Ultradźwiękowe wspomaganie chlorku żelazowego w koagulacji domieszek wody

• Autorzy: Bień J. , Stępniak L. , Szparkowska I.

Warianty tytułu

EN

Ultrasound aid in water additions coagulation with ferric chloride

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Skuteczność ultradźwięków we wspomaganiu koagulacji domieszek badanej wody naturalnej analizowano na podstawie zmiany trzech wskaźników fizyczno-chemicznych, tj.: mętności, barwy i dodatkowo utlenialności. Oznaczenia te wykonywano przed i po procesie koagulacji, w układach z nadźwiękawianiem i dla porównania bez udziału ultradźwięków. W badaniach wykorzystano naturalną wodę rzeczną, co dało możliwość prowadzenia doświadczeń przy zróżnicowanej mętności (M0 = 34-49 mgSiO2/dm3) oraz barwie (B0 = 32-38 mgPt/dm3). Przed każdym badaniem wodę poddawano odstaniu w celu sedymentacji cząstek łatwo opadających. W procesie koagulacji stosowano techniczny chlorek żelazowy w postaci uwodnionej FeCl3 * 6H2O. Do uzdatnianej wody dodawane były zróżnicowane dawki koagulantu. Dawki te były zmniejszane w stosunku do optymalnych dla badanej wody, tak aby możliwa była ocena działania ultradźwięków. Proces koagulacji odbywał się przy dobranych na podstawie wstępnych badań wartościach pH. Badania te obejmowały optymalny zakres wskaźnika pH dla koagulacji chlorkiem żelazowym. Eksperymenty związane z badaną skojarzoną metodą koagulacji, tj. ultradźwięki w połączeniu z chlorkiem żelazowym, realizowano według wybranego układu technologicznego. Zgodnie z nim, po zastosowaniu ultradźwięków do próbek wody dodawano koagulantu, po czym następowały operacje szybkiego i wolnego mieszania (1 i 30 minut) oraz sedymentacja (60 minut). Nadźwiękawianie prowadzono w czasie t = 5 min i przy amplitudzie A = 8 žm (stała częstotliwość drgań f = 22 kHz). Przedstawione w pracy wyniki badań wskazują, iż istnieje możliwość ultradźwiękowego wspomagania procesu koagulacji prowadzonego chlorkiem żelazowym. Najlepsze efekty uzyskano dla dawki 40 mg/dm3 i przy pH = 6,0, kiedy wzrost skuteczności zmniejszania mętności wody wynosił 33,4%, a barwy 13,1%, w stosunku do układu bez ultradźwięków. Wiązało się to z jednoczesnym obniżeniem utlenialności o 11,9%. Zbadano również, że niezależnie od wartości wskaźnika pH, przy którym prowadzono proces koagulacji, ultradźwięki z chlorkiem żelazowym zasadniczo lepiej współdziałały w obniżaniu mętności niż barwy wody.

EN

The subject of the paper is evaluation of possibility of application of ultrasonic field to support the classical coagulation process conducted with selected coagulant - ferric chloride. Up to now this effect was investigated for aluminium sulfate and for modified (polimerized) coagulant WAC HB. In the both cases the intensive influence of ultrasounds was confirmed. Beneficial action of this agent is connected with decrease of investigated coagulants doses, which are used in the water treatment. However, it was observed that ultrasound effect on chemical coagulation could be various. For example, ultrasounds didn't aid aluminium sulfate action in the water colour decrease. To the further investigations the ferric chloride was chosen as the one of ferric coagulant quite often applied in the water treatment technology. In the experiments the natural river water was used. The tests were led for different turbidity (M0 = 34-49 mgSiO2/dm3) and colour (B0 = 32-38 mgPt/dm3). Before each experiment the samples of water were clarified for the sedimentation of free settling particles. In the coagulation process the technical ferric chloride in the hydrated form FeCl3 * 6H2O was used. To the treated water different doses of coagulant were added. These doses were reduced in comparison to the optimal doses for tested water, so the evaluation of ultrasound action was possible. Coagulation process was conducted for the values of pH exactly determined, after preliminary investigations. The experimental part connected with associated coagulation method (that means ultrasounds with ferric chloride) was realized by using selected technological system. In this system, after sonification of water samples, the coagulant was dosed and the next operations of fast and slow mixing (1 and 30 minutes) and sedimentation (60 minutes) for clarification were followed. Sonification was conducted for 5-minutes' exposure time, with vibration amplitude 8 žm and the constant frequency of acoustic vibration 22 kHz. Efficiency of ultrasounds in aided coagulation of water additions in the samples of natural water was analysed on the base of three physico-chemical indicators changes: turbidity, colour and additionally chemical oxygen demand. These determinations before and after coagulation were carried out in the both systems with sonification and without sonification for comparison. Results presented in the paper indicate that ultrasounds may aid coagulation process conducted with ferric chloride. The best results were obtained for the dose of 40 mg/dm3 and pH equal 6.0, when the increase of efficiency of turbidity removal was 33.4% and for water colour 13.1%, in relation to the system without sonification. It was connected with simultaneous oxygen consumption decrease of 11.9%. It was also stated that ultrasounds better co-operated with ferric chloride in turbidity elimination from water than colour. Considering the theoretical basis of ultrasounds action, the coagulation efficiency increase may result from both ultrasonic field coagulation and sonochemical reactions. Water oxygen consumption decrease after coagulation indicates that sonochemical reactions of oxydation predominate in the observed effect.

Słowa kluczowe

PL

koagulacja; oczyszczanie wody; ultradźwięki; chlorek żelaza

EN

natural water treatment; ultrasounds; ferric chloride; coagulation

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2001
• Tom: T. 4, nr 3-4
• Strony: 393--402
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bień J.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Środowiska, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

autor

Stępniak L.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Środowiska, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

autor

Szparkowska I.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Środowiska, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Singh В., Singh R., Investigation on the effect of ultrasonic pretreatment on selective separation of iron values from iron ore tailings by flocculation, Separation Science and Technology 1997, 5, 993-1002.
• [2] Bień J., Stępniak L., Dawid M., Wstępne badania nad możliwością zastosowania ultradźwięków do uzdatniania wody metodą koagulacji, Mat. Konf. nt. Mikrozanieczyszczenia w środowisku człowieka, Politechnika Częstochowska, Częstochowa 1999, 166-171.
• [3] Śliwiński, Ultradźwięki i ich zastosowanie, WNT, Warszawa 1993.
• [4] Bień J., Stępniak L., Ocena możliwości zastosowania ultradźwięków do wspomagania koagulacji domieszek wody, Ochrona Środowiska 2000, 3(78).
• [5] Bień J., Stępniak L., Kowalczyk M., Ultradźwiękowe wspomaganie koagulantu WACHB w usuwaniu barwy i mętności, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2001, 4, 1.