Cloruro di ferro (III) contro solfato di alluminio (alun) nella coagulazione dell'acqua: come scegliere il coagulante più adatto?
Di فريق Egy Chem Hub
Quando si sceglie un coagulante per un impianto di trattamento delle acque o delle acque reflue, si pone sempre la stessa domanda: è meglio utilizzare il cloruro di ferro (III) (noto scientificamente come cloruro ferrico, Iron(III) Chloride o Ferric Chloride) o il solfato di alluminio (allume, Alum)? Non esiste una risposta valida per tutti i tipi di acqua. Tuttavia, conoscere le differenze chimiche e operative tra le due sostanze permette di restringere il campo prima di avviare i test in vasca e aiuta l’acquirente a definire le specifiche da richiedere al fornitore.
Cosa sono queste due sostanze?
Il solfato di alluminio (Al₂(SO₄)₃) viene spesso fornito sotto forma di cristalli sfusi o di soluzione liquida concentrata.
Il cloruro di ferro (III) (la formula FeCl₃ si riferisce al composto anidro) viene utilizzato nel trattamento delle acque solitamente sotto forma di soluzione acquosa con una concentrazione di circa il 41% in peso; si tratta di una soluzione marrone scuro altamente acida.
Entrambe le sostanze sono coagulanti inorganici a base di sali minerali e vengono aggiunte all’acqua in dosi calcolate in mg/l.
Come funzionano?
Una volta aggiunti, i sali minerali si dissolvono in acqua formando idrossidi poco solubili: idrossido di alluminio Al(OH)₃ nel caso dell’allume e idrossido di ferro (III) Fe(OH)₃ nel caso del cloruro di ferro (III). Questo precipitato neutralizza le cariche delle particelle in sospensione, trattenendole in un «fiocco» che si deposita o viene filtrato. L'idrolisi produce acidità che abbassa il pH dell'acqua e ne consuma la naturale alcalinità; è qui che iniziano le differenze più significative tra le due sostanze.
Differenze fondamentali in tabella
| Criterio | Solfato di alluminio (alun) | Cloruro di ferro (III) |
|---|---|---|
| Intervallo di pH efficace | Più ristretto, compreso approssimativamente tra 5,5 e 7,5 (le fonti differiscono leggermente sui valori limite) | Molto più ampio, da circa 4 a 11 |
| Consumo di alcalinità (come CaCO₃) | Da circa 0,45 a 0,50 mg/l per ogni 1 mg/l di allume | Circa 0,92 mg/l per ogni 1 mg/l di FeCl₃ (calcolato come sostanza anidra) |
| Ione aggiunto all’acqua | Solfato | Cloruro |
| Fango risultante | Idrossido di alluminio | Idrossido di ferro (III) |
| Corrosività e manipolazione | Soluzione acida che richiede adeguati materiali di stoccaggio | Altamente corrosivo per la maggior parte dei metalli |
Avviso importante quando si confrontano i dati: la dose di allume può essere espressa come sostanza anidra o come soluzione a una determinata concentrazione, così come il cloruro di ferro (III) può essere espresso come sostanza anidra, cristallina o come soluzione. Pertanto, prima di calcolare il costo, è necessario effettuare sempre il confronto su una base univoca.
pH: in quali condizioni funziona bene ciascun coagulante?
L’intervallo di efficacia dell’alume è più ristretto e si estende da un ambiente debolmente acido fino a valori vicini al punto di equilibrio. Pertanto, l’impianto che lo utilizza deve monitorare il pH dopo l’aggiunta e regolarlo se si discosta da tale intervallo.
Il cloruro di ferro (III), invece, mantiene la sua efficacia in un intervallo molto più ampio, il che rappresenta un vantaggio quando il pH dell’acqua grezza oscilla o quando è necessario operare al di fuori dell’intervallo di efficacia dell’allume. Tuttavia, l’ampiezza dell’intervallo non implica che il dosaggio ottimale sia costante, poiché varia a seconda del tipo di acqua.
Alcalinità: il costo nascosto
Ogni coagulante minerale consuma l’alcalinità dell’acqua. Il cloruro di ferro (III) ne consuma circa il doppio rispetto all’allume a parità di massa di principio attivo. In acque con alcalinità già bassa, ciò può far scendere il pH al di sotto dell’intervallo richiesto, rendendo necessaria l’aggiunta di calce o carbonato di sodio per compensare l’alcalinità, il che aumenta il costo dei materiali. Pertanto, l’alcalinità dell’acqua grezza va verificata prima di scegliere tra i due coagulanti, non dopo.
Fanghi e residui
Entrambi i coagulanti lasciano un precipitato di idrossido non solubile che diventa parte dei fanghi; pertanto, il costo del trattamento e dello smaltimento dei fanghi rientra nel confronto. Il precipitato di ferro è voluminoso e si deposita rapidamente.
