Dispersie Bij water- en afvalwaterbehandeling verwijst dispersie naar de verdeling van fijne deeltjes in een vloeistof waarbij de deeltjes gelijkmatig in suspensie blijven in het medium zonder te combineren of te scheiden. Dispersieprocessen zijn essentieel voor veel toepassingen in industriële watertechnologie en afvalwaterbehandeling, omdat ze de stabiliteit en homogeniteit van de deeltjesdistributie verbeteren en de ophoping van vaste deeltjes voorkomen. Stabiele dispersie is nodig om afzettingen en vervuiling in leidingen, reactoren en op membraanoppervlakken te voorkomen.

In de industriële praktijk is de vorming en stabilisatie van een dispersie vooral belangrijk in koelcircuits, ketelwaterbehandelingenmaar ook in verffabrieken en de papierindustrie, waar verschillende deeltjes zoals mineralen, pigmenten of vezels moeten worden gedispergeerd. Dispergeermiddelen ondersteunen de homogeniteit van de dispersie en verlengen de levensduur van de systemen.

Technische achtergrond van dispersie

Er is sprake van dispersie als vaste stoffen, vloeistoffen of gassen in een ander medium worden verdeeld en daar een gesuspendeerde fase vormen. De fijne deeltjes vormen de gedispergeerde fase, terwijl het water of een andere vloeistof het continue dispersiemedium vormt.

De stabiliteit van een dispersie wordt beïnvloed door verschillende factoren:

• Deeltjesgrootte: Kleine deeltjes met een groot oppervlak blijven gemakkelijker in suspensie, omdat de opwaartse kracht van de vloeistof voldoende is om de deeltjes te scheiden.
• Oppervlaktelading van de deeltjes: Elektrisch geladen deeltjes zijn minder geneigd om zich samen te voegen, omdat deeltjes met dezelfde lading elkaar afstoten.
• Viscositeit van het medium: Een hogere viscositeit van het medium zorgt ervoor dat de deeltjes langer in suspensie blijven en zich gelijkmatig verdelen.
• Dispergeermiddelen: Chemische dispergeermiddelen worden toegevoegd om de oppervlaktespanning van de deeltjes te verlagen en stabiele, langdurige dispersiesystemen te creëren.

Soorten dispersies in industriële watertechnologie

1. Colloïdale dispersies:

   • Colloïden zijn uiterst fijne deeltjes die over het algemeen niet bezinken maar in suspensie blijven door Brownse beweging. Deze deeltjes kunnen zowel hydrofiel als hydrofoob zijn en vormen een uitdaging in waterbehandeling, omdat ze vaak niet verwijderd kunnen worden door eenvoudige bezinking. Ze worden meestal gestabiliseerd door coagulatie- en flocculatieprocessen.

2. Schorsingen:

   • Dit zijn grovere deeltjes die in suspensie worden gehouden door agitatie of andere mechanische actie. Suspensies worden vaak aangetroffen bij de behandeling van slib, bijvoorbeeld bij slibconditionering en vaste deeltjes verwijdering in afvalwaterbehandeling.

3. Emulsies:

   • Emulsies zijn dispersies waarin vloeistoffen (vaak olie en water) fijn gedispergeerd zijn. Emulsies zijn over het algemeen ongewenst in waterbehandeling en worden verwijderd door speciale emulsiesplitsing en precipitatie.

Gebruik van dispersieprocessen in de praktijk

Bij de behandeling van water en afvalwater worden dispersieprocessen vaak gebruikt om afzettingen te voorkomen en de behandelingsstappen te optimaliseren:

1. Behandeling van koelwater:

   • Gedispergeerde vaste stoffen zoals zouten en minerale afzettingen in het koelwater kunnen de efficiëntie van het systeem verminderen. Dispergeermiddelen die de afzettingen stabiel en in suspensie houden, voorkomen de vorming van kalk en andere vaste afzettingen op de oppervlakken van de warmtewisselaar. Deze stabiele dispersie vermindert vervuiling en zorgt voor een optimale warmteoverdracht.

2. Behandeling van ketelwater:

   • Hoge temperaturen in boilers en verwarmingssystemen veroorzaken de vorming van calcium- en magnesiumzouten, die kunnen leiden tot ketelsteen. Dispergeren van deze afzettingen en ze stabiliseren met dispergeermiddelen voorkomt sedimentatie en verlengt de levensduur van de verwarmingsoppervlakken.

3. Membraansystemen en omgekeerde osmose:

   • In membraansystemen leiden fijne deeltjes en colloïdale stoffen vaak tot vervuiling, wat de werking van het membraan belemmert. Door de vaste deeltjes te dispergeren, kunnen de membranen worden beschermd tegen afzettingen. Dit verlengt de levensduur en vermindert de noodzaak voor chemische reiniging.

4. papierindustrie:

   • In de papierproductie worden vaste stoffen en vulstoffen vaak in een stabiele dispersie gehouden. Dispergeermiddelen voorkomen dat deze stoffen neerslaan op machineonderdelen, wat de productie-efficiëntie en de kwaliteit van het eindproduct verbetert.

5. Textiel- en verfindustrie:

   • Hier worden kleuren en pigmenten in een stabiele dispersie gehouden om een uniform kleurresultaat te garanderen. Dispergeermiddelen zorgen ervoor dat de kleurdeeltjes gelijkmatig verdeeld blijven en niet neerslaan op machineoppervlakken of in leidingen.