Под
флотацией (от французского flotter — плавать) понимают
расщепление твёрдых микрочастиц с разной смачиваемостью. Это несмачиваемые
водой (гидрофобные) частицы, и смачиваемые (гидрофильные). Пузырьки воздуха или
масляные капли поднимаются вверх к границе раздела фаз, унося за собой
гидрофобные частицы. Метод флотации используют при очистки сточных вод от
взвесей и различных органических веществ, при разделении веществ в таких
отраслях промышленности как пищевая, нефтеперерабатывающая и другие.
Расширенно применяется метод пенной флотации. При этом первоначально частицы
обрабатываются реагентами. Затем пузырьки воздуха выталкивают их на поверхность
воды, и образуется слой пены. Для его устойчивости добавляют пенообразователи.
Пена получается путём барботирования с перемешиванием жидкой среды (пульпы)
либо без перемешивания.
Суть
флотации: в воде пузырёк воздуха сближается с
гидрофобной частицей, прослойка воды, которая их разделяет, уменьшается и в
критический момент рвётся, происходит полное смачивание, и пузырёк плотно прилипает
к частице; плотность пузырька с частицей меньше плотности пульпы, и они
поднимаются на границу раздела фаз, то есть Флотируют, при этом образуется
пена, которую затем из флотатора механически удаляют. На устойчивость пары
пузырёк-частица влияют размеры как пузырька, так и частицы, физико-химические
свойства жидкой среды, частицы и пузырька и другие факторы.
Рассмотрим
же процесс очистки сточных вод флотацией. Во
флотационной установке струя воды и струя воздуха идут в одном направлении.
Частицы загрязнений разбросаны по всему объёму воды и при движении вместе с
воздухом они слипаются с пузырьками. Для оптимальной работы в камеру флотации
пропускают пузырьки не более определённого опытами размера, так как при большом
размере пузырьков скорости воздушного потока и потока загрязнённых частиц
отличаются, и частицы не успевают прикрепиться к пузырьку. И при этом они
перемешивают воду, что влечёт за собой разрыв уже соединённых пар
пузырёк-частица.
Различают
напорную, импеллерную и флотацию с использованием пористых материалов.
При
напорной флотации воду воздухом насыщают под
давлением. Если при этом реагенты не добавляются, то такую флотацию относят к
способам физической очистки. Напорная флотация позволяет регулировать
количество растворяемого воздуха а так же размер пузырьков.
Для очистки вод в нефтеперерабатывающей
промышленности используют импеллерную
флотацию. Но этот метод не отличается высокой эффективностью из-за большой
турбулентности потоков во флотаторе, которая разрушает хлопьевидные частицы.
Для лучшего результата добавляют поверхностно-активные вещества.
Пористые материалы позволяют получать пузырьки воздуха небольших размеров, для этого скорость истечения воздуха из отверстия материалов должна быть минимальной. Эффективность флотации повышает использование коагулянтов, которые помогают удалять загрязнения в виде стойких эмульсионных соединений. После флотации продукты идут на дальнейшее обезвоживание в отстойники-сгустители и гидроциклоны, сушилки и так далее. Метод химической флотации основан на обработке сточной воды реагентами. В результате химических реакций образуются пузырьки газа: кислород, углекислый газ, хлор и другие, которые флотируют примеси из воды. Конструкции установок для химической флотации чаще всего состоят из двух камер. В первой камере, снабженной лопастной мешалкой, происходит смешивание очищаемой воды и реагента. Во второй камере – флотореакторе происходят химические реакции с образованием флотокомпонентов. Образовавшийся шлам с помощью скребка удаляется в шламоприемник. Кроме того, при флотации происходит аэрация сточных вод, снижение концентрации поверхностно-активных веществ и многочисленных микроорганизмов. Достоинства флотации является высокая степень очистки (до 95 процентов), большая скорость процесса, простая аппаратура.
|