DECANTAZIONE

DECANTAZIONE

. S'intende per decantazione il fenomeno per il quale una sostanza, solida o liquida, dispersa in un liquido di diversa densità, si accumula, sotto l'azione della gravità, in alto o in basso, lasciando uno strato di liquido assai povero o del tutto privo della fase stessa. Nel maggior numero di casi la sostanza dispersa è costituita -da granelli o da particelle flocculate; la decantazione è perciò un procedimento di separazione, destinato talvolta alla chiarificazione e all'utilizzazione del liquido decantato, talvolta invece all'ottenimento della fase granulare (p. es. precipitati chimici) in condizioni di concentrazione notevole; spessissimo è l'operazione che precede direttamente una filtrazione.

Le leggi che regolano il fenomeno sono quelle del movimento di un grave sufficientemente piccolo immerso in un liquido, sotto l'azione della gravità. Quasi sempre si deve prendere in considerazione la legge di Stokes, che lega la resistenza R offerta dal liquido di densità ρ e di viscosità cinematica ν ad una sferetta di diametro D che si muova in esso con velocità sufficientemente piccola V:

Se la sferetta si muove sotto l'azione del suo peso relativo nel liquido, e la densità del materiale che la costituisce è γ, essa assume una velocità di regime costante, data, nell'ipotesi che il liquido sia indefinito e la sferetta isolata, da

Solo per decantazioni di sospensioni molto grossolane (grani superiori a 0,2 mm. di diametro), ad es. nei dissabbiatori degl'impianti idroelettrici, la legge di Stokes cessa di aver completa validità, e si passa a resistenze che sono somma di quella di Stokes e di una proporzionale al quadrato della velocità e al quadrato del diametro della particella, con relative modificazioni nelle espressioni della velocità di caduta. Per grani che non siano sferici, poi, bisogna introdurre opportuni coefficienti nelle formule, adottando quello che si chiama il diametro equivalente (diametro della sfera di ugual peso).

Quanto sopra vale per grani isolati. Appena i grani sono un po' vicini, essi si influenzano reciprocamente nel movimento, e si rallentano in modo molto notevole passando a fenomeni di caduta in massa. Si possono avere velocità fino a un decimo di quelle calcolabili per la caduta libera.

Quando si fa avvenire la decantazione d'una torbida non troppo diluita, si osserva quasi immediatamente la formazione d'uno strato chiarificato, separato in modo abbastanza netto dalla torbida: il limite di separazione discende gradatamente con una velocità che si chiama velocità di decantazione. Si hanno due stadî del fenomeno: la vera decantazione, finché la diminuzione dell'altezza dello strato torbido è costante nel tempo, e l'ispessimento, nel quale lo strato torbido diminuisce lentamente di spessore, tendendo ad un valore limite dopo un tempo grandissimo e impoverendosi di fase liquida. Mentre nei decantatori statici discontinui si raggiunge sempre una condizione avanzata nello stadio di ispessimento, nei decantatori continui si scarica lo strato torbido molto più ricco di acqua.

La decantazione può essere influenzata notevolmente dallo stato in cui il precipitato si trova (grado d'idratazione per geli quali il gelo silice o l'idrato ferrico) e quindi dallo stato ionico della soluzione: per alcuni fanghi colloidali è talvolta quasi impossibile praticamente, e ad ogni modo molto sensibile ad aggiunte che modifichino il pH della sospensione. La temperatura del liquido poi ha influenza, in quanto viene diminuita la viscosità e quindi aumentata la velocità di decantazione, ma nel contempo sono resi possibili notevoli moti convettivi nel recipiente di decantazione, che disturbano il fenomeno.

Gli apparecchi per decantazione si distinguono in statici o discontinui e continui. Nei primi, che sono costituiti da vasche di adatte dimensioni con il fondo generalmente inclinato per facilitare lo scarico, si fa depositare il solido fino a un certo strato per poi toglierlo, sia con procedimenti meccanici, sia per spappolamento del fango con getti d'acqua; questi apparecchi di debole capacità e di costoso servizio sono specialmente usati nelle fabbriche d'amido o di fecola.

I decantatori continui, ormai conosciuti ovunque come decantatori Dorr, sono costituiti (fig. 1) da una vasca cilindrica con fondo leggermente conico verso il centro. La torbida da decantare viene alimentata continuamente attraverso uno staccio galleggiante centrale che trattiene gli eventuali pezzi grossolani e distribuisce il liquido senza provocare onde; il liquido limpido tracima in un canale disposto sotto l'orlo del recipiente. Presso il fondo girano, mosse da un albero centrale (un giro in 2 a 40 minuti a seconda delle dimensioni del decantatore) quattro braccia in croce, con palette inclinate conducenti man mano al centro il fango decantato: questo si scarica per un tubo centrale attraverso una pompa a membrana, variando l'aspirazione della quale si possono ottenere fanghi a diverso contenuto di acqua. La potenza necessaria per il movimento è da 1 a 3 HP a seconda delle dimensioni. La grandezza è in relazione alla quantità di materiale da separare: i diametri possono essere da 4 a 60 e più metri e in Italia se ne sono installati tipi fino a 12 m. di diametro (Sardegna). L'altezza è da 2,40 a 3,60, normalmente 3 m.

Esistono anche decantatori a più piani, naturalmente di diametro non grande. Per installazioni che richiedono la chiarificazione perfetta del liquido, sono stati costruiti anche speciali decantatori (decantatori filtri Hardinge). Una particolare utilizzazione dei decantatori continui consiste nella loro riunione in gruppi per il cosiddetto lavaggio continuo in controcorrente dei precipitati, per mezzo dei quali si può giungere ad un esaurimento sistematico del fango, ottenendo soluzioni di concentrazione elevata con perdite minime di sali disciolti. Il loro impiego è corrente nelle industrie idrometallurgiche, nella caustificazione della soda, nella fabbricazione dell'acido fosforico, ecc.

Bibl.: G. Bozza, I fenomeni della caduta in massa e della sedimentazione, in Atti Accademia dei Lincei, cl. sc. fis., s. VI, vol. III (1929), pp. 402-53.