Tratamento da Água e O Papel do Potencial do Zeta no Tratamento da Água Controle de Processos. Dados do Fornecedor por Malvern

Assuntos Cobertos

Fundo
     Tamanho e Sedimentação de Partícula
     A Importância das Forças De Superfície
Potencial do Zeta
     Potencial, Sedimentação e Flutuação do Zeta
     Processos do Potencial e de Flutuação do Zeta
     Potencial e Filtragem do Zeta
Conclusões
     Comentários Finais
     Melhorando a Aceitação do Potencial do Zeta como uma Técnica da Análise
     Outras Melhorias na Caracterização da Água
     Vista Para A Frente

Fundo

Os processos Físicos tais como a sedimentação, a flutuação e a filtragem permanecem no centro da maioria de comboios do processo para o tratamento da água e as águas residuais fluem. Todos estes processos dependem dos princípios que relacionam o tamanho, a densidade e a carga das partículas a ser removidas.

Tamanho e Sedimentação de Partícula

A importância relativa da carga da partícula na eficiência do processo é determinada fortemente pelo tamanho das partículas sob a investigação. Uma Vez Que as partículas alcançam um determinado tamanho, sua massa causa uma taxa de sedimentação devido à gravidade que é suficientemente grande aumentar todos os efeitos devido à química de superfície das partículas.

A Importância das Forças De Superfície

Contudo, dentro da escala dos tamanhos encontrados normalmente dentro dos processos da água e das águas residuais (< µm 1000), as forças de superfície jogam um papel vital em controlar as características da remoção do sistema.

Potencial do Zeta

A carga de superfície, ou mais importante o potencial do zeta (æ), estão determinados medindo a velocidade de partícula induzida quando uma diferença potencial é aplicada através de um contendo células capilar a amostra (Zetasizer, Instrumentos Ltd. de Malvern).

O potencial do Zeta é sabido ser um factor chave em compreender o desempenho de processos físicos tais como a floculação e a sedimentação.

Potencial, Sedimentação e Flutuação do Zeta

O potencial do Zeta afecta o tamanho e a densidade das floculação formadas. Aumentos na floculação mais rápida da causa da densidade.

Os Baixos potenciais do zeta reduzem as interacções electrostáticas entre partículas permitindo que as partículas aproximem-se pròxima e daqui produzam-se umas floculação mais compactas. Figura 1 mostra a turbidez residual após a sedimentação de uma água crua baixa da turbidez coagulada, muito colorida. A Baixa e turbidez estável da efluência é observada através de uma escala potencial do zeta operacional entre +3mV e - 22mV. Nos potenciais do zeta mais negativos de -22 milivolt, a turbidez da efluência aumenta agudamente enquanto as partículas suspendidas se tornam estabilizado eficazmente na água devido à repulsa mútua. O tamanho deste indicador operacional pode ser aumentado mudando os coagulantes como visto em Figura 1 onde um material mais alto da densidade de carga produz um indicador operacional muito mais largo em potenciais positivos do zeta.

Figura 1. turbidez Final contra o potencial do zeta durante a sedimentação da matéria orgânica natural coagulada com um baixo coagulante da densidade de carga (círculos abertos) e um coagulante alto da densidade de carga (círculos enchidos).

Processos do Potencial e de Flutuação do Zeta

Os processos de Flutuação igualmente funcionam devido às diferenças da densidade mas à esta vez devido às densidades reduzidas geradas anexando bolhas de ar à fase contínua. Em tais operações de unidade a importância do potencial do zeta relaciona-se à capacidade das bolhas e da partícula para aderir e permanecer anexada. Observou-se que o processo está conduzido pelos potenciais combinados do zeta das partículas e das bolhas, embora em muitos casos a medida apenas da fase contínua fosse suficiente. Figura 2 mostra o impacto do produto de potenciais do zeta da partícula e da bolha durante a flutuação de uma água altamente turvo coagulada. Um relacionamento claro existe demonstrando que um mais baixo resultado de potenciais do zeta em umas eficiências mais altas da remoção. A eficiência reduz-se como o produto dos potenciais do zeta aumenta, indicando isso se uma ou outra superfície é altamente carregado, a seguir a eficiência do processo estará reduzida. O Exame das curvas da eficiência da categoria geradas durante o trabalho revela que a perda no desempenho do tratamento ocorre inicialmente nas escalas menores do tamanho como esperado devido ao domínio crescente de efeitos da carga nestes tamanhos menores.

Figura 2. remoção da Turbidez contra o potencial do zeta durante a flutuação de uma água alta da turbidez.

