Flockung - Flocculation

IUPAC- Definition
Flockung (in der Polymerwissenschaft) : Wenn ein Sol kolloidal instabil ist (dh die Aggregationsrate ist nicht vernachlässigbar), dann wird die Bildung von Aggregaten als Flockung oder Koagulation bezeichnet.

Agglomeration (außer in der Polymerwissenschaft)
Koagulation (außer in der Polymerwissenschaft)
Flockung (außer in der Polymerwissenschaft)
Kontakt- und Adhäsionsvorgang, bei dem dispergierte Moleküle oder Partikel durch schwache physikalische Wechselwirkungen zusammengehalten werden, was letztendlich zur Phasentrennung durch die Bildung von Niederschlägen größerer als kolloidale Größe.


Anmerkung 1 : Agglomeration ist ein reversibler Prozess. Anmerkung 2 : Die hier vorgeschlagene Definition wird empfohlen, um
Agglomeration von Agglomeration zu unterscheiden .

Anmerkung 3 : Zitat aus Ref.-Nr.
Koagulations-Flockung-Prozess in einer Wasseraufbereitungsanlage

Die Flockung ist im Bereich der Chemie ein Verfahren, bei dem kolloidale Partikel spontan oder durch Zugabe eines Klärungsmittels aus der Suspension in Form von Flocken oder Flocken sedimentieren . Die Wirkung unterscheidet sich von der Fällung dadurch, dass Kolloide vor der Flockung lediglich in Form einer stabilen Dispersion in einer Flüssigkeit suspendiert und nicht wirklich in Lösung gelöst werden .

Koagulation und Flockung sind wichtige Prozesse in der Wasseraufbereitung, wobei die Koagulation darauf abzielt, Partikel durch chemische Wechselwirkungen zwischen dem Koagulans und Kolloiden zu destabilisieren und zu aggregieren, und die Flockung, um die destabilisierten Partikel zu sedimentieren, indem ihre Aggregation zu Flocken bewirkt wird.

Begriffsdefinition

Nach der IUPAC- Definition ist Flockung „ein Prozess des Kontakts und der Adhäsion, bei dem die Partikel einer Dispersion größere Cluster bilden“. Flockung ist gleichbedeutend mit Agglomeration und Koagulation/ Koaleszenz .

Grundsätzlich ist die Koagulation ein Verfahren der Zugabe von Koagulationsmittel, um ein stabilisiertes geladenes Teilchen zu destabilisieren. Flockung ist eine Mischtechnik, die die Agglomeration fördert und das Absetzen von Partikeln unterstützt. Das am häufigsten verwendete Gerinnungsmittel ist Alaun , Al 2 (SO 4 ) 3 • 14 H 2 O.

Die chemische Reaktion beinhaltete:

Al 2 (SO 4 ) 3 • 14 H 2 O → 2 Al(OH) 3 (s) + 6 H + + 3 SO 4 2- + 8 H 2 O

Während der Flockung beschleunigt ein sanftes Mischen die Partikelkollisionsrate, und die destabilisierten Partikel werden weiter aggregiert und in größere Präzipitate verstrickt. Die Flockung wird von mehreren Parametern beeinflusst, darunter Mischgeschwindigkeiten, Mischintensität und Mischzeit. Zur Beschreibung von Flockungsvorgängen wird das Produkt aus Mischintensität und Mischzeit verwendet.

Anwendungen

Oberflächenchemie

In der Kolloidchemie bezeichnet Flockung den Prozess, bei dem feine Partikel zu einer Flocke verklumpt werden. Die Flocken können dann oben in der Flüssigkeit schwimmen (Aufrahmung), sich am Boden der Flüssigkeit absetzen ( Sedimentation ) oder leicht aus der Flüssigkeit gefiltert werden. Das Flockungsverhalten von Bodenkolloiden hängt eng mit der Süßwasserqualität zusammen. Eine hohe Dispergierbarkeit von Bodenkolloiden verursacht nicht nur direkt eine Trübung des umgebenden Wassers, sondern führt auch zu einer Eutrophierung durch die Aufnahme von Nährstoffen in Flüssen und Seen und sogar Booten unter dem Meer.

Physikalische Chemie

Bei Emulsionen beschreibt die Flockung das Zusammenballen einzelner dispergierter Tröpfchen, wobei die einzelnen Tröpfchen ihre Identität nicht verlieren. Die Flockung ist somit der erste Schritt, der zu einer weiteren Alterung der Emulsion führt (Tröpfchenkoaleszenz und letztendliche Trennung der Phasen). Die Flockung wird bei der Mineraldüngung verwendet, kann aber auch bei der Gestaltung der physikalischen Eigenschaften von Lebensmitteln und pharmazeutischen Produkten verwendet werden.

Bauingenieurwesen/Geowissenschaften

Im Bauwesen und in den Geowissenschaften ist Flockung ein Zustand, bei dem Tone, Polymere oder andere kleine geladene Teilchen anhaften und eine zerbrechliche Struktur , eine Flocke, bilden. In dispersen Ton - Aufschlämmungen tritt Flockung nach mechanischer Bewegung aufhört und die dispergierten Tonplättchen aufgrund Anziehungen zwischen negativen und positiven Ladungen Gesicht Randladungen spontan Flocken bilden.

