Flokülasyon Koagülasyon

[ozguryolcu]

Koagülasyon :

    Kollaidal partiküller genel olarak 1 micron dan küçük ebatta olup Brownian hareket kanununa göre hareket ederler. Bu hareketin enerjisi partiküllerin yerçekimi kuvveti karşısında çökmesine engel olmaya yeterlidir. Böylece partiküller uzun süre askıda kalabilirler.
    Koagülasyon,partiküller arasındaki itmeyi azaltan, nötralize eden veya tersine çeviren tuzların destabilasyonu sağlamasına denir. En çok kullanılan koagülantlar mineral tuzlar ve organik polimerlerdir.Örnek olarak ;
Organik Koagülantlar :Ecomac 100  ( Polydadmac ) ,Ecomin 800 ( Polyamine ),Ecoren ( Renk Giderici ),Ecomet (Ağır metal giderici )‏
İnorganik Koagülantlar :Aluminyum sülfat,Demir üç klorür,Demir Sülfat,Kireç vs.


Flokülasyon :

    Polimerik maddelerin bağımsız partiküller arasında köprü oluşturmasına flokülasyon denir. Köprü oluşumu polimer zincirlerinin değişik partikülleri emerek, partiküllerin yığın halinde çökmesine yardımcı olmasını sağlar. Fokülantlar partiküllerin taşıdığı elektriksel yükleri dengeleyecek aktif yük grupları taşırlar.Flokülantlar partikülleri emerek köprü oluşumu yoluyla yada nötralizasyon yoluyla destabilizasyon sağlayarak çökelmeyi meydana getirirler.
   

Polielektrolitler :

   Suda çözünür polimerler sentetik ve doğal esaslı ürünler olup çok çeşitli ve geniş kullanım alanları olan gruplar içerirler.
   Bu gruplar arasında,sentetik polimerler ve özellikle koagülant ve flokülantlar sulu ortamlardaki askıda maddelerin seperasyonunu kolaylaştırmak için kullanılır.Çok çeşitli seperasyon prosesinden çamur susuzlaştırmaya kadar geniş bir kullanım alanları vardır.
    Bir sıvının içinden katı maddelerin ayrılması, partiküllerin yoğunluğunun sıvının yoğunluğundan gözle görülür bir şekilde farklı olması durumunda hızlı bir şekilde meydana gelir.Partiküller ya çöker ya da sıvının üzerinde yüzer.Zorluk partiküllerin büyüklüğünden dolayı su içinde askıda kalmasıyla oluşur.Bu durumda seperasyonu koagülantlar ve flokülantlar yerine getirir.

   Flokülasyon suda çözünebilen, çok yüksek molekül ağırlıklı organik polimerler kullanılarak taneciklerin bir araya getirilmesi işlemidir. Taneciklerin bir araya getirilmesi üç ayrı mekanizmayla yapılabilmektedir.

1. Taneciklerin polielektrolitler kullanılarak zeta potansiyellerinin düşürülmesi ve Van der Waals çekim kuvvetleriyle taneciklerin bir araya getirilmesinin sağlanması
2. Tanecik yüzeyinde,yüzeye zıt kısımların oluşturulması ve bu kısımların diğer bir taneciği çekmesi ile taneciklerin bir araya getirilmesinin sağlanması
3. Taneciklerin polimer köprüleriyle bir araya getirilmesinin sağlanması


1. Bazı organik polimerlerin molekül zincirlerinin suda iyonlaşmasıyla elde edilen polielektrolitlerde,zincir üzerinde aşırı derecede pozitif veya negatif yük bulunur. Süspansiyondaki taneciklerle zıt yüklü polielektrolitler süspansiyona ilave edildiklerinde taneciklerin zeta potansiyelleri düşer ve tıpkı koagülasyonda olduğu gibi Van der Waals çekim kuvvetleriyle tanecikler bir araya gelir ve süspansiyonun kararlılığı bozulur. Bu tip flokülasyonun koagülasyondan farkı inorganik elektrolitlerin yerine organik polielektrolitlerin kullanılmasıdır.
  Polielektrolitler tanecik yüzeyine elektrostatik çekim kuvvetiyle adsorbe olabildiği gibi yüzeye kimyasal olarakta adsorblanabilirler ve aynı şekilde taneciklerin zeta potansiyellerinin düşmesine neden olarak flokülasyonu sağlarlar.


