Влияние состава и способа введения регулятора pH на физико-химические характеристики дисперсий гидроксида алюминия, образующихся при очистке воды

Авторы

  • Алеся Владимировна Зыгмант Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь
  • Татьяна Александровна Савицкая Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь
  • Дмитрий Давидович Гриншпан Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

Ключевые слова:

коагуляция, регулятор рН, сульфат алюминия, дисперсии гидроксида алюминия, седиментация, фрактальная размерность

Аннотация

Методом лазерной дифракции исследовано влияние различных регуляторов рН и способов их введения на физико-химические характеристики дисперсий гидроксида алюминия, образовавшихся из алюминийсодержащих коагулянтов при очистке воды. Выявлено, что при одностадийном введении регуляторов рН скорость седиментации коагуляционных агрегатов увеличилась в ряду KHCO3 – NaOH – NaClO от 3,0 ⋅ 10−3 до 5,7 ⋅ 10−3 м/с. Переход к трехстадийному введению в случае с NaOH вызвал повышение скорости седиментации коагуляционных агрегатов в 1,5 раза, в случае с KHCO3 – ее снижение в 2,1 раза. Коагуляционные агрегаты, сформировавшиеся в присутствии NaClO, являются наименее чувствительными к способу введения регуляторов рН. Показано, что переход к трехстадийному введению регуляторов рН увеличил скорость роста коагуляционных агрегатов. Полученные результаты открывают возможность упрощения и удешевления процесса очистки воды.

Биографии авторов

  • Алеся Владимировна Зыгмант, Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

    кандидат химических наук; старший научный сотрудник лаборатории растворов целлюлозы и продуктов их переработки

  • Татьяна Александровна Савицкая, Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

    доктор химических наук, профессор; ведущий научный сотрудник лаборатории растворов целлюлозы и продуктов их переработки

  • Дмитрий Давидович Гриншпан, Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

    доктор химических наук, профессор; заведующий лабораторией растворов целлюлозы и продуктов их переработки

