩnh điện hoặc lực Vander Waals tồn tại giữa các hạt keo. Độ lớn của lực này thay đổi t lệ nghịch với khoảng cách giữa các hạt khả năng ổn định hạt keo là do kết quả tổng hợp giữa lực hút và lực đẩy nếu lực tổng hợp là lực hút thì quá trình xảy ra là quá trình keo tụ . Khi các hạt keo kết dính với nhau chúng tạo thành những hạt có kích thƣớc lớn hơn đƣợc gọi là bông cặn và có khả nặng lắng nhanh.
Để lực hút thắng đƣợc lực đẩy thì điện thế Zeta δ < 0,03 V và quá trình keo tụ càng đạt hiệu quả khi điện thế Zeta tiến tới 0.
24
Động học quá trình keo tụ tạo bông
Quá trình keo tụ tạo bông gồm hai quá trình chính:
Quá trình keo tụ: dựa trên cơ chế phá bền hạt keo
Quá trình tạo bông: tiếp xúc/kết dính giữa các hạt keo đã bị phá bền. Cơ chế
tiếp xúc giữa các hạt keo này bao gồm:
Tiếp xúc do chuyển động nhiệt (chuyển động Brown) tạo thành hạt có kích thƣớc nhỏ khoảng 1 μm tiếp xúc do quá trình chuyển động của lƣu chất đƣợc thực hiện bằng cách khuấy trộn hỗn hợp để tạo thành bông cặn có kích thƣớc lớn hơn
Tiếp xúc do quá trình lắng của các hạt
Để khuấy trộn nƣớc thải với hóa chất keo tụ và tạo thành bông keo, ngƣời ta dùng những thiết bị khuấy trộn khác nhau. Tuy nhiên để hiệu quả tạo bông cũng nhƣ lắng các bông cặn đƣợc cao thì các giá trị của gradien vận tốc G và thời gian t phải đảm bảo. Các giá trị của nhƣng đại lƣợng này phụ thuộc vào: - Thành phần hóa học của nƣớc
- Bản chất và nồng độ keo trong nƣớc.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ
Trị số pH của nƣớc, liều lƣợng phèn sử dụng, nhiệt độ nƣớc, tạp chất trong nƣớc, môi chất tiếp xúc,…
Nhìn chung, có rất nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu quả keo tụ. Tuy nhiên, trong thực tế ngƣời ta thƣờng chú ý đến hai yếu tố đó là trị số pH của nƣớc thải và liều lƣợng phèn sử dụng. Ngoài ra, để tăng hiệu quả quá trình keo tụ ngƣời ta có thể bổ sung các polyme làm chất trợ keo tụ.
Các giá trị pH, liều lƣợng phèn và liều lƣợng polyme tối ƣu thƣờng khác nhau đối với từng loại nƣớc thải. Vì vậy, để xác định các giá trị này chúng ta phải tiến hành thí nghiệm Jartest đối với từng loại nƣớc thải cần xử lý.
25