2. Tanecik yüzeyinde yüzeyle zıt yüklü kısımların oluşturulması ve bu kısımların diğer bir taneciği çekmesi ancak tanecik yüzeyinin negatif,polimer molekül zincirinin ise pozitif yüklü olduğu ve zincirin her 4 veya 5 karbon atomuna 1 pozitif yük düştüğü zaman yani zincirde yük yoğunluğu fazla olduğunda gerçekleşir.
Bu zincirler önce elektrostatik olarak tanecik yüzeyine adsorblanırlar. Eğer zincirin yük yoğunluğu çok yüksekse,zincir adsorbe olduğu kısmın negatif yükünü nötralize edecek ve zincir hala nötralize edilmemiş katyonik yüklerin fazlalığını taşıyacaktır. Bu tip polimer adsorbsiyonu tanecik yüzeyinde pozitif yüklü kısımların oluşumuna neden olur. Tanecik yüzeyinde oluşan bu pozitif kısımlar diğer taneciklerin negatif yüklü kısımlarını elektrostatik olarak çeker ve floklar oluşur.
Bu mekanizmayla çalışan en yaygın polimer tipi poliaminlerdir. Bunlar nispeten düşük moleküler ağırlıktadırlar. Bu yolla oluşan floklar küçüktürler ve yavaş çökerler.


3. Taneciklerin polimer köprüleriyle bağlanması şekil 1'de gösterilmiştir. Bu yöntemde flokülasyon işleminin iki safhada oluştuğu sanılmaktadır. Birinci safhada polimer zincirinin bir ucu süspansiyondaki bir taneciğe adsorblanırken diğer uç süspansiyonda kalır. Kullanılan polimer zincirinin uzunluğu zincirin önemli kısmının taneciğe yapışmadan kalmasını sağlayacak ölçüde olmalıdır. İkinci safhada zincirin diğer ucu başka taneciğe adsorblanır ve floklar oluşur.



Şekil 1

Taneciklerin polimer köprüleriyle bağlanması için polimerin taneciklerle zıt yük taşıması gerekmez ancak polimerin çok yüksek molekül ağırlığına sahip olmaları gerekir. Bu tip sentetik polimerlerin çoğu acrylamide ve onun monomer türevlerine dayanır. Bunlar acrylamide-quaternised aminoalkylacrylate co-polymers(katyonik), poliacrylamide(iyonik olmayan) ve acrylamide-acrylic acid co-polymers (anyonik)dir. Bu polimerlerin tanecik yüzeyine adsorbsiyonu tanecik ile polimer zıt yüklü ise elektrostatik olurken,iyonik olmayan polimerlerde adsorbsiyon hidrojen bağlarıyla oluşmaktadır. Yine anyonik flokülantlar negatif yüklü tanecik yüzeylerine hidrojen bağlarıyla veya kimyasal olarak adsorblanabilmektedir. Kireç ilave edilen pülplerde anyonik polimer adsorbsiyonu katyonik bağlanmayla da oluşabilmektedir. Bu durumda iki değerlikli kalsiyum katyonları negatif yüklü tanecik yüzeyiyle acrylamide-acrylic acid co-polymers'in negatif yüklü karboksil grupları arasında elektrostatik bir köprü oluşturur.


