Thread Content
คำถามแรกใน “คำถามประจำวัน” เมื่อวานนี้: 1. ปัจจัยใดที่ไม่มีผลต่อประสิทธิภาพในการทำให้สารต่างๆ รวมตัวกัน? ( ) ก. เงื่อนไขทางไฮดรอลิก ข. ค่า pH ค. ความเป็นกรด ง. ความเป็นด่าง คำตอบที่ถูกต้องคือ ค. ความเป็นกรด มีหลายคนตอบว่าก. เงื่อนไขทางไฮดรอลิก ผมจะขออธิบายเรื่องนี้ให้ฟัง โดยได้หาข้อมูลมาแบ่งปันกับทุกคน: ปัจจัยหลักที่มีผลต่อประสิทธิภาพในการรวมตัวของอนุภาค 1. ผลกระทบของอุณหภูมิน้ำ: อุณหภูมิน้ำมีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพในการรวมตัวของอนุภาค ไม่ว่าอุณหภูมิจะสูงหรือต่ำเกินไปก็ล้วนส่งผลเสียต่อกระบวนการนี้ อุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการรวมตัวของอนุภาคคือระหว่าง 20–30 องศาเซลเซียส เมื่ออุณหภูมิน้ำต่ำ การก่อตัวของก้อนตะกอนจะเกิดขึ้นช้า และอนุภาคของตะกอนก็จะมีขนาดเล็ก ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการรวมตัวของตะกอนไม่ดีนัก เหตุผลก็คือ ① เนื่องจากปฏิกิริยาการย่อยสลายของสารประกอบเกลืออนินทรีย์เป็นปฏิกิริยาที่ดูดซับความร้อน ดังนั้นเมื่ออุณหภูมิน้ำต่ำ ปฏิกิริยาการย่อยสลายก็จะเกิดขึ้นช้า ส่งผลให้อนุภาคโคลอยด์ไม่สามารถแยกตัวออกมาได้ ②เมื่ออุณหภูมิของน้ำต่ำลง ความหนืดของน้ำก็จะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้แรงต้านในการเคลื่อนที่ของอนุภาคโคลอยด์เพิ่มขึ้นด้วย ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อการชนกันอย่างมีประสิทธิภาพระหว่างอนุภาคโคลอยด์ และกระบวนการรวมตัวของอนุ ③เมื่ออุณหภูมิของน้ำต่ำ การเคลื่อนที่แบบบราวน์ของอนุภาคโคลอยด์ในน้ำก็จะลดลง ซึ่งส่งผลเสียต่อกระบวนการรวมตัวของอนุภาคโคลอยด์ที่ไม่มีความเสถียรไว้ด้วยกัน เมื่ออุณหภูมิของน้ำสูงเกินไป ประสิทธิภาพในการรวมตัวของอนุภาคก็จะลดลง สาเหตุหลักคือเมื่ออุณหภูมิสูง ปฏิกิริยาการย่อยสลายของสารใช้ในการรวมตัวของอนุภาคจะเกิดขึ้นเร็วขึ้น ทำให้อนุภาคที่เกิดขึ้นมีความสามารถในการดูดน้ำเพิ่มขึ้น และไม่สามารถตกตะกอนได้ง่าย ； ในการบำบัดน้ำเสีย จะมีของเสียที่เป็นโคลนเกิดขึ้นในปริมาณมาก และมีความชื้นสูง ทำให้ยากต่อการจัดการ 2. ผลกระทบของค่า pH ของน้ำ: ค่า pH ของน้ำมีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพในการรวมตัวของอนุภาคต่างๆ โดยมีผลต่อประสิทธิภาพดังกล่าวในสองแง่มุมหลัก ในด้านหนึ่ง ค่า pH ของน้ำมีความสัมพันธ์โดยตรงกับประจุและศักย์ไฟฟ้าที่ผิวของอนุภาคคอลลอยด์ในน้ำ โดยที่ค่า pH ที่แตกต่างกันจะส่งผลให้ประจุและศักย์ไฟฟ้าที่ผิวของอนุภาคคอลลอยด์เปลี่ยนแปลงไป และด้วยเหตุนี้จึงทำให้ปริมาณสารที่ใช้ในการทำให้อนุภาคคอลลอยด์รวมตัวกันนั้นแตกต่างกันไปด้วย ； ในทางกลับกัน ค่า pH ของน้ำมีผลอย่างมากต่อกระบวนการย่อยสลายของสารที่ใช้ในการรวมตัวของอนุภาค โดยสารที่ใช้ในการรวมตัวของอนุภาคแต่ละชนิดจะมีช่วงค่า pH ที่เหมาะสมสำหรับการย่อยสลายที่แตกต่างกันไป ดังนั้น ผลกระทบของค่า pH ของน้ำต่อประสิทธิภาพในการรวมตัวของอนุภาคจึงแตกต่างกันไปตามชนิดของสารที่ใช้ด้วยเช่นกัน