Библиографические ссылки

  1. Sillanpää M, Ncibi MC, Matilainen A, Vepsäläinen M. Removal of natural organic matter in drinking water treatment by coagulation: a comprehensive review. Chemosphere. 2018;190:54–71. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2017.09.113.
  2. Zhang P, Wu Z, Zhang G, Zeng G, Zhang H, Li J, et al. Coagulation characteristics of polyaluminum chlorides PAC-Al30 on humic acid removal from water. Separation and Purification Technology. 2008;63(3):642–647. DOI: 10.1016/j.seppur.2008.07.008.
  3. Ye C, Bi Z, Wang D. Formation of Al30 from aqueous polyaluminum chloride under high temperature: role of Al13 aggregates. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2013;436(16):782–786. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2013.08.013.
  4. Smith RW. Kinetic aspects of aqueous aluminum chemistry: environmental implications. Coordination Chemistry Reviews. 1996;149:81–93. DOI: 10.1016/S0010-8545(96)90014-4.
  5. Zhang Z, Jing R, He S, Qian J, Zhang K, Ma G, et al. Coagulation of low temperature and low turbidity water: adjusting basicity of polyaluminum chloride (PAC) and using chitosan as coagulant aid. Separation and Purification Technology. 2018;206:131–139. DOI: 10.1016/j.seppur.2018.05.051.
  6. Yu W, Gregory J, Campos LC, Graham N. Dependence of floc properties on coagulant type, dosing mode and nature of particles. Water Research. 2015;68:119–126. DOI: 10.1016/j.watres.2014.09.045.
  7. Feng L, Zhao S, Sun S, Wang W, Gao B, Yue Q. Effect of pH with different purified aluminum species on coagulation performance and membrane fouling in coagulation/ultrafiltration process. Journal of Hazardous Materials. 2015;300:67–74. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2015.06.034.
  8. Cañizares P, Jiménez C, Martínez F, Rodrigo MA, Sáez C. The pH as a key parameter in the choice between coagulation and electrocoagulation for the treatment of wastewaters. Journal of Hazardous Materials. 2009;163(1):158–164. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2008.06.073.
  9. Hu C, Liu H, Qu J, Wang D, Ru J. Coagulation behavior of aluminum salts in eutrophic water: significance of Al13 species and pH control. Environmental Science and Technology. 2006;40(1):325–331. DOI: 10.1021/es051423+.
  10. Duan J, Gregory J. Coagulation by hydrolysing metal salts. Advances in Colloid and Interface Science. 2003;100–102:475–502. DOI: 10.1016/S0001-8686(02)00067-2.
  11. Wei N, Zhang Z, Liu D, Wu Y, Wang J, Wang Q. Coagulation behavior of polyaluminum chloride: effects of pH and coagulant dosage. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2015;23(6):1041–1046. DOI: 10.1016/j.cjche.2015.02.003.
  12. Zhang Z, Wang J, Liu D, Li J, Wang X, Song B, et al. Hydrolysis of polyaluminum chloride prior to coagulation: effects on coagulation behavior and implications for improving coagulation performance. Journal of Environmental Sciences. 2017;57:162–169. DOI: 10.1016/j.jes.2016.10.014.
  13. Bo X, Gao B, Peng N, Wang Y, Yue Q, Zhao Y. Effect of dosing sequence and solution pH on floc properties of the compound bioflocculant – aluminum sulfate dual-coagulant in kaolin – humic acid solution treatment. Bioresource Technology. 2012;113:89–96. DOI: 10.1016/j.biortech.2011.11.029.
  14. Naceradska J, Pivokonska L, Pivokonsky M. On the importance of pH value in coagulation. Journal of Water Supply: Research and Technology-Aqua. 2019;68(3):222–230. DOI: 10.2166/aqua.2019.155.
  15. Gai W-Z, Wang L-Y, Lu M-Y, Deng Z-Y. Effect of low concentration hydroxides on Al hydrolysis for hydrogen production. Energy. 2023;268:126731. DOI: 10.1016/j.energy.2023.126731.
  16. Анушко РА, Зыгмант АВ, Савицкая ТА, Цыганкова НГ, Гриншпан ДД. Коллоидно-химические характеристики дисперсий, образуемых высоко- и низкоосновными коагулянтами при различных условиях коагулирования. В: Воробьева ТН, редактор. Свиридовские чтения. Сборник статей. Выпуск 16. Минск: Красико-принт; 2020. с. 9–19.
  17. Зыгмант АВ, Савицкая ТА, Цыганкова НГ, Гриншпан ДД. Влияние состава и условий диспергирования алюминийсодержащих коагулянтов на характеристики образуемых ими дисперсий. Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя хімічных навук. 2016;1:27–32.
  18. Pabst W, Gregorova Е. Characterization of particles and particle systems. Prague: ICT; 2007. 122 p.
  19. Tzoupanos ND, Zouboulis AI, Tsoleridis CA. A systematic study for the characterization of a novel coagulant (polyaluminium silicate chloride). Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2009;342(1–3):30–39. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2009.03.054.
  20. Xiao F, Huang J-CH, Zhang B, Cui C. Effects of low temperature on coagulation kinetics and floc surface morphology using alum. Desalination. 2009;237(1–3):201–213. DOI: 10.1016/j.desal.2007.12.033.
  21. Thomas DN, Judd SJ, Fawcett N. Flocculation modelling: a review. Water Research. 1999;33(7):1579–1592. DOI: 10.1016/S0043-1354(98)00392-3.
  22. Sun H, Jiao R, Xu H, An G, Wang D. The influence of particle size and concentration combined with pH on coagulation mechanisms. Journal of Environmental Sciences. 2019;82:39–46. DOI: 10.1016/j.jes.2019.02.021.
  23. Tang S. Prediction of fractal properties of polystyrene aggregates. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 1999;157:185–192. DOI: 10.1016/S0927-7757(99)00049-7.

Загрузки

Опубликован

2026-01-31

Выпуск

№ 2 (2025): Журнал Белорусского государственного университета. Химия

Раздел

Оригинальные статьи

Лицензия

Copyright (c) 2026 Журнал Белорусского государственного университета. Химия

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).

Как цитировать

[1]
Зыгмант, А.В. и др. 2026. Влияние состава и способа введения регулятора pH на физико-химические характеристики дисперсий гидроксида алюминия, образующихся при очистке воды. Журнал Белорусского государственного университета. Химия. 2 (янв. 2026), 3–11. DOI:https://doi.org/10.33581/2520-257X-2025-2-%p.