İyonik olmayan acrylamidler ve anyonik acrylamidler çok yüksek molekül ağırlıklarında(5-15. 106) üretilebildiklerinden ve dolayısıyla büyük,hızlı çöken,oldukça kompakt flokların oluşumuna neden olduklarından madencilikte geniş ölçüde kullanılırlar. Katyonik acrylamidler ise molekül ağırlıkları daha düşük(2-6. 106)ve pahalı olduklarından madencilikte nadiren kullanılırlar.



Poliacrylamidler




     Salkımlaşma, seçimli salkımlaşma, flotasyon filtrasyon ve çöktürme gibi çeşitli yöntemlerde kullanılan polimerler, özellikle son 5 yıl içinde seçimli salkımlaşma yönteminde başarılı olmaya başlamıştır. Konu ile ilgili yapılan çalışmalarda seçimli salkımlaşmada oluşturulacak salkımların yeterince büyük ve sağlamlıkta olması için yüksek molekül ağırlıklı polimerlerin kullanılmasının zorunluluğu ortaya çıkmıştır. Seçimli salkımlaşmanın prensibi basit olarak Şekil 2'de verilmiştir (Read veHollick, 1976).
    Yöntemin başarısı öncelikle, pülp içinde bulunan katı tanelerin çok iyi bir şekilde dağılımına bağlıdır. Polimerlerin solüsyona ilavesinden sonra, ilgili mineral yüzeyinde meydana gelecek kimyasal ya da fiziksel adsorpsiyon neticesinde oluşacak salkımlar süspansiyondan ayrılarak dibe çökeceklerdir. Bu tür sistemlerde ilave edilecek polimer miktarı ton başına ortalama 0,007 kg civarındadır.

[ozguryolcu]

   İnce malzemenin seçimli salkımlaşması ile değerlendirilmesi ile ilgili bazı sistemler geliştirilmiştir. Bu sistemlerin en belirgin olanları Şekil 3'de verilmiştir.

A,B,C,D İsmiyle 4 Farklı Sistemi Görüyoruz.



 SALKIMLAŞMA YI ETKİLEYEN ÖNEMLİ PARAMETRELER

1. Polimer Molekül Ağırlığının Etkisi
    Salkımlaşma yönteminde kullanılan polimerlerin molekül ağırlığının salkımlaşmaya etkisi oldukça önemlidir (Hunter ve Pearse, 1982). Şekil 4'de
bu etki açıkça görülmektedir, özellikle ortalama 0.01 kg/ton polimer ilavesinden sonra yüksek molekül ağırlıklı poliakrilamidlerin pülp içindeki katılar üzerindeki etkisi büyük olup, çökme hızları oldukça yüksek değerlere ulaşmaktadır. Çeşitli araştırıcılar tarafından, yüksek molekül ağırlıklı polimer içeren pülplerde, meydana gelen salkımların çaplarının daha büyük olduğu saptanmıştır.




2. Polimer Anyonik Değerinin Etkisi:
    Polimer anyonik değerinin salkımlaşma yönteminde oldukça önemli etkileri mevcuttur. Şekil 5 ve 6'da bu parametre ile ilgili elde edilmiş olan bazı deneylerin sonuçları verilmiştir. Şekil 5'de, tamamı 0,5 mm'nin altında olan bir kömür numunesi ile yapılan çöktürme deneylerinin sonuçları gösterilmiştir (Hunter ve Pearse, 1982). Poliakrilamidin anyonik değeri arttıkça çöken katı miktarı da hızlı bir şekilde artmaktadır.




3. Ortam pH Değerinin Etkisi

    Solüsyon pH değerinin salkımlaşma işleminde çok önemli bir yeri vardır. Ortam pH'sına bağlı olarak, pülp içerisinde meydana gelen salkımların
özellikleri de değişmektedir (Hunter ve Pearse, 1982; Ateşok ve Somasundaran, 1985). Düşük pH değerinde (asidik ortam) oluşan salkımlar genellikle küçük boyutlu ve sağlam bir yapıda olmalarına karşın, yüksek pH değerlerinde (bazik ortam) büyük boyutlu ve gevşek-kırılgan bir yapı özelliği gösterirler. Salkımların ortam pH'sına bağlı olarak göstermiş olduğu bu yapısal özellikleri, flotasyon ve filtrasyon işlemlerinde büyük önem taşır.
   Salkımlaşma yönteminde çok önemli bir parametre olan ve salkımların oluşmasında direkt etkili  olan adsorpsiyon faktörü, ortam pH'sına bağlı olarak önemli değişiklikler göstermektedir (Ateşok).