Biologie

Flockung wird in biotechnologischen Anwendungen in Verbindung mit Mikrofiltration eingesetzt , um die Effizienz biologischer Futtermittel zu verbessern. Die Zugabe synthetischer Flockungsmittel zum Bioreaktor kann die durchschnittliche Partikelgröße erhöhen und die Mikrofiltration effizienter machen. Wenn keine Flockungsmittel hinzugefügt werden, bilden sich Kuchen und sammeln sich an, was zu einer geringen Lebensfähigkeit der Zellen führt. Positiv geladene Flockungsmittel wirken besser als negativ geladene, da die Zellen im Allgemeinen negativ geladen sind.

Käseindustrie

Die Ausflockung wird häufig verwendet, um den Fortschritt der Quarkbildung in den Anfangsstadien der Käseherstellung zu messen , um zu bestimmen, wie lange der Quark erstarren muss. Die Reaktion der Beteiligung Lab Mizellen werden durch modellierte Smoluchowski Kinetik . Während der Labung der Milch können die Mizellen sie und ausflocken nähern, einen Prozess, der beinhaltet Hydrolyse von Molekülen und Makropeptide.

Die Flockung wird auch bei der Käseabwasserbehandlung eingesetzt . Drei verschiedene Gerinnungsmittel werden hauptsächlich verwendet:

Brauen

In der Brauindustrie hat Flockung eine andere Bedeutung. Es ist ein sehr wichtiger Prozess bei der Fermentation während der Bierherstellung, bei dem Zellen makroskopische Flocken bilden. Diese Flocken bewirken, dass die Hefe am Ende der Gärung sedimentiert oder an die Spitze einer Gärung steigt. Anschließend kann die Hefe vom oberen ( Ale- Fermentation) oder dem unteren ( Lagergärung ) des Fermenters gesammelt (geerntet) werden, um für die nächste Gärung wiederverwendet zu werden.

Yeast Flockung wird durch die Calcium - Konzentration, die oft im Bereich 50-100ppm primär bestimmt. Calciumsalze können zugesetzt werden, um eine Ausflockung zu bewirken, oder das Verfahren kann umgekehrt werden, indem Calcium entfernt wird, indem Phosphat zugesetzt wird , um unlösliches Calciumphosphat zu bilden , überschüssiges Sulfat zugesetzt wird , um unlösliches Calciumsulfat zu bilden, oder EDTA zugesetzt wird, um die Calciumionen zu chelatisieren . Obwohl sie der Sedimentation in kolloidalen Dispersionen ähnlich erscheint, sind die Mechanismen unterschiedlich.

Wasseraufbereitungsprozess

Flockung und Sedimentation werden in großem Umfang bei der Reinigung von Trinkwasser sowie bei der Abwasserbehandlung , Regenwasserbehandlung und Behandlung von industriellen Abwasserströmen eingesetzt. Typische Aufbereitungsverfahren bestehen aus Rost, Koagulation, Flockung, Sedimentation , Granulatfiltration und Desinfektion.

Glastest

Der Zweck dieses Tests ist die Auswahl von Gerinnungsmitteln (Alaun) und die Abschätzung der optimalen Dosis, die zur Entfernung der im Rohwasser aufgetretenen geladenen Partikel erforderlich ist. Der Jar-Test ist ein Experiment zum Verständnis der Prozesse der Koagulation, Flockung und Sedimentation (AWWA, 2011).

Die Jar-Testvorrichtung besteht aus sechs Batch-Bechern und ist mit einem Paddelmischer für jeden Becher ausgestattet. In der Standardpraxis beinhaltet der Glastest ein schnelles Mischen, gefolgt von einem langsamen Mischen und später dem Sedimentationsprozess.

Deflockulation

Die Entflockung ist das genaue Gegenteil der Flockung, die manchmal auch als Peptisierung bezeichnet wird . Ein typisches Beispiel ist Natriumsilikat (Na 2 SiO 3 ). Üblicherweise können die kolloidalen Partikel in höheren pH- Bereichen zusätzlich zu geringer Ionenstärke von Lösungen und Dominanz einwertiger Metallkationen dispergiert werden. Das Additiv, das verhindert, dass die Kolloide Flocken bilden, wird als Entflockungsmittel bezeichnet. Für die Entflockung durch elektrostatische Barrieren kann die Wirksamkeit eines Entflockungsmittels anhand des Zeta-Potentials gemessen werden . Nach dem Encyclopedic Dictionary of Polymers ist die Entflockung " ein Zustand oder Zustand einer Dispersion eines Feststoffs in einer Flüssigkeit, in dem jedes feste Teilchen unabhängig und nicht mit benachbarten Teilchen verbunden bleibt (ähnlich wie Emulgator ). Eine entflockte Suspension zeigt keine oder eine sehr geringe Ausbeute Wert".

Die Entflockung kann in Kläranlagen ein Problem darstellen, da sie häufig zu Schlammabsetzungsproblemen und einer Verschlechterung der Abwasserqualität führt .

Siehe auch

Verweise

Weiterlesen

  • John Gregory (2006), Partikel im Wasser: Eigenschaften und Prozesse , Taylor & Francis, ISBN  1-58716-085-4
  • John C. Crittenden, R. Rhodes Trussell, David W. Hand, Kerry J. Howe, George Tchobanoglous (2012), MWHs Wasseraufbereitung: Prinzipien und Design, dritte Auflage , John Wiley & Sons, ISBN  978-0-470-40539 -0