Коагуляция золей электролитами

Коагулирующим действием обладают только те ионы, заряд которых противоположен заряду потенциалообразующего иона коллоидной частицы, - так называемые коагулирующие ионы. Для золей с отрицательно заряженными частицами коагулирующими являются катионы, для золей с положительно заряженными частицами – анионы.

При выборе коагулянта для очистки сточных вод необходимо определить в каких случаях, преобладает концентрационная и в каких - нейтрализационная коагуляция.

Установлено, что введение одновалентных коагулирующих ионов в дисперсную систему приводит к относительно слабому снижению заряда частиц, в то время как двух- и трехвалентные способны снизить его в несколько раз. Поэтому коагуляция многовалентными ионами проходит, как правило, по нейтрализационному механизму, а одновалентными - по концентрационному.

Можно выделить ряд эмпирических закономерностей воздействия электролитов на дисперсные системы:

1.Любые электролиты могут вызвать коагуляцию, однако коагулирующее действие зависит от количества введенного электролита. Наименьшая доза электролита, приведшая к коагуляции, является порогом коагуляции. Введенное количество электролита, отнесенное к единице объема, носит название "доза коагулянта" и определяется в мг/дм³. Порог коагуляции определяется по началу помутнения раствора, изменению окраски раствора или по началу образования хлопьев и выделения их в осадок.

2.Коагуляцию может вызвать только тот ион электролита, заряд которого противоположен заряду потенциалопределяющих ионов мицеллы, причем его коагулирующая способность выражается тем сильнее, чем выше заряд. Если принять коагулирующую способность однозарядного иона за единицу, то коагулирующая способность двухзарядных ионов будет на порядок больше, а трехзарядных - на два порядка.

3.Поскольку образование ДЭС коллоидных систем связано с адсорбцией ионов, коагулирующая способность последних зависит от их адсорбируемости. Установлено, что коагулирующее действие ионов возрастает с увеличением адсорбируемости; снижение заряда частиц золя тем сильнее, чем меньше концентрация электролита, при которой достигается требуемая степень адсорбции коагулирующих ионов.

Некоторые органические однозарядные ионы обладают более сильным коагулирующимдействием, чем двухзарядные ионы, это объясняется тем, что объемные органические ионы обладают более сильной специфической адсорбируемостью и легче входят во внутреннюю часть двойного электрического слоя. В ряду органических ионов коагулирующее действие возрастает с повышением адсорбционной способности.

4. В ряду неорганических ионов одинаковой зарядности их коагулирующая активность возрастает с уменьшением гидратации (чем больше радиус иона, тем меньше гидратация). Сравнительную степень гидратации можно определить, используя лиотропные ряды:

Возрастание коагулирующей активности Возрастание коагулирующей активности

Li⁺ Na⁺ K⁺ Rb⁺ Cl^- Br^- I^- CNS^-

Возрастание степени гидратации Возрастание степени гидратации

5. Минимальная величина ζ -потенциала, при которой начинается коагуляция, составляет 30 мВ. Это критическое значение ζ -потенциала для большинства дисперсных систем.

6. На коагулирующую способность влияют не только свойства коагулирующего, но и сопутствующего иона, т. е. иона, заряженного одноименно с частицами дисперсной фазы. Это объясняют адсорбцией сопутствующих ионов на поверхности частиц, межионными взаимодействиями или взаимодействием сопутствующих ионов с молекулами дисперсионной среды.

При коагуляции гидрозоля Аl(ОН)₃ хлорид–ионами с разными сопутствующими катионами выявлен следующий лиотропный ряд:

NH₄Cl > KCl > NaCl.

7. В осадках, получаемых при коагуляции электролитами, всегда присутствуют ионы,вызвавшие ее.

Одним из вариантов коагуляции электролитами является гетерокоагуляция – взаимная коагуляция разнородных дисперсных систем.

Гетерокоагуляция широко используется в процессах водоподготовки и очистки сточных вод.