  Ortam pH değeri, gerek pülp içinde bulunan katılara ve gerekse pülpe ilave edilen polimere etki etmekte ve doğal özelliklerini değiştirmektedir. Şe kil 7'de, kaolen'in ortam pH değerine bağlı olarak, poliakrilamid ile adsorpsiyon özellikleri gösterilmiştir (Hollander ve Somasundaran, 1981).




Bakır cevheri


Kömür Yıkama


Seramik Yıkama


Kum Yıkama


Boya Fabrikası


Doğal Taş İşleme


Mermer Yıkama



Evsel Atık

Sanayi Kullanımından Örnekler











Kaynaklar;
Acar, S &P. Somasundaran, 1989. Flocculation of sulfides and the role of a complexing agent in it. Int. J of Mineral Processing,27:111-123 
Akers, R. J. , 1972. Polyelectrolyte flocculation, Filtration and Separation,9:423-425
Andersen, Bart &P. Somasundaran, 1993. Mechanisms determining separation of phosphatic clay waste by selective flocculation,Minerals and Metallurgical Processing,200-205
Attia,Y. A. &J. A. Kitchener, 1975. Development of complexing polymers for the selective flocculation of copper minerals
Behl, S, B. M. Moudgil&T. S. Prakash,1993,Colloid Interface Sci. 161:414
Chander,P. ,P. Somasundaran &N. J. Turro,1988. Fluorescence Probe Investigations of Anionic Polymer-Cationic Surfactant Interactions,Macromolecules,21:950
Chander,P&P. Somasundaran,1987. Excimer Fluorescence Determination of Solid-Liquid Interfacial Pyrene Labelled Poly,Langmuir,3:29
Eriksson,Leif,Barbro ALM&Per Stenius,1993. Formation and structure of polystyrene latex aggregates obtained by flocculation with cationic polyelectrolytes 1. Adsorbtion and optimum flocculation concentrations,Colloids and Surfaces A,70:47-60
Hogg, R. 1994. Collosion Efficiency factors for polymer flocculation,J Colloid Interface Sci. ,102:232-236
Iwasaki, I. ,W. J Carlson Jr. &S. N. Parmerler, 1969. The uses of starches and starch derivatives as depressants and flocculants in iron ore beneficiation,Trans. S ME. , AMIE,244,88
Kitchener, J. A. ,1972. Principles of action of polymeric flocculants,Br. Polym. J. ,4:217
Lee,Shun Yin &J. Gregory,1991. The effect of charge density and molecular massof cationicpolymers on flocculation kinetics in aqeous solution,Water
Supply,Jonkoping,9:11-17
Michaels,A. S. ,1954. Aggregation of suspensions by polyelectro. ,Ind. Eng. Chem. ,46:1485
Read,A. D. ,1971. Selective flocculation separations involving hematite,Trans. Inst. Min. Metall. ,80:c24,c208
Sato, T&R. Ruch,1980. Steric stabilization in:Steric Stabilizations of Colloidal Dispertion by Polymer Adsorbtion,Marcel Dekker,J Polymer Science,B5:947
Somasundaran, P. ,1979. Principles of Selective Aggregation-Beneficiation of Mineral Fines,P. Somasundaran and N Arbiter Eds. ,AIME
Somasundaran. P&Xiang Yu,1994. Flocculation/Dispertion Suspensions by Controlling Adsorbtion and Conformation of polymers and Surfactants,Advances in Colloid and Interface Sci,53:33-49
Stromberg,R. R. &G. M. Kline,1961. Adsorbtionof polymers on glass and other substances,Mod. Plast. ,38(:123;38(9):241
Tjipangangjara,K. F&P. Somasundaran,1991. Effects of Changes in adsorbed Polyacrilic Acid Comformation on Alumina Flocculation,Colloids and Surfaces A,55:245-255
Weissenborn,P. K. ,L. J. Warren&J. G. Dunn,1994. Int. J. of Mineral Processing,42:191
Yarar,B. &j. a. Kitchener,1970. Selective flocculation of
minerals,Trans. Inst. Min. Metall. ,79:c23
Yu,Xiang&P. Somasundaran,1993. Enhancedflocculation with double flocculants
Colloids and Surfaces A,81:17-23

