Zpracované otázky - CHEMIJE

31. Čiření - chemická podstata, koagulanty, fáze

Čiření je základním technologickým procesem při úpravě povrchových vod na vodu pitnou. Někdy se tohoto postupu užívá i při čištění vod odpadních (průmyslových). Čiření spočívá v dávkování solí hliníku nebo železa do vody, přičemž se tvoří ve vodě téměř nerozpustný hydroxid hlinitý nebo železitý (podle dávkované chemikálie). Částice těchto hydroxidů se shlukují (agregují) do hrubé disperze, Pii čemž do sebe strhávají, případně na svém povrchu adsorbují látky obsažené ve vodě, zejména částice koloidních rozměrů a větší, ale i některé látky rozpuštěné. Hydroxidy a s nimi látky v nich zachycené se oddělí od vody usazováním a filtrací. Proces agregace se nazývá koagulace, zbavení vody agregovaných suspendovaných částí čiření. V praxi se často oba procesy nazývají zkráceně jedním z obou názvů.

Chemická podstata čiřicích procesů

Hydrolýzou solí železa nebo hliníku, dávkovaných do vody v průběhu čiření, vznikají příslušné hydroxidy podle rovnic: Fe3+ + 3 H2O = Fe(OH)3 + 3 H+

Al3+ + 3 H2O = Al(OH)3 + 3 H+

Uvolněné vodíkové ionty reagují s HC03- obsaženými ve vodě: H+ + HCO3− = H2O + CO2

Snížení hodnoty pH v tomto případě není tak výrazné jako v nepřítomnosti HCO3. Čím větší je dávka koagulantu, tím více iontů vznikne, a tím větší koncentrace HCO3- (KNK4,5) bude třeba k jejich neutralizaci. Pokud je koncentrace HCO3- příliš nízká nebo dávky koagulantu příliš vysoké, použije se k neutralizaci uvolněných iontů H+ hydroxid vápenatý: Ca(OH)2 + 2 H+ = 2 H2O + Ca2+

Hydroxid vápenatý váže také CO2 vzniklý dle rovnice: Ca(OH)2 + 2 CO2 = Ca(HCO3)2

Těmito reakcemi se zvyšuje koncentrace Ca ve vodě (tvrdost). Má-li se tomu zabránit použije se místo Ca(OH)2 buď NaOH nebo Na2CO3.

Koagulanty

Síran hlinitý Al2(SO4)3.18H2O.Technický produkt obsahuje cca 4% volné H2SO4, je agresivní vůči betonu a kovům, a proto musí být nádrže pro jeho skladování opatřeny ochrannými povlaky. Skladovací výška má být menší než 2,5 m.

Hlinitan sodný bezvodý Na2Al2O4. Jeho roztok reaguje alkalicky. Užívá se v kombinaci se síranem hlinitým. Hydrolyzuje podle rovnice: AlO2− + 2 H2O = Al(OH)3 + OH−

Polyaluminiumchlorid (PAC), což je částečně neutralizovaný AICl3. Komplexní polymer obsahuje ionty OH-, Cl- a SO42- vázané na hliníkové atomy a tvořící s nimi makromolekulu. Její složení není jednotné, ale závisí na podmínkách přípravy. Použití polyaluminiumchloridu má některé přednosti před síranem hlinitým, poněvadž je sloučeninou, která se při použití hlinité soli teprve tvoří jako mezistupeň koagulace. Optimální dávka je při použití PAC poněkud širší, koagulace probíhá lépe i nižších teplotách a v některých případech lze dosáhnout nižší zbytkové koncentrace Al v čiřené vodě.