Hidrológiai Közlöny 1984 (64. évfolyam)
3. szám - Dr. Öllős Géza–dr. Kollár György: A derítés tervezésének elméleti alapjai
Dr. öllős G.— dr. Kollár Gy.: A derítés tervezése Hidrológiai Közlöny 1984. 3. sz. 133 6. Az alumíniumszulfát-koaguláció a) Először adott alumíniumszulfát adagra vonatkoztassuk a pH és a zavarosság kapcsolatát (Rubin et al.; 6. a—c, ábra). Az eredeti kolloid szuszpenziót most is Ti0 2 alkotja. Az 5. és 6. a—e, ábrák összehasonlításakor általánosságban megállapítható, hogy a kapcsolatot kifejező görbe a 6. a—c esetében az 5. ábrán kapott görbe jellegétől eltérő. A hatékony koaguláció, majd az ennek hatására jelentkező pelyhesedés és gyors ülepedés szempontjából kritikus pH,, érték feletti pH tartományban a zavarosság rohamosan csökken. A pH s az a pH érték, amely felett a kolloid részecskék restabilizációja, vagyis a kolloid részecskék stabil állapota jön létre. Ez tehát azt jelenti, hogy a pelyhesedés és a gyors, hatékony ülepedés a pH c és a pH s kritikus értékek közötti pH tartományban ( sweep zone) jelentkezik. Az 1 • 103-mol A1 2(S0 4) 3 adag esetében a lassú és gyors ülepedési tartomány között az átmenet csúcsszerű, hirtelen (6. a, ábra). Az 1 •Kr 4 mol A1 2(S0 4) 3 adag esetében (6. b, ábra), tehát kevesebb derítőszert adagolva, a lassú és gyors ülepedési tartomány közötti központi stabilitáscsúcs tágabb, a szóbanforgó esetben a 4.7—6.2 tartományra terjed ki, vagyis vízszintes jellegű görbeszakasz jellemzi. A zavarosság ebben a tartományban is csökken, de a csökkenés időbeli lefolyása lassú. További jellemző, hogy a pH,, és pH, közötti gyors ülepedés tartománya (sweep zone) összeszűkül, a pH c érték, az alkalikus, a pH s érték a savas tartomány irányába tolódik el. Egészen kis, 3 -16 -10~ 5 mol A1 2(S0 4) 3 adag esetében (6. c. ábra) megállapítható: 1. a központi stabilitási — vízszintes jellegű — görbeszakasz tovább szélesedik a bázikus pH tartomány irányába; 2. a gyors ülepedés tartománya (sweep zone) tovább szűkül; 3. si'lassú koaguláció tartományában (3,0'<pH5,0) és a központi stabilitás tartományban (5,0 <pH <6,8) a zavarosság koncentrációi nagyságrendileg kevésbé térnek el egymástól. Ha feltételezzük, hogy a kolloid részecskék stabilitását tf3 0,3 0 t. 1 ft Ki -fi -5 -4 -3 log Al 2(S0 l f) 3 koncentráció — a restabilizáció ill. — a felületi töltés előjelének megváltozása okozza, a szóbanforgó esetben a kisebb pH tartományban a H + koncentráció destabilizáló hatása várhatóan érvényesül, a pH = 2,5 körüli hirtelen zavarosságcsökkenést a nitrátion koaguláció okozhatja (mivel a pH szabályozást salétromsav biztosította). Nagyobb AI 2(S0 4) 3 adag esetében azonban a szulfátkoaguláció a 3,0 =s pH <5,0 tartományt nyilván szűkíti, illetőleg megszünteti. b) A zavarosság és az alumíniumszulfát kapcsolata, rögzített pH esetében — példaként a 7. ábrán adott (Rubin et. al, 1974). Az ábra alapján megállapítható, hogy a 6. a—c, ábrához tartozó görbék jellegéhez hasonlóan, az alumíniumkoncentráció függvényében is létezik, — a CSC a kritikus stabilizációs koncentráció és — a CCC, a kritikus koagulációs koncentráció, amely utóbbinál nagyobb alumíniumkoncentráció tartományban már a gyors koaguláció, ill. a gyors ülepedés (sweep zone), vagyis a kívánt derítés jön létre. 7. Stabilitás-határ diagram Az 5. és 6. fejezetben részletezett kutatási anyag szintézise birtokában válik lehetővé, hogy a derítés közben keletkező hidrolízis termékek, a pH, az adagolandó alumíniumszulfát mennyiség, a szuszpenzió-koncentráció között elméleti szempontból is kielégítő kapcsolatot teremthessünk. Az előzőekben értelmezett — Al 3 + vízkémia, — a koaguláció reakciók kinetikája, — a hidrogén-ion koaguláció, — az alumíniumszulfát-koaguláció alapján az alumíniumszulfátos derítés folyamatának tervezése a stabilitás-határ diagram segítségével lehetséges. Ehhez a diagramhoz a kiindulási határ pH értékek ill. derítőszer határ koncentrációk a 8. ábrán értelmezhetők. A következőkben a stabilitás-határ diagramot részletesen jellemezzük (Amirtharajah et al. 1982; Rubin et al., Trussel 1978; Tekippe et al. 1970). Ez a diagram olyan fázis-diagram, amely a pelyhesedés vagy a stabilitás felől tájékoztat. (A görbe adott szuszpenzió _ koncentrációra vonatkozik) CCC 7. ábra. A zavarosság és az alumíniumszulfát kapcsolata Ti0 2-ra nézve. pH =5,71 Abb. 7. Beziehung zwischen Trübung und Aluminiumsulfal für das TiO... pH =5,71 8. éibra. A pH és az (dumíniumszulfát kapcsolatából kiadódó határ pH (pHr, ill. pH s) és határ koncentráció (CSC ill. CCC) értékek értelmezése Abb. 8. Deutung der aus der Beziehung pH und Aluminiumsulfat erhaltenen Werte der pH(pHcbzw. pH s) —• Grenzen und der Grenzkonzentration (CSC bzw. CCC )
