پلی آلومینیوم کلراید PAC
کاهش مواد معلق در آب یا فاضلاب را زلال سازی می نامند. در این فرایند ذرات سنگین به راحتی ته نشین می شوند. اما ذرات بسیار ریزی که کلوئید نامیده می شوند باید طی فرایند انعقاد از آب جدا می شوند. در فرایند انعقاد از مواد منعقد کننده برای تجمیع و درشت کردن ذرات استفاده می شود. یکی از پرکاربردترین مواد منعقد کننده پلی آلومینیوم کلراید است.
پلی آلومینیوم کلراید با نام تجاری پک ، PAC شناخته می شود و به شکل پک مایع و پک جامد عرضه میشود. پک جامد به رنگ سفید، زرد روشن یا زرد است. پک مایع نیز معمولا به رنگ زرد می باشد. پلی آلومینیوم کلراید در دو گرید پک صنعتی و پک آشامیدنی (پک بهداشتی) عرضه می گردد. فرمول پلی آلومینیوم کلراید Al2Cln(OH)6-n می باشد.
مکانیسم عملکرد پلی آلومینیوم کلراید
انعقاد فرایندی است که در آن ذرات کللوئیدی که باعث کدورت و رنگ آب می شوند به صورت توده هایی به اندازه کافی درشت در می ایند به صورتی که حذف آنها به روش های فیزیکی مانند ته نشینی یا فیلتراسیون با سرعت معقولی انجام پذیر می گردد. ذرات کلوئیدی معمولا در آب بار منفی دارند. بارهای همنام ذرات باعث می شوند که این ذرات تمایلی به مجتمع شدن در کنار یکدیگر را نداشته باشند. در این حالت ذرات پایدار هستند. بنابراین مجتمع کردن این ذرات مستلزم کاهش بار الکتریکی آنهاست. فرایند ناپایدار کردن ذرات در نتیجه درشت شدن ذرات را انعقاد می نامند.
وقتی یک ماده منعقد کننده مانند پلی آلومینیوم کلراید به آب افزوده می شود دامنه نفوذ پتانسیل دافعه ذرات باردار کاهش می یابد. در نتیجه پتانسیل مجموع ذرات تقریبا صفر و حتی اندکی منفی (جاذبه) می گردد. در این حالت برخوردهای نامنظم براونی ناشی از جنبش گرمایی می تواند منجر به برخوردهای موثری گردد که باعث جمع شدن ذرات و ایجاد ذرات درشت تر شود.
مزیت پلی آلومینیوم کلراید نسبت به سایر منعقد کننده ها
در گذشته از سولفات آلومینیوم یا آلوم به عنوان منعقد کننده استفاده می شد. این ماده شیمیایی به علت فراوانی و ارزان بودن به طور گسترده استفاده می شد. اما سولفات آلومینیوم با حل شدن در آب، خاصیت اسیدی قوی پیدا می کند. از آنجا که منعقد کننده ها در PH اسیدی کارکرد مناسبی ندارند باید به آب، آهک اضافه کرد. این موضوع باعث افزایش میزان لجن و رسوبات میشد که برداشت آنها هزینه زیادی در بر داشت.
با در نظر گرفتن هزینه تصفیه لجن ها و تزریق قلیا برای جبران کاهش PH ، مصرف آلوم با ترکیبات جدیدی نظیر پلی الومینیوم کلراید جایگزین گردید. در مقایسه با آلوم، پلی آلومینیوم کلراید با داشتن هیدروکسید آلومینیوم کمتر، توانایی بالاتری در انعقاد کلوئیدها دارد. در نتیجه صرفه اقتصادی بیشتر دارد.
اصولا منعقد کننده ها در شرایطی که کدورت آب بالا باشد عملکرد بهتری دارند. اما پک PAC قادر است آبهای با کدورت پایین را نیز تصفیه کند. از طرفی میزان مصرف پک نسبت به سایر منعقد کننده ها بسیار کمتر است. همچنین پلی آلومینیم کلراید در محدوده دمای وسیعی عملکرد مناسب از خود نشان می دهد. تاثیر پک PAC بر آبهایی که ترکیبات آلی دارند بهتر از سایر منعقد کننده هاست. به همین دلایل پلی آلومینیوم کلراید (PAC تصفیه آب) جایگزین مناسبی برای کلروفریک و سولفات آلومینیوم (آلوم) می باشد.
عوامل موثر بر انعقاد
عوامل زیر بر انعقاد مواد معلق آب موثر هستند
- غلظت کل مواد معلق در آب (کدورت)
- PH آب
- دمای محیط
به طور کلی هر چه کدورت و قلیائیت آب بیشتر باشد فرایند انعقاد راحت تر انجام می شود. به طوری که انعقاد سازی در آب با کدورت پایین و قلیائیت کم بسیار سخت می باشد. زمان لازم برای انعقاد سازی با مقدار TDSنسبت عکس دارد. به عنوان مثال زمان مورد نیاز برای انعقاد ذرات موجود در نمونه فاضلابی بسیار کمتر از زمان انعقاد نمونه آب طبیعی است. برای افزایش قلیائیت معمولا آهک زنی انجام میشود. یون کلسیم بهتر از یون سدیم به انعقاد کمک می کند از اینرو برای افزایش قلیائیت آب، اضافه کردن آهک بهتر از سود است.
به طور کلی دمای پایین آب از انعقادسازی منعقدکننده های معدنی جلوگیری می کند. برای انعقاد بهتر لازم است آب تا حدی گرم باشد. البته پلی الومینیوم کلراید (پک تصفیه آب) و کلروفریک یا کلراید آهن III در محدوده دمایی وسیعی قابل استفاده می باشند.
منعقد کننده های رایج در تصفیه آب
مهمترین مواد منعقد کننده در تصفیه آب صنعتی پلی آلومینیوم کلراید (به دو شکل پک آشامیدنی و پک صنعتی)، کلراید آهن III یا کلروفریک، سولفات آلومینیوم یا آلوم، اکسید منیزیم و آلومینات سدیم هستند. در صنعت تصفیه آب و فاضلاب از مواد کمک منعقد کننده نیز استفاده می شود. این مواد پلی الکترولیت ها هستند که شناخته شده ترین آنها پلی اکریل آمید با نام تجاری PAM است.
