Floculación (en ciencia de polímeros) : Formación reversible de agregados en los que las partículas no están en contacto físico.
Aglomeración (excepto en la ciencia de los polímeros)
Coagulación (excepto en la ciencia de los polímeros)
Floculación (excepto en la ciencia de los polímeros)
Proceso de contacto y adhesión mediante el cual las moléculas o partículas dispersas se mantienen unidas mediante interacciones físicas débiles que finalmente conducen a la separación de fases mediante la formación de precipitados de mayor tamaño. que el tamaño coloidal.
- A diferencia de la agregación, la aglomeración es un proceso reversible.
- Se recomienda la definición propuesta aquí para distinguir la aglomeración de la agregación. Las partículas que forman aglomerados se pueden volver a dispersar.
- Esta cita proviene del Libro Púrpura (Compendio de terminología y nomenclatura de polímeros: Recomendaciones de la IUPAC, 2008). [2]
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En química coloidal , la floculación es un proceso por el cual las partículas coloidales salen de la suspensión para sedimentar en forma de flóculo o escama, ya sea de forma espontánea o por la adición de un agente clarificante . La acción se diferencia de la precipitación en que, antes de la floculación, los coloides simplemente se suspenden, bajo la forma de una dispersión estable (donde la fase interna (sólida) se dispersa por toda la fase externa (fluido) mediante agitación mecánica) y no se disuelven verdaderamente. en solución .
La coagulación y la floculación son procesos importantes en el tratamiento del agua; la coagulación tiene como objetivo desestabilizar y agregar partículas a través de interacciones químicas entre el coagulante y los coloides, y la floculación para sedimentar las partículas desestabilizadas provocando su agregación en flóculos. [ se necesita aclaración ]
Según la definición de la IUPAC , la floculación es "un proceso de contacto y adhesión mediante el cual las partículas de una dispersión forman grupos de mayor tamaño". Floculación es sinónimo de aglomeración y coagulación/ coalescencia . [3] [4]
Básicamente, la coagulación es un proceso de adición de coagulante para desestabilizar una partícula cargada estabilizada. Mientras tanto, la floculación es una técnica de mezcla que promueve la aglomeración y ayuda a la sedimentación de las partículas. El coagulante más comúnmente utilizado es el alumbre , Al 2 (SO 4 ) 3 ·14H 2 O.
La reacción química implicó:
Durante la floculación, una mezcla suave acelera la velocidad de colisión de las partículas, y las partículas desestabilizadas se agregan aún más y se entrelazan en precipitados más grandes. La floculación se ve afectada por varios parámetros, incluidas las velocidades de mezcla, la intensidad de la mezcla, el tiempo de mezcla y el pH . El producto de la intensidad de la mezcla y el tiempo de mezcla se utiliza para describir los procesos de floculación.
El proceso mediante el cual se selecciona la dosis y la elección del floculante se denomina prueba de jarra. El equipo utilizado para la prueba de jarras consta de uno o más vasos, cada uno equipado con un mezclador de paletas. Después de la adición de floculantes, se produce una mezcla rápida, seguida de una mezcla lenta y posteriormente el proceso de sedimentación. Luego se pueden tomar muestras de la fase acuosa en cada vaso. [5]
En química coloidal , la floculación se refiere al proceso mediante el cual las partículas finas se agrupan formando un flóculo. Luego, el flóculo puede flotar hasta la superficie del líquido (crema), sedimentarse en el fondo del líquido ( sedimentación ) o filtrarse fácilmente del líquido. El comportamiento de floculación de los coloides del suelo está estrechamente relacionado con la calidad del agua dulce. La alta dispersabilidad de los coloides del suelo no sólo causa directamente turbidez del agua circundante sino que también induce la eutrofización debido a la adsorción de sustancias nutricionales en ríos y lagos e incluso en barcos bajo el mar.
En el caso de las emulsiones , la floculación describe la agrupación de gotas individuales dispersas, sin que las gotas individuales pierdan su identidad. [6] La floculación es, por tanto, el paso inicial que conduce a un mayor envejecimiento de la emulsión (coalescencia de las gotas y separación final de las fases). La floculación se utiliza en aderezos minerales, [7] pero también se puede utilizar en el diseño de propiedades físicas de alimentos y productos farmacéuticos. [8]
En un laboratorio médico , la floculación es el principio básico utilizado en diversas pruebas de diagnóstico, por ejemplo, la prueba rápida de reagina plasmática . [9]
En ingeniería civil y en ciencias de la tierra , la floculación es una condición en la que arcillas , polímeros u otras pequeñas partículas cargadas se adhieren y forman una estructura frágil , un flóculo. En las lechadas de arcilla dispersa , la floculación ocurre después de que cesa la agitación mecánica y las plaquetas de arcilla dispersas forman flóculos espontáneamente debido a las atracciones entre las cargas frontales negativas y las cargas laterales positivas.
