Sedimentació i Centrifugació: Processos de Separació Sòlid-Líquid

Sedimentació i Centrifugació: Processos de Separació

La sedimentació és un procés de separació sòlid-líquid o sòlid-gas on s’aprofita la diferència de densitat entre el sòlid (densitat més gran) i el fluid (de densitat més baixa). Es tracta d’una operació unitària de quantitat de moviment on hi intervé la gravetat com a força impulsora. Els sedimentadors industrials poden realitzar una separació parcial o completa.

Un clarificador és el sedimentador industrial que retira completament totes les partícules, obtenint dos corrents: un de líquid i un de sòlid.

Si, en canvi, se separen els sòlids per fraccions segons la seva mida, l’equip s’anomena classificador.

Tipus de Sedimentació

Existeixen tres tipus de processos de sedimentació:

• Sedimentació discreta: Les partícules que sedimenten mantenen la seva individualitat, és a dir, no se sotmeten a un procés de coalescència amb altres partícules. En aquest cas, les propietats físiques de les partícules (mida, forma, pes específic) no canvien durant el procés. La deposició de partícules de sorra en els desarenadors és un exemple típic de sedimentació discreta.
• Sedimentació amb floculació: Les partícules floculentes són aquelles produïdes per aglomeració de partícules col·loides desestabilitzades a conseqüència de l’aplicació d’agents químics. A diferència de les partícules discretes, les característiques d’aquest tipus de partícules (forma, mida i densitat) sí que canvien durant la caiguda. Els principals agents floculants utilitzats són els òxids metàl·lics, com poden ser l'Al₂O₃ o el Fe₂O₃.
• Sedimentació per zones: Les partícules formen una espècie de manta que sedimenta com una massa total, presentant una interfase diferent amb la fase líquida. Exemples d’aquest procés inclouen la sedimentació de llots actius en els clarificadors secundaris i la dels flòculs d’alúmina en els processos de tractament d’aigües.

Factors que Influeixen en la Sedimentació

A més del tipus de sedimentació que es produeixi, hi ha altres factors que afecten la sedimentació. Els més rellevants són:

1. La temperatura de l’aigua d’entrada: Un canvi en la temperatura de l’aigua d’entrada pot provocar diferents corrents tèrmiques que poden alterar el bon funcionament del sedimentador.
2. Condicions hidràuliques: Si el sedimentador funciona en règim turbulent o laminar, pot provocar diferents fenòmens de corrents preferencials que desestabilitzen el bon funcionament del sedimentador.

Tipus de Sedimentadors

Sedimentadors en Continu

Els clarificadors són un dels equips més utilitzats per a la sedimentació en continu a nivell industrial. S’utilitzen per partícules que tinguin una velocitat de sedimentació relativament gran. La gran particularitat dels equips de sedimentació en continu és la capacitat de retirar en continu els sòlids.

Així doncs, consten de tancs grans, relativament poc profunds (més diàmetre que profunditat), dissenyats a partir de la prèvia caracterització de la solució (velocitats de sedimentació).

Sedimentador Rectangular

Tanc rectangular (tipus piscina) on l’aigua s’introdueix per un dels extrems i la partícula es va desplaçant cap avall i lateralment al mateix temps. L’aigua clarificada s’extreu per l’altre extrem del tanc, per la part superior del mateix per sobreeiximent. El sòlid es retira amb rasquetes mòbils per la part inferior.

Sedimentador Circular

Tenen el fons cònic per assegurar que les partícules sòlides vagin al centre del tanc. La solució (L+S) s’alimenta per la part central i es mou radialment amb una velocitat decreixent, permetent que el sòlid sedimenti al fons del tanc. El líquid clarificat sobreïx (“rebosa”) per la part superior externa del tanc. Els braços de les rasquetes, que giren a una velocitat lenta, rasquen el fons del tanc per enviar el sòlid cap al centre del tanc, on per la part inferior una bomba de llots els extreu.

Centrifugació

La centrifugació és un mètode pel qual es poden separar sòlids de líquids de diferent densitat mitjançant la força centrífuga, la qual imprimeix a la barreja un moviment rotatori amb una força de major intensitat que la gravetat, provocant la sedimentació del sòlid o de les partícules de major densitat.