Potencial e Filtragem do Zeta

Os processos de Filtragem funcionam pelo acessório das partículas sobre às grões dos media dos materiais tais como a areia e a antracite. O papel do potencial do zeta aqui consiste em determinar a capacidade das partículas para ser capturado. Em princípio este é o mesmo que para a flutuação salvo que, em comparação com as bolhas, as superfícies dos media são afectadas menos por mudanças na química. Figura 3 demonstra um relacionamento similar Para Figurar 1, onde um indicador potencial do zeta operacional existe dentro de que concentração da partícula na efluência é baixo e estável. Uma concentração estável da efluência é dependente dos parâmetros padrão da filtragem tais como a taxa de tamanho e de filtragem de media visto que o indicador potencial do zeta operacional é não afectado por variáveis operacionais e é determinado pela química do sistema com os parâmetros tais como o tipo e o pH do coagulante.

A Figura 3. turbidez Final contra o potencial do zeta durante a filtragem da profundidade da turbidez do alto e baixo molha.

Conclusões

A imagem total indica que a existência dos indicadores operacionais do potencial do zeta dentro de que as eficiências do tratamento são altas e as concentrações da partícula na efluência são baixas. Dentro destes indicadores, o processo tem o independente eficazmente tornado do potencial do zeta enquanto outros factores se transformam limitação do desempenho. Interessante muitos comboios do processo na indústria de água parecem operar-se em potenciais do zeta (- 15< æ <-10mV) perto da borda dos indicadores operacionais observados que fazem os suscetíveis às pequenas alterações em condições da entrada.

Comentários Finais

A aplicação do potencial do zeta para o diagnóstico e do controle da água e dos processos do tratamento de águas residuais não é nova. Os Artigos de investigação mencionados regularmente neste assunto datam décadas e de facto a maioria da compreensão básica de como o desempenho dos controles do potencial do zeta permanece similar 2 aquelas investigações adiantadas. As Primeiras obras foram limitadas pela dificuldade da medida própria e pela confiança do equipamento. Isto tendido a restringir o trabalho às séries de dados pequenas que eram inoportunas para a investigação de sistemas de tratamento reais, e limitou as experiências aos ambientes idealizados.

Melhorando a Aceitação do Potencial do Zeta como uma Técnica da Análise

A disponibilidade de métodos e de melhorias modernos na confiança e o vigor das técnicas de medição revigoraram a aplicação do potencial do zeta no diagnóstico e na operação de processos físicos. O uso regular do potencial do zeta como um parâmetro tornou-se mais praticável, especialmente como melhorias no vigor físico do meio da tecnologia que um sistema pode ser tomado no local quando necessário.

Outras Melhorias na Caracterização da Água

As Melhorias em áreas analíticas associadas foram feitas igualmente, permitindo uma caracterização muito mais extensiva das águas envolvidas. O desafio actual é compreender que controles o tamanho do indicador potencial do zeta operacional e então como pode ser manipulado para melhorar o vigor do desempenho. Isto pode exigir mudanças à química da água ou certamente dos processos físicos eles mesmos.

Vista Para A Frente

Esta é uma estadia emocionante para o assunto que permite verdadeiramente nos de abordar com confiança águas reais e fábricas de tratamento reais, e fornece a plataforma necessária para a evolução de processos físicos para a água e de tratamento de águas residuais baseado na ciência fundamental.

Source: “O Papel do Potencial do Zeta no Tratamento da Água Controle de Processos”, Nota de Aplicação por Instrumentos de Malvern.

Para obter mais informações sobre desta fonte visite por favor Instrumentos Ltd de Malvern (REINO UNIDO) ou Instrumentos de Malvern (EUA).

Date Added: May 12, 2005 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 01:43

Comments
  1. Tony Canaris Tony Canaris United States says:

    We used ferric sulfate with Ph of 8 to 8.2 along with aluminum haydroxide  coagulant aid of what ration I don't recall. We get floc formed but it doesn't settle and it carries over to filter influent. We have two rapid mixers where chemicals enter, and very slow flocculation process in 4 compartment floc rectangular cells that go through a sequence and out to open sediment basin. Does weight and density be the problem?

    • Ana Morfesis Ana Morfesis United States says:

      Primary coagulants such as ferric sulfate and alum neutralize the electrical charges of particles and contaminants in water in order to cause the particles to clump together.
        
      Additional coagulant aids; such as cationic polymers, calcium hydroxide, calcium oxide, etc. can be used to add density to slow-settling flocs and add toughness to the flocs so that they will not break up during the mixing and settling processes.  

      The velocity of a sedimenting particle is derived from Stokes’ law.
      dx/dt = 2a^2 (Dp-D) g / 9V
      where, a = particle radius, Dp = density of particle, D = density of liquid,
      g = acceleration due to gravity, V = viscosity of the medium

      Therefore, sedimentation rate is proportional to particle radius squared and particle density.

      Primary coagulants are always used in the coagulation/flocculation process.  Coagulant aids, are not always required but can be used to add density to the floc particles, reducing flocculation time.

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