Флокуляция

Коагуляция и флокуляция

ФЛОКУЛЯЦИЯ (от лат. flocculi — клочья, хлопья * а. flocculation; н. Flockung, Flocken; ф. floculation, соagulation; и. floculacion) — образование рыхлых хлопьевидных агрегатов (флокул) из мелких частиц дисперсной фазы, находящихся во взвешенном состоянии в жидкой или газовой среде. Флокуляция — разновидность коагуляции. В жидких дисперсных системах (золях, суспензиях, эмульсиях, латексах) флокуляция вызывается специальными добавками — флокулянтами и реагентами, лиофобизирующими поверхность частиц, а также тепловыми, механическими и прочими внешними воздействиями. В присутствии флокулянтов и лиофобизирующих реагентов происходит сцепление частиц дисперсной фазы и возникновение пространственных дисперсных структур.

Флокуляция воды

Практически наиболее важна флокуляция в водной среде, обусловленная действием растворённых в ней высокомолекулярных соединений (полиэлектролитов или неионогенных полимеров). Наиболее вероятным механизмом флокуляции считают образование мостиков — соединение частиц в результате адсорбции отдельных сегментов макромолекулярной цепи на разных частицах. Другая модель сцепления - через взаимодействие макромолекул, адсорбционно связанных лишь с одной частицей. Существуют также модели неадсорбционной, например вытеснительной, флокуляции. Значительное влияние на флокуляцию оказывает состояние двойного электрического 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 флокуляцию в водной среде, гидрофилизация — ослабляет.

Процесс флокуляции

Адсорбционная флокуляция происходит при определённых соотношениях концентраций полимера-флокулянта и частиц дисперсной фазы, при определённых молекулярно-структурных характеристиках флокулянта и поверхностно-химических свойствах и дисперсном составе флокулируемых частиц. На кинетику и полноту флокуляции, структуру и свойства образовавшегося флокулята влияют, с одной стороны, молекулярная масса, степень ионизации, конформационная способность (гибкость) макромолекул флокулянта, с другой - знак и плотность поверхностных зарядов, размер и форма частиц. Наиболее эффективна флокуляция при оптимальной степени адсорбционного заполнения поверхности частиц полимером, близкой к 0,5, Избыток флокулянта может не только ухудшить флокуляцию, но в некоторых случаях вызвать обратный процесс (пептизацию) и даже повысить агрегативную устойчивость системы. Уменьшение содержания флокулянта в дисперсионной среде, например разбавлением, до концентраций ниже порога флокуляции обычно не приводит к распаду флокул на первичные частицы.

Характеристики флокулянтов

В неоднородных по состаисперсной фазы системах различают:

• общую (неизбирательную);
• селективную (избирательную) флокуляцию.

В первом случае флокулы образуются совокупностью частиц разной природы, во втором - преимущественно частицами одного из компонентов дисперсной фазы. Селективность флокуляции объясняется специфичностью взаимодействия флокулянта с частицами определенного типа. Усилить различие в свойствах поверхности частиц разного рода и тем самым увеличить селективность действия флокулянтов можно путём введения в систему низкомолекулярных электролитов или ПАВ (реагентов-модификаторов).