Flockung

Durch Flockung oder Flokkulation (lateinisch flocculus ‚kleines Büschel Wolle‘) werden feinste suspendierte oder kolloidale Fremdbestandteile des Wassers koaguliert, um sie so aus dem Wasser durch Sedimentation oder Filtration besser abscheiden und entfernen zu können. Dabei handelt es sich vordergründig anscheinend um ein rein physikalisch-technisches Verfahren.

In der Regel spielen chemische Komplexbildungen ebenfalls eine Rolle. Es ist möglich, gelöste Substanzen mittels Flockung aus dem Wasser zu entfernen, wie zum Beispiel Phosphat oder auch Anteile des gelösten organischen Kohlenstoffs. Dies erfolgt mit Hilfe geeigneter Chemikalien, die entweder als Flockungsmittel oder Flockungshilfsmittel bezeichnet werden. Bei den Chemikalien unterscheidet man zwischen organischen Polyelektrolyten und anorganischen Primär-Flockungsmitteln, meistens Hydroxidbildnern wie Calciumhydroxid, Aluminiumhydroxid oder Eisenhydroxid. Dabei handelt es sich also um ein gemischt chemisch- und physikalisch-technisches Verfahren.

Anwendung bei der Wasseraufbereitung und in der Abwassertechnik

Handelt es sich bei der Trübung in trüben Wässern um kolloidale Partikel (< 1 µm), beispielsweise bei Oberflächenwässer um Plankton, Huminstoffe, Tone oder Hydroxide, dann unterliegen sie stärker der Brownschen Molekularbewegung, so dass sie nicht durch Sedimentation absinken. Die Teilchen sind an ihrer Oberfläche meist negativ geladen und stoßen sich durch elektrostatische Effekte ab. Ein Maß für diese Kräfte (diffuse Doppelschicht) ist das Zeta-Potential. Werden diese Kräfte durch geeignete Bedingungen oder Zugabe von Flockungshilfsmittel überwunden, so agglomerieren die kleinen Teilchen zu größeren Makroflocken, die durch die Brownsche Molekularbewegung weniger beeinflusst werden und deshalb sedimentieren.

Die für die Bildung der Makroflocken notwendige Destabilisierung der Mikroteilchen kann durch Kationen bewirkt werden, vor allem durch dreiwertige Ladungsträger wie Aluminium- oder Eisen-Hydroxidbildner (Aluminiumchlorid, Aluminiumsulfat, Natriumaluminat, Eisenchlorid, Eisensulfat) oder durch Kalkmilch (Calciumhydroxid). Dabei ist die Einstellung des optimalen pH-Wertes von entscheidender Bedeutung. Die Koagulation kann aber oft auch mit kationischen Polyelektrolyten, bevorzugt mit Polyaminen, erreicht werden. Für die Agglomeration zu Makroflocken werden hochmolekulare Polyelektrolyte (im allgemeinen Sprachgebrauch „polymere Flockungshilfsmittel“) verwendet, meist Copolymere auf der Basis von Acrylamid, die anionisch oder kationisch sein können.

Koagulation und Agglomeration laufen in der Regel parallel ab. Bei der praktischen Anwendung der Flockung können Mischbedingungen (Rührbedingungen) und Reifezeit eine wichtige Rolle für die Effizienz der Abscheidung spielen, besonders bei Systemen mit geringem Feststoffgehalt (z. B. Oberflächenwasser). Die Flockung wird auch bei der Schlammentwässerung oder in Klär- und Entwässerungsprozessen der Industrie (Papierherstellung, Bergbau, Chemieprozesse) angewendet. Sie kann aber auch zur Entfernung von Phosphat aus Oberflächengewässern wie in der OWA (Oberflächenwasseraufbereitung) in Berlin Tegel verwendet werden, um die Eutrophierung natürlicher Gewässer zu vermeiden.

Auftreten in der Metallurgie

Größere Werkstücke aus legiertem Stahl neigen zu einer unerwünschten Materialtrennung durch Ausscheiden von Wasserstoff aus fester Lösung bei verminderter Diffusionsfähigkeit. Die Flockung ist durch Vorwärmen der Zuschlagstoffe, durch Legierungszugaben und durch spezielle Umformungsprozesse mit verzögerter Abkühlung vermeidbar.

Siehe auch

• Kläranlage
• Wasseraufbereitung
• Flockpunkt