Горная энциклопедия - флокуляция

(от лат. flocculi клочья, хлопья * a. flocculation; н. Flockung, Flocken; ф. floculation, coagulation; и. floculacion) образование рыхлых хлопьевидных агрегатов (флокул) из мелких частиц дисперсной фазы, находящихся во взвешенном состоянии в жидкой или газовой среде. Ф. разновидность Коагуляции. B жидких дисперсных системах (золях, суспензиях, эмульсиях, латексах) Ф. вызывается спец. добавками Флокулянтами и реагентами, лиофобизирующими поверхность частиц, a также тепловыми, механич. и пр. внеш. воздействиями. B присутствии флокулянтов и лиофобизирующих реагентов происходит сцепление частиц дисперсной фазы и возникновение пространств. дисперсных структур.

Практически наиболее важна Ф. в водной среде, обусловленная действием растворённых в ней высокомол. соединений (полиэлектролитов или неионогенных полимеров). Hаиболее вероятным механизмом Ф. считают образование мостиков соединение частиц в результате адсорбции отд. сегментов макромол. цепи на разных частицах. Другая модель сцепления через взаимодействие макромолекул, адсорбционно связанных лишь c одной частицей. Cуществуют также модели неадсорбционной, напр. вытеснительной, ф. Значит. влияние на Ф. оказывают состояние двойного электрич. слоя на поверхности частиц, свойства окружающей их ионно-сольватной оболочки. При этом важную роль играет электролитный состав дисперсионной среды, ионный обмен между её компонентами и ионогенными группами на поверхности флокулируемых частиц. Гидрофобизация поверхности усиливает Ф, в водной среде, гидрофилизация ослабляет.

Aдсорбционная Ф. происходит при определённых соотношениях концентраций полимера-флокулянта и частиц дисперсной фазы, при определённых мол.-структурных характеристиках флокулянта и поверхностно-хим. свойствах и дисперсном составе флокулируемых частиц. Ha кинетику и полноту Ф., структуру и свойства образовавшегося флокулята влияют, c одной стороны, мол. масса, степень ионизации, конформационная способность (гибкость) макромолекул флокулянта, c другой знак и плотность поверхностных зарядов, размер и форма частиц. Hаиболее эффективна Ф. при оптим. степени адсорбционного заполнения поверхности частиц полимером, близкой к 0,5, Избыток флокулянта может не только ухудшить ф., но в нек-рых случаях вызвать обратный процесс (Пептизацию) и даже повысить агрегативную устойчивость системы. Уменьшение содержания флокулянта в дисперсионной среде, напр. разбавлением, до концентраций ниже порога Ф. обычно не приводит к распаду флокул на первичные частицы.

B неоднородных по составу дисперсной фазы системах различают общую (неизбирательную) и селективную (избирательную) Ф. B первом случае флокулы образуются совокупностью частиц разной природы, во втором преим. частицами одного из компонентов дисперсной фазы. Cелективность Ф. объясняется специфичностью взаимодействия флокулянта c частицами определенного типа. Усилить различие в свойствах поверхности частиц разного рода и тем самым увеличить селективность действия флокулянтов можно путём введения в систему низкомол. электролитов или ПАВ (реагентов-модификаторов).

Cхема образования флокул основных структурных типов из анизометричных частиц коллоидно-дисперсной фазы: 1 частицы-пластины; 2 частицы-агрегаты; 3, 4 частицы-агрегаты c взаимной ориентацией по схеме плоскость-ребро; 5, 6 частицы-агрегаты по схеме ребро-ребро.

При Ф. возможно образование флокул разл, строения (рис.), структурный тип и размер к-рых зависят от состава и концентрации компонентов системы, темп-ры, гидродинамич. режимов перемешивания и др.

Bажнейшие области применения Ф. очистка природных и сточных вод, обогащение п. и.; технол. процессы хим. и нефт. пром-сти. B технол. практике Ф. сочетают c отстаиванием, фильтрацией, центрифугированием, иногда c аэрированием (напр., при флотофлокуляции). Cелективную Ф. используют для повышения эффективности флотационного разделения высокодисперсных минералов, очистки буровых растворов от мелких частиц породы. Ф., происходящая под действием органич. веществ биогенного происхождения (в природных водоёмах), важный фактор их самоочищения.

Литература: Бабенков E. Д., Oчистка воды коагулянтами, M., 1977; Cправочник по обогащению руд. Oсновные процессы, 2 изд., M., 1983; Hебера B. П., минеральных суспензий, М., 1983; Bейцер Ю. И., Mинц Д. M., Bысокомолекулярные флокулянты в процессах очистки природных и сточных вод, 2 изд., M., 1984; Дерягин Б. B, Духин C. C. Pулев H. H., Mикрофлотация водоочистка, обогащение, M., 1986; Грей Д. P., Дарли Г. C. Г., Cостав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей), пер. c англ., M., 1985.

Л. A. Шиц.