La floculación se utiliza en aplicaciones de biotecnología junto con la microfiltración para mejorar la eficiencia de los alimentos biológicos. La adición de floculantes sintéticos al biorreactor puede aumentar el tamaño promedio de las partículas, haciendo que la microfiltración sea más eficiente. Cuando no se añaden floculantes, se forman tortas y se acumulan provocando una baja viabilidad celular. Los floculantes con carga positiva funcionan mejor que los con carga negativa, ya que las células generalmente están cargadas negativamente. [10]
La floculación se emplea ampliamente para medir el progreso de la formación de cuajada en las etapas iniciales de la elaboración del queso para determinar cuánto tiempo debe fraguar la cuajada. [11] La reacción que involucra a las micelas de cuajo está modelada por la cinética de Smoluchowski . [11] Durante el cuajo de la leche, las micelas pueden acercarse unas a otras y flocular, un proceso que implica la hidrólisis de moléculas y macropéptidos. [12]
La floculación también se utiliza durante el tratamiento de aguas residuales del queso . Se utilizan principalmente tres coagulantes diferentes: [13]
En la industria cervecera, la floculación tiene un significado diferente. Es un proceso muy importante en la fermentación durante la producción de cerveza donde las células forman flóculos macroscópicos. Estos flóculos hacen que la levadura se sedimente o suba a la cima de la fermentación al final de la fermentación. Posteriormente, la levadura se puede recolectar (recortar) de la parte superior ( fermentación de cerveza ) o de la parte inferior ( fermentación de cerveza ) del fermentador para poder reutilizarla en la siguiente fermentación.
La floculación de la levadura está determinada principalmente por la concentración de calcio, a menudo en el rango de 50 a 100 ppm. [14] Se pueden agregar sales de calcio para causar floculación, o el proceso se puede revertir eliminando el calcio agregando fosfato para formar fosfato de calcio insoluble, agregando exceso de sulfato para formar sulfato de calcio insoluble o agregando EDTA para quelar los iones de calcio. Si bien parece similar a la sedimentación en dispersiones coloidales, los mecanismos son diferentes. [15]
La floculación y la sedimentación se utilizan ampliamente en la purificación de agua potable , así como en el tratamiento de aguas residuales , el tratamiento de aguas pluviales y el tratamiento de corrientes de aguas residuales industriales. Los procesos de tratamiento típicos consisten en rejillas, coagulación, floculación, sedimentación , filtración granular y desinfección. [16] A medida que la demanda de soluciones ecológicas en el proceso de floculación continúa creciendo, los biopolímeros están surgiendo como una solución muy prometedora. Entre ellos, el quitosano destaca por sus propiedades excepcionales, lo que lo convierte en uno de los principales candidatos en este esfuerzo respetuoso con el medio ambiente. [17] El quitosano no sólo es biodegradable sino que también exhibe una capacidad única para unirse con una amplia gama de contaminantes, incluidos metales pesados y contaminantes orgánicos, eliminándolos eficazmente de las fuentes de agua. [18]
La defloculación es exactamente lo opuesto a la floculación, también conocida a veces como peptización . El silicato de sodio (Na 2 SiO 3 ) es un ejemplo típico. Por lo general, en rangos de pH más altos , además de la baja fuerza iónica de las soluciones y el dominio de cationes metálicos monovalentes, las partículas coloidales pueden dispersarse. [19] El aditivo que evita que los coloides formen flóculos se llama defloculante. Para la defloculación impartida a través de barreras electrostáticas, la eficacia de un defloculante se puede medir en términos de potencial zeta . Según el Diccionario Enciclopédico de Polímeros, la defloculación es " un estado o condición de una dispersión de un sólido en un líquido en el que cada partícula sólida permanece independiente y no asociada con partículas adyacentes (muy similar a un emulsionante ). Una suspensión defloculada muestra un rendimiento nulo o muy bajo. valor". [19]
La defloculación puede ser un problema en las plantas de tratamiento de aguas residuales, ya que comúnmente causa problemas de sedimentación de lodos y deterioro de la calidad del efluente .