Trong quá trình lắng cơ học chỉ có thể tách được các hạt chất rắn có kích thước lớn (δ > 1.10-2), còn các hạt nhỏ hơn ở dạng keo khó có thể lắng được. Để giải quyết vấn đề này, ta có thể tăng kích thước các hạt nhờ tác dụng tương tác giữa các hạt phân tán liên kết vào các tập hợp hạt để có thể lắng được. Trước hết cần trung hoà điện tích của chúng, tiếp theo là liên kết chúng lại với nhau.
Phương pháp keo tụ là cho vào trong nước một loại hoá chất gọi là chất keo tụ. Chất này có thể làm cho những hạt rất nhỏ biến thành những hạt lớn lắng xuống. Thông thường quá trình keo tụ sảy ra qua hai giai đoạn:
– Bản thân chất keo tụ xảy ra quá trình thuỷ phân, quá trình này hình thành dung dịch keo và ngưng tụ.
– Trung hoà, hấp phụ lọc các tạp chất trong nước.
Kết quả thu được là các tạo nên các hạt lớn hơn lắng xuống nước.
Những hạt rắn lơ lửng mang điện tích âm trong nước (keo sét, protein …) sẽ hút các ion dương tạo thành hai lớp điện tích dương bên trong và lớp bên ngoài. Lớp ion dương bên ngoài có liên kết lỏng lẻo nên dể dàng bị trợt ra. Do đó điện tích âm của hạt bị giảm xuống dẫn tới điện thế giảm xuống.
Giảm chiều cao của hàng rào năng lượng đến giá trị giới hạn, để cho các hạt rắn không đẩy lẫn nhau bằng cách tăng thêm vào các ion có điện tích dương để phá vỡ sự ổn định trạng thái keo của các hạt nhờ trung hoà điện tích. Khả năng kết dính tạo bông keo tụ tăng lên khi điện tích của hạt giảm xuống. Keo tụ sẽ là tốt nhất khi điện tích của hạt bằng không. Do đó lực tác dụng giữa các hạt mang điện tích khác nhau giữ vai trò quan trọng keo tụ. Lực hút phân tử sẽ tăng nhanh khi giảm khoảng cách giữa các hạt bằng các tạo nên những chuyển động khác nhau được tạo ra do quá trình khuấy trộn.
Một số loại keo tụ phổ biến
– Phèn nhôm sunfat: Al2(SO4)3.nH2O
Phèn nhôm – Al2(SO4)3.14H2O được sử dụng làm hóa chất xử lý nước với mức giá hợp lý, liều lượng sử dụng ít nhưng cho chất lượng nước sạch nên được nhiều nhà máy nước cấp sử dụng. Phèn nhôm – Al2(SO4)3.14H2O có dạng tấm mảnh, có hình dạng không xác định, có màu trắng hoặc màu vàng đục. Phèn nhôm – Al2(SO4)3.18H2O là hóa chất phổ biến nhất ở Việt Nam.
Cơ chế keo tụ của phèn nhôm: Phản ứng thủy phân hình thành các ion Al3+ có khả năng hút các ion âm có trong nước hình thành nên các liên kết, từ đó tạo nên các bông cặn.Chú ý khi sử dụng phèn nhôm: pH tối ưu là 5,5-7,5; nhiệt độ của nước khoảng 20-40 độ C. Bên cạnh đó còn chú ý đến: các thành phần ion trong nước, các hợp chất hữu cơ, liều lượng phèn.
– Phèn sắt: Fe2(SO4)3.nH2O:
Muối sắt hiện nay chưa phổ biến ở Việt Nam nhưng rất phổ biến ở các nước công nghiệp phát triển. Muối sắt cũng như muối nhôm khi thủy phân sẽ tạo ra axit. Phèn sắt khi thủy phân ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Vùng pH tối ưu là 5-9.
– Poly Aluminium Chloride: PAC
PAC có công thức tổng quát là[Al2(OH)nCl6.nxH2O]m, có màu vàng, rất dễ hòa tan trong nước, dung dịch trong suốt, có tác dụng khá mạnh về tính hút ẩm.
– Chất keo tụ cao phân tử: PAFC
Công thức [Al2(OH)nCl6-n]m, là chất keo tụ cao phân tử, hoàn toàn tan trong nước, có khả năng keo tụ rất nhanh.