ค่า pH ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้โพลิเมอร์อะลูมิเนียมคลอไรด์ในการกำจัดตะกอนในน้ำของบริษัทเราอยู่ในช่วง 5–9 3. ผลกระทบจากความเป็นด่างของน้ำ: เนื่องจากเมื่อมีการเติมสารช่วยตกตะกอนลงในน้ำดิบ จะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสขึ้น และในระหว่างปฏิกิริยานี้จะมีการใช้ความเป็นด่างของน้ำไปด้วย โดยเฉพาะสารช่วยตกตะกอนที่เป็นเกลืออนินทรีย์ จะใช้ความเป็นด่างไปมากกว่าอีก เมื่อความเป็นด่างในน้ำดิบมีค่าต่ำ การเติมสารช่วยรวมตะกอนจะทำให้ความเป็นด่างในน้ำลดลง ส่งผลให้ค่า pH ของน้ำลดลงด้วย หากค่า pH ของน้ำสูงเกินช่วงค่า pH ที่เหมาะสมสำหรับการใช้สารช่วยรวมตะกอน ก็จะส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพในการรวมตะกอน เมื่อความเป็นด่างของน้ำดิบต่ำ หรือปริมาณสารใช้ในการรวมตัวของอนุภาคสูงเกินไป โดยทั่วไปจะต้องเติมสารที่มีความเป็นด่าง เช่น ปูนขาว เข้าไป เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการรวมตัวของอนุภาค 4. ผลกระทบจากความเข้มข้นของอนุภาคสิ่งปนเปื้อนในน้ำ: ความเข้มข้นของอนุภาคสิ่งปนเปื้อนในน้ำมีผลอย่างชัดเจนต่อประสิทธิภาพในการรวมตัวของอนุภาคเหล่านั้น เมื่อความเข้มข้นของอนุภาคสิ่งปนเปื้อนต่ำเกินไป โอกาสในการชนกันของอนุภาคก็จะลดลง ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการรวมตัวของอนุภาคแย่ลงด้วย หากค่าความขุ่นสูงเกินไป จำเป็นต้องใช้สารตกตะกอนชนิดโพลิเมอร์ เช่น โพลีอะคริลามายด์ เพื่อลดความขุ่นของน้ำให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมก่อน จากนั้นจึงค่อยใช้สารรวมตะกอนเพื่อทำการบำบัดตามขั้นตอนปกติ 5. ผลกระทบของสารปนเปื้อนอินทรีย์ในน้ำ: สารอินทรีย์ในน้ำมีหน้าที่ช่วยปกป้องและทำให้โคลอิดมีความเสถียรมากขึ้น กล่าวคือ โมเลกุลของสารอินทรีย์ที่ละลายอยู่ในน้ำจะไปเกาะอยู่ที่พื้นผิวของอนุภาคโคลอิด เหมือนกับการสร้างชั้นป้องกันที่ทำจากสารอินทรีย์ขึ้นมา ซึ่งจะช่วยปกป้องอนุภาคโคลอิดไม่ให้เกิดการชนกัน และยังช่วยป้องกันไม่ให้สารที่ใช้ในการรวมตัวของอนุภาคโคลอิดเข้ามาทำลายความเสถียรของอนุภาคเหล่านั้นได้ ดังนั้น เมื่อมีสารอินทรีย์อยู่ อนุภาคโคลอิดจะยากต่อการสูญเสียความเสถียรมากกว่าเมื่อไม่มีสารอินทรีย์ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ปริมาณสารที่ใช้ในการรวมตัวของอนุภาคโคลอิดให้มากขึ้น สามารถใช้โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต โอโซน คลอรีน หรือสารอื่นๆ ที่มีคุณสมบัติเป็นสารออกซิไดซ์ได้ แต่จำเป็นต้องพิจารณาว่าจะเกิดผลิตภัณฑ์พลอยได้ที่มีพิษหรือไม่ 6. ผลกระทบของประเภทและปริมาณสารก่อตัวตะกอน: เนื่องจากสารก่อตัวตะกอนแต่ละชนิดมีคุณสมบัติในการย่อยสลายและเหมาะสมกับคุณภาพน้ำที่ใช้แตกต่างกัน ดังนั้นจึงควรเลือกประเภทของสารก่อตัวตะกอนที่เหมาะสมโดยคำนึงถึงคุณภาพน้ำดิบด้วย สำหรับสารตกตะกอนชนิดเกลืออนินทรีย์ จำเป็นต้องมีโครงสร้างที่สามารถลดชั้นไฟฟ้าคู่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ หรือสามารถสร้างปฏิกิริยากลางเครื่องไฟฟ้าได้อย่างแรงกล้า ส่วนสารตกตะกอนชนิดโพลิเมอร์อินทรีย์นั้น จำเป็นต้องมีกลุ่มฟังก์ชันและโครงสร้างการเชื่อมต่อที่เหมาะสม รวมถึงมีน้ำหนักโมเลกุลที่สูงด้วย สถานีของฉันใช้สารตกตะกอนคือโพลิเมอร์อะลูมิเนียมคลอไรด์ และใช้สารช่วยตกตะกอนคือ PAM โดยทั่วไปแล้ว ประสิทธิภาพในการรวมตัวของอนุภาคจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณสารก่อให้เกิดการรวมตัวที่เพิ่มขึ้น แต่เมื่อปริมาณสารดังกล่าวถึงระดับหนึ่ง ประสิทธิภาพก็จะอยู่ในระดับสูงสุด หากเพิ่มปริมาณสารก่อให้เกิดการรวมตัวต่อไป ก็จะเกิดภาวะที่ประสิทธิภาพลดลงอีกครั้ง ในทางทฤษฎี ปริมาณที่เหมาะสมที่สุดคือปริมาณที่ทำให้ความขุ่นของน้ำหลังการตกตะกอนอยู่ในระดับต่ำที่สุด โดยที่ประจุของโคลอยด์และค่าไฟฟ้าศักย์ ζ จะมีค่าเท่ากับ 0 แต่เนื่องจากต้องคำนึงถึงค่าใช้จ่าย ปริมาณสารก่อตัวตะกอนที่เหมาะสมในการผลิตจริงๆ มักจะถูกกำหนดให้เพียงพอต่อการทำให้คุณภาพน้ำหลังการบำบัดเป็นไปตาม**มาตรฐาน** พร้อมทั้งลดปริมาณสารก่อตัวตะกอนให้น้อยที่สุดด้วย 7. ผลกระทบจากวิธีการเติมสารปรับความข้น: วิธีการเติมสารปรับความข้นมีอยู่สองแบบ ได้แก่ การเติมแบบแห้ง และการเติมแบบเปียก เนื่อสารตกตะกอนแบบของแข็งกับสารตกตะกอนแบบของเหลว หรือแม้แต่สารตกตะกอนแบบของเหลวที่มีความเข้มข้นต่างกันนั้น มีโครงสร้างของสารที่สามารถลดชั้นไฟฟ้าคู่ได้ หรือมีคุณสมบัติในการปรับสมดุลของประจุไฟฟ้าที่แตกต่างกัน ดังนั้นผลในการตกตะกอนเมื่อนำสารเหล่านี้ไปใช้ในน้ำก็จะแตกต่างกันไปด้วย หากนอกจากการเติมสารช่วยในการรวมตัวของโคลไอด์แล้ว ยังมีการเติมสารช่วยอื่นๆ เข้าไปด้วย ลำดับการเติมสารเหล่านี้ก็มีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพในการรวมตัวของโคลไอด์เช่นกัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องหาวิธีการเติมและลำดับการเติมที่เหมาะสม โดยอาศัยการทดลองจำลองและการปฏิบัติจริงในกระบวนการผลิต 8. ผลกระทบจากเงื่อนไขทางไหลของน้ำ: เมื่อมีการเติมสารช่วยในการรวมตัวของอนุภาคน้ำแล้ว กระบวนการรวมตัวของอนุภาคน้ำจะแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน ได้แก่ ขั้นตอนการผสมอย่างรวดเร็ว และขั้นตอนการรวมตัวของอนุภาคน้ำ แต่ในกระบวนการบำบัดน้ำจริงๆ ทั้งสองขั้นตอนนี้จะเกิดขึ้นต่อเนื่องกัน ดังนั้นเงื่อนไขทางไหลของน้ำก็จำเป็นต้องมีความต่อเนื่องเช่นกัน เนื่องจากเมื่อสารก่อตัวตะกอนถูกเติมลงไปในน้ำแล้ว รูปแบบการย่อยสลายของสารดังกล่าวอาจเปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็ว ดังนั้นในช่วงการผสมที่รวดเร็วนี้ จึงจำเป็นต้องทำให้สารก่อตัวตะกอนกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในน้ำโดยเร็ว เพื่อให้สารดังกล่าวสามารถย่อยสลายและรวมตัวกันอย่างสม่ำเสมอในน้ำ ซึ่งจะช่วยให้อนุภาคคอลลอยด์รวมตัวกันเป็นก้อนได้ การผสมที่รวดเร็วนี้จำเป็นต้องอาศัยการคนหรือการเคลื่อนไหวของน้ำที่รวดเร็วและรุนแรง และต้องทำให้เสร็จสิ้นภายในเวลาอันสั้น เข้าสู่ช่วงการตกตะกอน ในช่วงนี้จำเป็นต้องทำให้อนุภาคโคลอยด์ที่สูญเสียความมั่นคงไปแล้ว กลายเป็นก้อนที่มีคุณสมบัติการตกตะกอนที่ดีขึ้น โดยผ่านกระบวนการรวมตัวของอนุภาคในทิศทางตรงกันข้ามและในทิศทางเดียวกัน ดังนั้น ในช่วงนี้ความเร็วในการคนและความเร็วของกระแสน้ำจึงควรลดลงตามขนาดของก้อนที่เกิดขึ้น เพื่อไม่ให้ก้อนที่เกิดขึ้นมาแล้วแตกออก ซึ่งจะส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพในการตกตะกอน ในขณะเดียวกัน เนื่องจากปฏิกิริยาการตกตะกอนเป็นกระบวนการที่ทำให้ก้อนตะกอนเติบโตขึ้นอย่างช้าๆ หากหลังจากปฏิกิริยาการรวมตัวของอนุภาคแล้ว ต้องการให้ก้อนตะกอนมีขนาดใหญ่พอที่จะสามารถตกตะกอนออกไปได้ ก็จำเป็นต้องมีเวลาในการตกตะกอนที่เพียงพอ แต่หากหลังจากปฏิกิริยาการรวมตัวของอนุภาคแล้วใช้วิธีการลอยตัวด้วยอากาศหรือการกรองโดยตรง ก็สามารถลดเวลาในการปฏิกิริยาได้ แนวคิดเรื่องความเป็นกรด: ในทางเคมี ค่าความเป็นกรด (หรือเรียกอีกอย่างว่าค่าการกลั่นกรอง ค่าความเป็นกรด หรือความเข้มข้นของกรด) หมายถึงปริมาณมิลลิกรัมของโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) ที่จำเป็นต้องใช้ในการกลั่นกรองสารเคมี 1 กรัม ค่าความเป็นกรดคือมาตรวัดจำนวนกลุ่มคาร์บอกซิลอิสระในสารประกอบ (เช่น กรดไขมัน) หรือส่วนผสมต่างๆ ขั้นตอนการวัดที่ใช้กันโดยทั่วไปคือ การละลายตัวอย่างที่มีปริมาณที่แน่นอนลงในตัวทำละลายอินทรีย์ จากนั้นนำสารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ที่มีความเข้มข้นที่แน่นอนมาใช้ในการทดสอบความเป็นด่าง โดยมีสารละลายฟีนอลเฟนใช้เป็นสารบ่งชี้สี ค่าความเป็นกรดสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ระดับความเสื่อมสภาพของไขมันได้ หน่วยของค่าความเป็นกรด: (KOH) / (mg/g) ความเป็นกรด หมายถึงปริมาณรวมของสารในน้ำที่สามารถทำปฏิกิริยากับด่างแรงได้ ซึ่งรวมถึงกรดอนินทรีย์ กรดอินทรีย์ และเกลือของกรดแรงกับด่างอ่อนด้วย ยิ่งค่าความเป็นกรดสูงขึ้น ก็ยิ่งแสดงให้เห็นว่าสารละลายมีความเป็นกรดมากขึ้นเท่านั้น แนวคิดเกี่ยวกับความเป็นด่าง: ความเป็นด่าง หมายถึงความสามารถของน้ำในการดูดซับโปรตอน โดยปกติแล้วจะวัดจากปริมาณสารที่อยู่ในน้ำซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับกรดแรงได้อย่างมีปริมาณที่แน่นอน ความเป็นด่างในน้ำเกิดขึ้นเนื่องจากการมีอยู่ของบิคาร์บอเนต คาร์บอเนต และไฮดรอกไซด์ นอกจากนี้ บอเรต ฟอสเฟต และซิลิเกตก็สามารถสร้างความเป็นด่างได้เช่นกัน ในน้ำเสียและน้ำในระบบที่มีความซับซ้อนอื่นๆ ยังมีสารประเภทด่างอินทรีย์ และเกลือของโลหะที่สามารถละลายน้ำได้อีกด้วย ซึ่งสิ่งเหล่านี้ล้วนเป็นส่วนประกอบของความเป็นด่างทั้งสิ้น ในสถานการณ์เหล่านี้ ความเป็นด่างจึงกลายเป็นตัวชี้วัดที่สะท้อนถึงคุณสมบัติโดยรวมของน้ำ โดยเป็นตัวแทนของปริมาณสารทั้งหมดที่สามารถถูกทดสอบได้ด้วยกรดที่มีความเข้มข้นสูง