انعقاد با هیدرولیز نمک های فلزی

نمک های هیدرولیز فلزات بر پایه آلومینیوم یا آهن به طور گسترده ای به عنوان منعقد کننده در تصفیه آب استفاده می شود. آلوم یا سولفات آلومینیوم از زمان های قدیم برای تصفیه آب استفاده می شده است و اولین بار توسط پلینی (تقریباً 77 پس از میلاد) ذکر شده است. گزارش تاریخی جالبی توسط کوهن و هانا [1] ارائه شده است. ^{منعقد کننده های هیدرولیز به طور معمول از اوایل قرن بیستم} استفاده می شوند و نقش حیاتی در حذف بسیاری از ناخالصی ها از آب های آلوده ایفا می کنند. این ناخالصی ها شامل ذرات غیر آلی مانند خاک رس، میکروب های بیماری زا و مواد آلی طبیعی محلول هستند. متداول ترین افزودنی ها عبارتند از: سولفات آلومینیوم (که عموماً به نام آلوم شناخته می شود)، کلرید آهن و سولفات آهن. سایر محصولات مبتنی بر فلزات پیش هیدرولیز شده نیز در حال حاضر به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند، از جمله طیف وسیعی از مواد به نام پلی آلومینیوم کلرید.

تقریباً تمام ناخالصی‌های کلوئیدی آب دارای بار منفی هستند و از این رو ممکن است در نتیجه دافعه الکتریکی پایدار باشند. بی‌ثباتی را می‌توان در امتداد خطوط DLVO، یا با افزودن مقادیر نسبتاً زیادی نمک یا مقادیر کوچک‌تری از کاتیون‌ها که به طور خاص با کلوئیدهای منفی برهم‌کنش می‌کنند و بار آن‌ها را خنثی می‌کنند، به دست آورد. کاتیون های با بار بالا مانند Al ^{3 +} و Fe ^{3 +} باید در این زمینه موثر باشند. با این حال، در محدوده نرمال مقادیر pH در آب‌های طبیعی (مثلاً 5-8)، این کاتیون‌های ساده در غلظت‌های قابل‌توجهی یافت نمی‌شوند، در نتیجه هیدرولیز، که می‌تواند طیف وسیعی از محصولات را ایجاد کند. بسیاری از محصولات هیدرولیز کاتیونی هستند و اینها می توانند به شدت با کلوئیدهای منفی برهمکنش داشته باشند و در شرایط صحیح دوز و pH باعث بی ثباتی و انعقاد شوند. دوز اضافی می تواند باعث برگشت بار و تثبیت مجدد کلوئیدها شود.

در حدود pH خنثی، هر دو Al(III) و Fe(III) حلالیت محدودی دارند، به دلیل رسوب یک هیدروکسید آمورف، که می تواند نقش بسیار مهمی در فرآیندهای عملی انعقاد و لخته سازی داشته باشد. ذرات رسوبی با بار مثبت ممکن است روی ذرات ناخالصی رسوب کنند (هتروکاگولاسیون)، که دوباره امکان خنثی سازی و بی ثباتی بار را می دهد. یک احتمال دیگر این است که بارش سطحی هیدروکسید ممکن است رخ دهد، با عواقب مشابه. مهمتر از آن در عمل، رسوب هیدروکسید منجر به امکان لخته سازی جاروب می شود ، که در آن ذرات ناخالصی در رسوب در حال رشد گیر می کنند و بنابراین به طور موثر حذف می شوند.

این افزودنی‌ها همچنین می‌توانند مواد آلی محلول طبیعی (NOM) را از طریق خنثی‌سازی بار برای ایجاد اشکال نامحلول و یا با جذب روی هیدروکسید فلز رسوب‌شده حذف کنند.

علاوه بر نمک های هیدرولیز ساده، طیف وسیعی از منعقد کننده های تجاری پیش هیدرولیز شده موجود است. اینها حاوی محصولات هیدرولیز کاتیونی هستند و اغلب مؤثرتر از نمکهای آلومینیوم یا آهن هستند.

اگرچه اصول گسترده عمل این منعقد کننده ها به خوبی درک شده است، اما هنوز برخی ابهامات در مورد ماهیت گونه فعال، نقش سایر نمک ها، به ویژه آنیون ها، در آب و ماهیت سنگدانه های تشکیل شده وجود دارد. نحوه عملکرد عوامل پیش هیدرولیز شده هنوز به طور کامل شناخته نشده است. مروری بر وضعیت فعلی دانش، با چند نمونه از نتایج تجربی اخیر در سیستم‌های مدل ارائه خواهد شد.