- Nguyên lý hoạt động của ly hợp thủy lực
d. Các hư hỏng và biện pháp khắc phục
5.1.1.4 Quá trình keo tụ
Khi hoà trộn muối nhôm hoặc muối sắt thành dung dịch hoà tan, trong dung dịch chúng phân ly thành các cation và anion theo phản ứng sau:
Al2(SO4)3 2Al3+ + 3SO42- FeCl3 Fe3+ + 3Cl-
Nhờ hoá trị cao của các ion kim loại, chúng có khả năng ngậm nước tạo thành phức hexa Me(H2O)63+ (trong đó Me có thể là Al3+ hoặc Fe3+)
Khi tăng pH, các phản ứng xẩy ra như sau:
Me(H2O)63+ + H2O Me(H2O)5 OH2+ + H3O Tăng acid:
Me(H2O)52+ + H2O Me(H2O)4 (OH)2+ + H3O Tăng kiềm:
Me(H2O)4 (OH)2+ + H2O Me(H2O)3 + 3H2O + H3O Me(OH)3 + OH- Me(OH)4-
Các sản phẩm hydroxyt tan tạo thành trong phạm vi pH từ 3 đến 6, đó là các sản phẩm mang nhiều nguyên tử kim loại, ví dụ Al3(OH)45+. Các hợp chất này mang điện tích dương mạnh và có khả năng kết hợp với các hạt keo tự nhiên mang điện tích âm tạo thành bông cặn. Các hydroxyt nhôm hoặc sắt tạo thành khác nhau tuỳ thuộc vào pH và các điều kiện của quá trình, song chúng đều là những hợp chất mang điện dương và có hoạt tính tạo bông keo tụ cao nhờ hoạt tính bề mặt lớn. Các bông này khi lắng xuống sẽ hấp phụ, cuốn theo các hạt keo, cặn bẩn, chất hữu cơ, chất mang mùi vị ... tồn tại ở trạng thái hoà tan hoặc lơ lửng trong nước. Mặt khác, các ion kim loại tự do còn kết hết với nước qua phản ứng thuỷ phân cũng tạo thành các hydroxyt như sau:
Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+
Như vậy, quá trình keo tụ dùng phèn nhôm, sắt, xẩy ra 3 loại bông cặn sau: + Loại thứ nhất: tổ hợp của các hạt keo tự nhiên bị phá vỡ thế điện động zeta
+ Loại thức hai: gồm các hạt keo mang điện tích trái dấu nên kết hợp với nhau và trung hoà về điện tích. Loại này không có khả năng kết dính và hấp phụ trong quá trình lắng tiếp theo
+ Loại thứ ba: được hình thành từ các hạt keo do thuỷ phân chất keo tụ với các anion có trong nước nên bông cặn có hoạt tính bề mặt cao, có khả năng hấp thụ các chất bẩn trong khi lắng, tạo thành các bông cặn lớn hơn. Loại này chiếm ưu thế và quyết định đến hiệu quả keo tụ.
Để giúp cho quá trình keo tụ xẩy ra nhanh hơn và tạo các bông keo có kích thước lớn hơn để có thể lắng hoặc tách nhanh hơn, sử dụng thêm chất trợ keo tụ.
Quá trình này sử dụng các chất cao phân tử tan trong nước, chúng có cấu tạo mạch dài, đường kính phân tử trong dung dịch khoảng 0,1µm đến 1µm. Các polyme cấu tạo mạch dài, phân tử lượng cao, khi phân ly trong nước, chúng keo tụ các hạt cặn bẩn trong nước dưới dạng liên kết chuỗi. Các liên kết này tạo điều kiện thuận lợi cho việc hình thành và lắng tủa bông cặn.
Các loại phèn nhôm, sắt thường sử dụng là: Al2SO4.14H2O, AlCl3.6H2O