ATEŞOK, G., and SOMASUNDARAN, P., 1985; "Flocculation and Adsorption of Polyacrylamides on Nakaolinite", Columbia University, New York, May, to be published.ATEŞOK, G., "Adsorption of Polymers", İTÜ Mining Faculty, Mineral Proc.Dept., to be published.ATEŞOK, G., SOMASUNDARAN, P., and MORGAN, L.J., 1986; "Charge Effects in the Adsorption of Polyacrylamides on Na-kaolinite and its Flocculation", Columbia University, New York, to be published. BLAGOV, I.S., 1970; "Flocculation of Minerals and Carbon Suspension by Polymers", 9 th. Int.Min.Proc. Cong. Vol. 1 and Vol. 3, Prague. BROGOITTI, W.B., and HOWALD, F.P., 1974; "Selective Flocculation and Flotation of Slimes from Sylvinite Ores", U.S.Patent 3, 805, 951. Ace. DODSON, P.J., and SOMASUNDARAN, P., 1984; "Desorption of Polyacrylamide and Hydrolized Polyacrylamide from Kaolinite Surface", Journal of Colloid and Interface Science, Vol. 97, No. 2, Feb. FRIEND, J.P., and KITSHENER, J.A., 1973; "Some Physico-chemical Aspects of the Separation of Finely divided Minerals by Selective Flocculation", Chem.  Engng. Sei. Vol. 38. HOLLANDER, A. F., and SOMASUNDARAN, P., 1981; "Adsorption of Polyacrylamide and Sulfonated Poly  acrylamide on Na-kaolinite", Columbia University,  New York, Master thesis. HUNTER, T.K., and PEARSE, M.J., 1982; "The Use of   Flocculants and Surfactants for Dewatering in the   Mineral Processing Industry", XIV. Int. Mineral Proc.  Cong., Toronto-Canada. READ, A.D., and HOLLICK, CT., 1976; "Selective Flocculation Techniques for Recovery of Fine Particles",  Minerals Sei. Engng., Vol. 8, No. 3. SHER, P., MILOSHEVIC, M., and BULATOVICH, P.,   1986; "Anionic Flotation of Chromite in an Alkaline   Media Without Preliminary Desliming", 8 th. Int. Min.   Proc. Cong. Leningrad.SOMASUNDARAN, P. and FUERSTENAU, D.W., 1975;  "Research Needs in Mineral Processing, Report of a  workshop held at Arden House, Columbia Univ. New  York.USANI, L., 1968; "Selective Properties of Flocculants  and Possibilities of Their Use in Flotation of Fine   Minerals, 8 th. Int. Min. Proc. Cong. Vol. 1, paper D 13, Leningrad. YARAR, B., and KITCHENER, J.A., 1970; "Selective  Flocculation of Minerals", Trans.Instn.Min.Metall,  Vol. 79.  , 1974; "Tilden Based on Processing Breakthrough",  Engng. Min. J. Vol. 175, pp. 140-142, Nov.

buffereffect.110mb.com

[alper7490]

paylaşım için saol:)

[ozguryolcu]

rica edrim dostum