Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.37
no.6
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pp.325-331
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2015
The experimental results of the characteristics of aluminum based and ferric based coagulants for the Nakdong River water showed that the main hydrolysis species contained in alum and $FeCl_3$ are monomeric species of 98% and 93.3%, respectively. The PACl of r=1.2 produced by the addition of base contained 31.2% of polymeric Al species and the PACl of r=2.2 contained 85.0% of polymeric Al species, as showing more polymeric Al species with increasing r value. Coagulation tests using Al(III) and Fe(III) salts coagulants for the Nakdong River water showed that the coagulation effectiveness of turbidity and organic matter was high in the order of $FeCl_3$ > PACl (r=2.2) > PACl (r=1.2) > alum. $FeCl_3$ has showed better flocculation efficiency than Al(III) salts coagulants. In addition, in case of Al(III) coagulants, the Al(III) coagulants of higher basicity, which contained more polymeric Al species, resulted in better coagulation efficiency for both turbidity and organic matter removed. The optimum pH range for all of the coagulants investigated was around pH 7.0 under the experimental pH range of 4.0~9.5. Especially, the highest basicity PACl (r=2.2) and $FeCl_3$ were considered as more appropriate coagulants for the removal of turbidity in the case of raw water exhibiting higher pH.
This research explored the feasibility of preparing and utilizing a prefonned polymeric solution of Al(III) for coagulation in water treatment. Slow base(NaOH) injection into supersaturated aluminum chloride and aluminum sulfate solutions did produce high yields of Al polymers useful to water treatment applications. The method of characterization analysis was based on timed spectrophotometer with ferron as a color developing reagent. The hydrolytic Al species were divided into $monomeric(Al_a),\;polymeric(Al_b),\;and\;precipitate(Al_c)$ from the difference in reaction kinetics. The analysis of PACl's characteristics showed that the quantity of polymeric Al produced at value of$ r(OH_{added}/AI)=2.2$ was $83\%$ of the total aluminum in solution, as showing maximum contents and precipitated Al was dramatically increased when r was increased above 2.35. In addition, the characteristics of polyaluminum sulfate (PAS) showed that polymeric Al contained at r = 0.75 was $18\%$ of the total aluminum in solution. The synthesized PACI and PAS were stable during storing period, as indicating negligible aging effect. The effect of sulfate ion on PACI was dependent on the concentration of sulfate ion. That is, polymeric species decrease and precipitate species increase as sulfate ion concentration increased. It can be concluded that the sulfate cause the formation of $Al(OH)_{3(S)}$ at low pH. However, The effect of calcium ion was negligible for distribution of Al species.
This research explored the feasibility of preparing and utilizing a preformed polymeric solution of Al(III) for coagulation in water treatment. Slow base(NaOH) injection into supersaturated aluminum chloride solutions did produce high yields of the type of Al polymers useful to water treatment applications. PACl's characteristic analysis showed that the quantity of polymeric Al produced at value of $r(OH_{added}/Al)=2.2$ was 83% of the total aluminum in solution, as showing maximum contents and precipitate was dramatically increased when r was increased above 2.35. And PACl was stable during sitoring period so aging effect was negligible. Results of the coagulation of Nakdong river waters with three PACls showed that the effectiveness of the three coagulants can be considered as r = 2.2 > r = 2.0 > r = 2.35 which are also the order of higher polymeric aluminum contents. Coagulation results for synthetic water exhibited optimum dose of 0.25mM Al, for three PACls, but above optimum dose, r = 2.0 and 2.2 PACl impaired the coagulation and sedimentation of turbidity and humic acid because of the restabilization of particulate. The effect of pH for on coagulation of Nak Dong River water showed that it had much effect turbidity and TOC removal, especially near pH 7. But pH effect was little for turbidity and TOC removal when r = 2.35 PACl was used for coagulation, that PACl had much more precipitates content.
The analysis of Al (III) hydrolysis species with PACls prepared by different basicity showed that mononmeric Al species were reduced while precipitate Al species were increased with an increase in basicity for PACls. In the case of the PACl with 13.6% basicity, monomeric Al species were 81%, polymeric Al (III) species 19%, precipitate Al (III) species was 0%, as showing the dominant monomeric Al species. The PACl with 13.6% basicity showed above 80% of turbidity removal efficiency without any restabilization. In addition, the PACl with 13.6% basicity showed higher organic removal expressed by $UV_{254}$ which was caused by lower coagulation pH. The PACl containing the higher amount of monomeric Al species was the most beneficial for T-P and $PO_{4}-P$ removal.
