Συμπλήρωμα μηχανισμών πήξης και κατά πόσον είναι κατάλληλο να χρησιμοποιούνται πηκτικά σε λίμνες για την αφαίρεση φωσφορικών αλάτων

Η σαρωτική πήξη θα μπορούσε να εξηγηθεί με σαφήνεια με τις ακόλουθες πληροφορίες, οι οποίες είναι το συμπλήρωμα του μηχανισμού πήξης. Το δεύτερο νέο εύρημα είναι ότι το «διαλυμένο Al» στο υπερκείμενο είναι στην πραγματικότητα νανοσωματίδια, τουλάχιστον κατά την περίοδο των πειραμάτων. Και τα δύο ευρήματα συνεισφέρουν σημαντικά στη βιομηχανία επεξεργασίας νερού, ιδιαίτερα στον τομέα της πήξης.

Αυτή η μελέτη μπορεί να έχει ευρύτερες επιπτώσεις για την απελευθέρωση του Al από τα ιζήματα στο νερό της λίμνης, μετά την προσθήκη πηκτικών σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις φωσφόρου. Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν επίσης ότι η δοσολογία πηκτικών Al ή Fe δεν είναι πιθανώς κατάλληλη μέθοδος για την αποκατάσταση του νερού της λίμνης.

Όταν τα άλατα αλουμινίου προστίθενται στο νερό σε σχετικά ουδέτερο pH, σχηματίζεται γρήγορα ένα ίζημα υδροξειδίου του Al. Αρχικά, το ίζημα έχει τη μορφή πρωτογενών σωματιδίων νανοκλίμακας, τα οποία στη συνέχεια συσσωματώνονται για να σχηματίσουν κροκίδες. Η φύση των κροκίδων εξαρτάται από τη σύνθεση του διαλύματος — για παράδειγμα, από την παρουσία χουμικού οξέος (ΗΑ), το οποίο όχι μόνο αυξάνει το μέγεθος των πρωτογενών νανοσωματιδίων αλλά και μειώνει τα σημεία σύνδεσης μεταξύ τους. Με ή χωρίς την παρουσία ΗΑ, τα νανοσωματίδια γίνονται μικρότερα με τη γήρανση ως αποτέλεσμα της κρυστάλλωσης.

Τα συσσωματωμένα άμορφα νανοσωματίδια (καθιζημένα κροκίδες) υφίστανται μια δομική τροποποίηση σε θερμοκρασία δωματίου που χαρακτηρίζεται καλύτερα ως μετάβαση από διαταραχή σε σειρά, μετά την απομάκρυνση του νερού. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, η φαινομενική συγκέντρωση Al στο υπερκείμενο του νερού αυξάνεται με την ηλικία. Η συγκέντρωση «διαλυμένου Al» στο υπερκείμενο γίνεται υψηλότερη με την αύξηση του pH και, σε κάποιο βαθμό, παρουσία ΗΑ. Ωστόσο, μπορεί να αποδειχθεί ότι το «διαλυμένο Al» στο υπερκείμενο υπάρχει με τη μορφή κρυσταλλικών νανοσωματιδίων ή μεγαλύτερων συστάδων, τα οποία αποσπώνται από τα καθιζάνοντα κροκίδια. Σημαίνει ότι η προσθήκη πηκτικών στο νερό δεν είναι κατάλληλη μέθοδος για την αφαίρεση φωσφορικών αλάτων στη λίμνη.

Τα αποτελέσματα του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου μετάδοσης (TEM) επιβεβαίωσαν ότι το HA προσροφήθηκε μόνο στην επιφάνεια των νανοσωματιδίων κατά τη διαδικασία πήξης, κάτι που δείχνει ότι τα νανοσωματίδια ιζήματος σχηματίστηκαν αρχικά κατά την πήξη σάρωσης (ένας από τους σημαντικότερους μηχανισμούς πήξης) πριν από την προσρόφηση του ΗΑ ή του συμπλεγμένου Al. -ΧΑ. Ωστόσο, το προσροφημένο εξωτερικό στρώμα του ΗΑ δεν αλλάζει τη διαδικασία κρυστάλλωσης για το εσωτερικό μέρος των νανοσωματιδίων.

Μελλοντική εργασία

Αν και η προσρόφηση του ΗΑ στην επιφάνεια των νανοσωματιδίων θα μείωνε τις γέφυρες υδροξυλίου, καθώς τα νανοσωματίδια προσροφούν το σύμπλεγμα HA-Al στην επιφάνεια, η σύνδεση μεταξύ αυτών των νανοσωματιδίων μειώθηκε μόνο λίγο. Η δύναμη Van der Waals και οι χημικοί δεσμοί είναι οι δύο ελκτικές δυνάμεις μεταξύ των νανοσωματιδίων και οι χημικοί δεσμοί του συμπλέγματος HA-Al στην επιφάνεια των νανοσωματιδίων καθόρισαν την αποτελεσματικότητα της σύνδεσης. Ως εκ τούτου, η δομή του συμπλέγματος HA-Al στην επιφάνεια των νανοσωματιδίων θα διερευνηθεί στο μέλλον, για να διερευνηθούν τα χημικά και φυσικά χαρακτηριστικά του.

Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Επίδραση κρυστάλλωσης του καθιζημένου ιζήματος υδροξειδίου του αργιλίου στο «διαλυμένο Al», που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Water Research. Αυτή η εργασία πραγματοποιήθηκε από μια ομάδα που περιλαμβάνει τον Wenzheng Yu από το Ερευνητικό Κέντρο για Οικο-Περιβαλλοντικές Επιστήμες, την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών, τον Lei Xu από το University College του Δουβλίνου και τον Kaiyu Lei από το Imperial College του Λονδίνου και τον John Gregory από το University College London.