Was ist polymere Flockungsmittel?
Polymere Flockungsmittel sind polymere Wirkstoffe, die die Oberflächenladung von in Wasser suspendierten Partikeln neutralisieren und die Partikel zum Ausflocken bringen.
Sie werden hauptsächlich zur Koagulation und Ausfällung von Schwebeteilchen verwendet, die Verschmutzungen im Abwasser verursachen. Die durch polymere Flockungsmittel ausgefällten Sedimente können vom Wasser getrennt und durch Entwässerung oder Filtration behandelt werden.
Polymere Flockungsmittel können anionisch, kationisch, nichtionisch oder amphoter sein, je nach der Oberflächenladung der zu flockenden Partikel. Sie sind in Pulver- und Emulsionsform erhältlich, wobei Pulverformen einfacher zu handhaben sind, Emulsionen sich jedoch besser in Wasser auflösen lassen.
Anwendungen von polymeren Flockungsmitteln
Polymere Flockungsmittel werden zur Eindickung und Volumenreduzierung (Volumenverringerung) von Schlämmen in der Industrie, z. B. bei den folgenden Anwendungen, und bei der Erzaufbereitung eingesetzt.
- Anionische Flockungshilfsmittel
Werden häufig in Industrien eingesetzt, die mit anorganischen Stoffen umgehen, wie z. B. in der Metallindustrie, im Bauwesen, im Bergbau, in der Keramikindustrie, in der Zellstoff- und Papierindustrie, in der chemischen Industrie und in der Lebensmittelindustrie. - Kationische Flockungshilfsmittel
Industrien, die mit organischen Stoffen umgehen, z. B. menschliche Abfälle, Abwässer, Papiermasse, Lebensmittel usw. Werden häufig in Industrien eingesetzt, die mit organischen Stoffen wie menschlichen Abfällen, Abwasser, Papierbrei, Lebensmitteln usw. umgehen. - Nichtionische Flockungsmittel
Werden für saure Abwässer verwendet. - Amphotere Flockungshilfsmittel
Werden verwendet, wenn kationische Flockungsmittel unzureichend sind.
Polymere Flockungsmittel werden nicht für die Wasseraufbereitung verwendet. Rückstände von polymeren Flockungsmitteln können eine organische Verunreinigung von Ionenaustausch- und Umkehrosmoseanlagen verursachen.
Funktionsweise der polymeren Flockungsmittel
Der Mechanismus, durch den polymere Flockungsmittel die Flockung und Ausfällung bewirken, ist folgender:
- Gerinnung
Zunächst wird ein anorganisches Koagulationsmittel (z. B. Polyaluminiumchlorid (PAC), Eisensulfat usw.), das eine den Partikeln im Wasser entgegengesetzte Ladung aufweist, zugeführt, um die Oberflächenelektrisierung der Schwebeteilchen zu neutralisieren. Die in diesem Stadium gebildete Masse, d. h. die Feinflocke, wird als Grundflocke bezeichnet. - Flockung
Dem Wasser, in dem sich die Grundflocke gebildet hat, wird ein polymeres Flockungsmittel zugesetzt. Die aktiven Gruppen (z. B. die Polyacrylamidstruktur) des polymeren Flockungsmittels treten mit den kleinen Flocken in Wechselwirkung, wodurch die kleinen Flocken adsorbiert und vernetzt werden, als ob sie sich im Polymer verfangen hätten, und zu groben Flocken anwachsen.
Bei der Fällung muss darauf geachtet werden, dass der pH-Wert eingestellt wird. Der Grund dafür ist, dass die Ausfällung ohne eine geeignete pH-Umgebung nicht stattfinden kann und die Gefahr besteht, dass sich die Flocken nach der Ausfällung wieder auflösen. Wird außerdem mehr polymere Flockungsmittel als erforderlich zugegeben, so wird die Adsorption an das polymere Flockungsmittel vorweggenommen, was zu einer unzureichenden Vernetzung führt und die Koagulation erschwert.
Der geeignete pH-Wert für jedes Flockungsmittel ist wie folgt:
- Anionische Flockungsmittel: pH 7-12
- Kationische Flockungsmittel: pH 4-8
- Nichtionische Flockungsmittel: pH 4-8
Arten von polymeren Flockungsmitteln
Polymere Flockungsmittel lassen sich nach ihrer Ionizität und Form einteilen.
1. Ionische Eigenschaften
Wie bereits erwähnt, können polymere Flockungsmittel je nach der Ladung, die sie tragen, anionisch (Anionen), kationisch (Kationen), nichtionisch (Nichtionen) oder amphoter sein. Anionische und nichtionische Typen werden hauptsächlich zur Vernetzung von Partikeln, die durch anorganische und organische Koagulanzien eine basische Flocke gebildet haben, und zur Grobflocke verwendet. Kationische polymere Flockungsmittel werden häufig zur Entwässerung von biologischem Klärschlamm verwendet.
2. Form
Polymere Flockungsmittel werden in fester Pulverform und als Emulsionsprodukte vertrieben. Pulverförmige Produkte sind für den Transport und die Lagerung leichter zu handhaben, doch ist bei ihrer Verwendung wegen ihrer geringen Löslichkeit Vorsicht geboten. In der Regel wird das Pulver in kleinen Mengen in Wasser gegeben und gerührt. Wird eine große Menge auf einmal zugegeben, quillt nur die Oberfläche auf und die ungelösten Teilchen können aneinander haften und eine große Masse bilden.
Auch die Auflösung selbst dauert länger als bei einer Emulsion und man muss eine Weile mit dem Rühren warten. Außerdem nimmt die Pulverform Feuchtigkeit auf und darf nicht in Wasser gelagert werden. Aus diesem Grund ist es sinnvoller, Emulsionsprodukte zu verwenden, wenn polymere Flockungsmittel im Freien gelagert werden.
Emulsionsprodukte lassen sich leichter auflösen als Pulverprodukte und lösen sich relativ schnell auf. Es ist jedoch zu beachten, dass es weniger Typen als Pulver gibt und sie möglicherweise nicht für spezielle Rohwässer geeignet sind.
Auswahl eines geeigneten polymeren Flockungsmittels
Um das am besten geeignete polymere Flockungsmittel auszuwählen, müssen verschiedene Bedingungen berücksichtigt werden. Dazu gehören verschiedene Faktoren wie die Zusammensetzung des zuzugebenden Rohwassers, der pH-Schwankungsbereich, die optimale Zugabemenge, die Temperatur zum Zeitpunkt der Verwendung und der Einspeisepunkt der Anlage. In vielen Fällen wird der Typ zwischen Sommer- und Winterbetrieb gewechselt.
Bei der Auswahl werden Koagulations-Sedimentationstests (z.B. Jar-Tester, Cylinder-Tester) und Entwässerungstests (z.B. Zentrifugalentwässerungstest, Bandpressenentwässerungstest) durchgeführt, um die geeignete Marke und die geeigneten Behandlungsbedingungen auszuwählen, gefolgt von Tests an der tatsächlichen Anlage.