Kim, Jee-Yeon;Lee, Chang-Ha;Sohn, Jin-Sik;Yoon, Je-Yong
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.18
no.3
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pp.331-336
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2004
The correlation between polymeric aluminum species of coagulant and its coagulation efficiency was investigated using several commercial polymeric Al(III) inorganic coagulants (Poly Aluminum Hydroxy Chloro Sulfate 2020 (PAHCS2020), Poly Aluminum Hydroxy Chloro Sulfate 2500 (PAHCS2500) which was introduced in Korean water treatment plants. The poly aluminum chloride (PAC), Poly Aluminum Hydroxide Chloride Silicate (PACS)) and the aluminum salts ($AlCl_3$, Alum ($Al_2(SO_4)_3$)) were used for the purpose of comparison. The comparison of the coagulation efficiency of each coagulant was made by turbidity removal through the standard jar testing procedure and the determination of the hydrolytic Al(III) species was made by the ferron method which can differentiate the monomeric aluminum species from the polymeric aluminum species. Overall, PAHCS2020 and PAHCS2500 showed the better performance in turbidity removal than the aluminum salts. The performance of coagulation was even better without adjustment of pH during the coagulation experiment. The positive correlation between polymeric aluminum species of coagulant and coagulation efficiency was found.
The overall objective of this research was to find out the role of rapid mixing conditions in the species of hydrolyzed Al(III) formed by Al(III) coagulants and to evaluate the distribution of hydrolyzed Al(III) species by coagulant dose and coagulation pH. When an Al(III) salt was added to water, monomeric Al(III), polymeric Al(III), precipitate Al(III) was formed by Al(III) hydrolysis. The method of hydrolyzed Al(III) species characterization analysis was based on timed spectrophotometer with ferron as a color developing reagent. The hydrolytic species were divided into monomer, polymer, precipitate from the reaction kinetics. And then, the color intensity for monomeric Al(III) was read 3 min after mixing. With standard Al solution containing monomeric Al(III) only, the Al-ferron color intensity slightly increased with until about 3 min. During the rapid mixing period, for purewater, formation of dissolved Al(III) (monomer and polymer) was similar to rapid mixing condition, but for raw water, the species of Al(III) hydrolysis showed different result. During the rapid mixing period, for high coagulant dose, Al-ferron reaction increases rapidly. The kinetic constants, Ka and Kb, derived from Al-ferron reaction. The kinetic constants followed very well the defined tendencies for coagulation condition. For pure water, when the rapid mixing time increased, the kinetic constants, Ka and Kb showed lower values. Also, for raw water, when the rapid mixing time increased, the kinetic constants, Ka and Kb showed lower values.
In this study, newly improved Ferron assay test haved on timed spectrometry was used for the determination of hyolrolytic Al species presented in PACl coagulant. The color development reagent ferron was prepared by using conventional method and two newly developed methods. Then the ferron assay test was used to compare and analyze the distribution of Al(III) hydrolyzed species presented in the prepared PACl and alum. The preparing method of reagent A required an aging period of 7 days by adding a hydroxylamine hydroxide and a 1,10-phenanthroline monohydrate reagent, whereas the preparing method of reagent B was used as a coloring agent immediately without aging time. The regression analysis between UV absorbance and Al concentrations of conventional method and newly developed method of ferron reagents in low-concentration aluminum solutions and high-concentration aluminum solutions, showed the correlation coefficients of 0.999 or higher, as showing high correlations of conventional method and newly developed method. Applying Ferron assay test, Al species in the PACls and alum were classified as Ala(monomeric Al), Alb (polymeric Al), and Alc (colloidal and precipitated Al). Distribution of Al(III) hydrolyzed species according to the preparation of ferron colorimetric reagents was similar.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.34
no.3
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pp.149-154
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2012
According to the coagulation tests for PACs with various basicities, the PACB with lower basicity showed higher coagulation efficiencies of organics and phosphorus than the PAC with higher basicity. The PACB contained higher amount of monomeric Al (III) hydrolytic species comparing with PAC. In case of the coagulation for the sewage treated water, the coagulation efficiency by the charge neutralization and sweep floc formation was higher with PACB than with PAC. Accordingly, when $Al_2O_3$ concentration was similar in the coagulant, PACB showed higher removal efficiencies of turbidity, $COD_{Mn}$, TP, and $PO_4$-P comparing with PAC, especially in the lower range of coagulant dose.
This experiment was performed on three parts with prepared coagulants. (1) The characterization of coagulation for PACI coagulants. (2) Comparison of the characterization of coagulation with PAS and PACI coagulants. And (3) Comparison of the characterization of coagulation for the addition of calcium with PACI. Coagulation experiments were conducted with several dosages and pH for each coagulants. For the characterization of coagulation with PACI coagulants, coagulation of Nakdong river waters with three PACls (r=2.0, 2.2, 2.35) showed that the effectiveness of the three coagulants can be considered as r=2.2 > 2.0 > 2.35 which are also the order of higher polymeric aluminum contents. For the comparison of the characterization of coagulation for PAS and PACI coagulants, PAS (r=0.75) coagulants was more effective than other coagulant for the removal of organic matters by sweep floc mechanism with $A;(OH)_{3(S)}$. For comparison of the characterization of coagulation for the addition of calcium with PACI, the presence of divalent cation like $Ca^{2+}$ was supposed to influence the complex formation of organic anions. From the result of test on coagulation at various pH ranges, the PACI was least affected by the coagulation pH, and the addition of calcium to PACI was very effective for the removal of turbidity and organic materials over broader pH range (pH 4-9).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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