Per quanto riguarda quale dei due produca un fango più facile da disidratare, le fonti da noi consultate non concordano su una risposta univoca. Pertanto non forniamo qui una regola generale; è preferibile misurare la disidratabilità del fango su campioni prelevati dalla stessa vasca.
Corrosione e movimentazione
Questa è la differenza che emerge sul sito dell’impianto e non in laboratorio. La soluzione di cloruro di ferro (III) è acida e altamente corrosiva per la maggior parte dei metalli. Per lo stoccaggio e il trasporto si utilizzano solitamente materiali non metallici o rivestiti, come la fibra di vetro (FRP), il polietilene ad alta densità (HDPE), il polipropilene e il PVC, oppure l’acciaio rivestito di gomma, assicurandosi di rispettare la temperatura di esercizio indicata dal produttore del materiale. Ciò implica la verifica delle linee di iniezione, delle pompe e dei serbatoi prima di passare al cloruro di ferro (III). Anche l’allume liquido è acido; in entrambi i casi, verificare la compatibilità dei materiali di trattamento con la scheda di sicurezza (SDS).
Quando è preferibile utilizzare l’uno o l’altro?
Le seguenti regole non sostituiscono i test, ma aiutano a stabilire le priorità:
- L’allume tende ad essere più adatto quando il pH dell’acqua grezza è vicino al suo intervallo e l’alcalinità è sufficiente.
- Il cloruro di ferro (III) tende ad essere più adatto quando il pH è instabile o esula dall’intervallo di compatibilità dell’alun, oppure quando l’impianto è in grado di sostenere il costo dell’alcalinità aggiuntiva e dispone di materiali di processo resistenti alla corrosione. Tra le sue applicazioni note nel trattamento delle acque reflue vi sono la rimozione delle sostanze in sospensione e del fosforo.
- In entrambi i casi, la fattibilità della scelta viene determinata dal test in vaschetta (Jar Test) condotto sull’acqua effettiva.
Dosaggio: non esiste un valore universale
Il dosaggio ottimale dipende dalla torbidità dell’acqua grezza, dal contenuto di sostanze organiche naturali, dalla temperatura e dall’alcalinità. I dosaggi pubblicati variano notevolmente da un’acqua all’altra, pertanto non indichiamo qui un dosaggio raccomandato. Il Jar Test mette a confronto i coagulanti su una base uniforme e determina il dosaggio, il valore ottimale di pH e la quantità necessaria di compensazione alcalina.
Lista di controllo per l’acquirente
- Richiedere un’analisi dell’acqua grezza: pH, alcalinità, torbidità e sostanze organiche.
- Specificare la concentrazione del prodotto e la base di espressione del dosaggio (soluzione, anidro, idrato).
- Verificate i materiali dei serbatoi, delle pompe e delle linee di iniezione.
- Valutate il costo della compensazione alcalina e dello smaltimento dei fanghi, non solo il prezzo al tonnellata.
- Richiedete la scheda di sicurezza (SDS) e la scheda tecnica prima della fornitura.
Soluzione di cloruro ferrico (III) al 40% di Egy Chem Hub
Egy Chem Hub offre una soluzione di cloruro ferrico (III) al 40% (Ferric Chloride Solution 40%, nome commerciale ECH-FR4014), una soluzione acquosa di colore bruno-rossastro altamente acida e uno dei coagulanti inorganici classificati nella categoria dei prodotti per il trattamento delle acque. È disponibile in qualità industriale, tecnica e per il trattamento delle acque, ed è confezionato in contenitori IBC da 1400 kg e fusti in HDPE da 280 kg, è disponibile anche sfuso; è di origine egiziana e ha una durata di conservazione di 12 mesi. Va conservato in un luogo fresco, asciutto e ben ventilato, nella sua confezione originale, lontano da metalli, sostanze alcaline e agenti riducenti. Il prodotto è fabbricato in uno stabilimento certificato NSF secondo la norma NSF/ANSI/CAN 60 per il trattamento dell’acqua potabile; nella pagina del prodotto sono riportati i certificati ISO 9001:2015 e ISO 14001:2015 e ISO 45001:2018, nonché la registrazione REACH; le schede tecniche (TDS) e di sicurezza (SDS) sono disponibili su richiesta. Per conoscere le caratteristiche e le applicazioni industriali e ambientali, consulta il nostro precedente articolo sul cloruro di ferro (III) al 40%.
Contatti
Per richiedere un preventivo o le specifiche tecniche della soluzione di cloruro di ferro (III) al 40%, contatta il team di Egy Chem Hub e allega i dati relativi alla tua acqua e alla tua applicazione, così potremo aiutarti a individuare il prodotto e il confezionamento più adatti.
