Физико-химические основы флотации диспергированных и коллоидных загрязнений сточных вод и пенного фракционирования ПАВ
Информация - Химия
Другие материалы по предмету Химия
Физико-химические основы флотации диспергированных и коллоидных загрязнений сточных вод и пенного фракционирования ПАВ
Содержание
Вступление
. Флотационный метод очистки
. Физико-химические основы пенной флотации
. Физико-химические основы пенного фракционирования
. Физико-химические основы электрофлотации
Выводы
Литература
Вступление
ПАВ - это поверхностно-активные амфифильные структуры, агрегирующиеся (самоорганизующиеся) в воде, либо в других растворителях с образованием различных микроструктур (например, мицелл и бислоев). Принимая подобное определение, мы исключаем многие важные полимерные диспергаторы (желатин, поливинилпирролидон), которые являются поверхностно-активными и выполняют ряд других важнейших функций, свойственных ПАВ, таких как стабилизация частиц от коалеiенции и флокуляции. При этом некоторые полимерные диспергаторы все же остаются - ПАВ на основе блок-сополимеров с умеренным молекулярным весом, формирующие микроструктуры, аналогичные низкомолекулярным веществам.
1.Флотационный метод очистки
Флотационный метод очистки обеспечивает, помимо удаления механических примесей, загрязнений (растворенных и коллоидных), также снижение значений БПК И ХПК, удаление летучих компонентов растворение в воде кислорода воздуха. Наиболее часто флотационный метод очистки применяют в локальных сооружениях для удаления основной массы загрязнений. Флотационный процесс протекает в 4-6 раз быстрей отстаивания при одинаковом эффекте удаления загрязнений.
Извлечение диспергированных, коллоидных и растворенных примесей воды происходит в результате их прилипания (адсорбции) к пузырькам газа, образующимся в жидкости, или введенным в нее. Агрегаты пузырьков воздуха с примесями всплывают на поверхность, образуя пенный слой с более высокой концентрацией частиц, чем в исходной жидкости. Все процессы, связанные с переходом веществ в пенный слой, достигаемым адсорбцией или прилипанием к пузырькам газа, получили название адсорбционной пузырьковой сепарации.
Пенное фракционирование основано на селективной адсорбции одного или более растворенных веществ на поверхности газовых пузырьков, которые поднимаются вверх через раствор. Образовавшаяся пена обогащена адсорбированным веществом, что и обеспечивает парциальную сепарацию компонентов раствора. Сущность методов пенной флотации сводится к удалению различных веществ (макро- и микрочастиц, коллоидных частиц, ионов, молекул) из жидкости при помощи поверхностно-активных веществ. При осадительной флотации в обрабатываемой жидкости, помимо удаляемого вещества и ПАВ, содержится еще реагент, образующий осадок с удаляемой примесью. Адсорбционная коллоидная флотация представляет собой удаление растворенного вещества, предварительно адсорбированного на коллоидной частице.
2.Физико-химические основы пенной флотации
Основную роль в процессе флотации диспергированных примесей играют поверхностные силы, ван-дер-ваальсовские силы притяжения, электрические силы, возникающие при перекрытии двойных электрических слоев, образующихся вокруг частички в водном растворе, и силы гидратации любых гидрофильных групп на поверхности частички. Действия этих сил определяют смачиваемость или насмачиваемость частицы водой. При введении небольших количеств ПАВ флотируемость увеличивается до тех пор, пока их концентрация не вызовет заметное понижение величины поверхностного натяжения водной среды, из которой происходит флотация. По воздействию на процесс флотации ПАВ обычно разделяют на две категории: коллекторы и пенообразователи. Коллекторы, в основном, изменяют смачиваемость частиц, а пенообразователи адсорбируются, как правило, на границе водная среда - газ и стабилизируют пленку, образующуюся между приближающимися друг к другу пузырьками, препятствуя их коалеiенции.
Процесс флотации можно рассматривать как трехстадийный:
)постепенное сближение минеральной частицы с пузырьком воздуха, в то время как на частице формируется смачивающая пленка;
)утончение смачивающей пленки до тех пор, пока не будет достигнуто нестабильное состояние;
)разрушение смачивающей пленки и образование краевого угла, обеспечивающего сильную адгезию частицы на поверхности.
Эффект флотации высокодисперсных частиц, размеры которых близки коллоидным, в значительной мере зависит от электростатического взаимодействия двойных электрических слоев частиц и пузырьков. Чаще всего снижение электрокинетического потенциала частиц приводит к уменьшению энергетического барьера и улучшению их флотируемости.
Существенное влияние на эффективность флотации оказывает соотношение размеров частицы и газового пузырька, которое определяет эффективность их столкновения и последующего притяжения. Для каждого размера пузырька существует критический размер частицы. Столкновение частиц меньшего размера с пузырьком не происходит.
3.Физико-химические основы пенного фракционирования
загрязнение флотация пенный фракционирование
Основой пенного фракционирования является адсорбция ПАВ на поверхности поднимающегося газового пузырька. Этот процесс аналогичен процессу адсорбции органических веществ на твердых адсорбентах.
Пенну