Элементарный акт флотации.

Применяется для уплотнения осадков сточных вод. В процессе флотации сточных вод образуется пена, имеющая обычно пленочно-структурное строение. Такая пена содержит значительное количество воды, особенно в нижних слоях, а устойчивость и подвижность ее изменяются в зависимости от характера флотируемых материалов. Процесс уплотнения всплывающего шлама наиболее интенсивно идет в первые два часа, далее он замедляется, а после четырех часов практически прекращается полностью. Были выведены общие закономерности уплотнения пенного шлама для различных по составу сточных вод на основании анализа графиков уплотнения. Если за единицу принять объем шлама в момент времени, когда все пузырьки воздуха поднялись в пенный слой, что в проточных установках соответствует продолжительности флотации 30 мин, то относительный объем шлама через 1; 2; 3 и 4 ч составляет соответственно 0,6; 0,33; 0,24 и 0,21.

Процесс уплотнения и разрушения пенного слоя может быть интенсифицирован нагреванием или с помощью специальных приспособлений брызгалок. В большинстве случаев утилизация пенного конденсата экономически нецелесообразна.

Очистка сточных вод химической флотацией основывается на свойствах некоторых веществ при введении их в сточную воду выделять газы (О₂, СО₂, Сl и др.) в результате химической реакции. Пузырьки этих газов могут прилипать к нерастворенным взвешенным частицам и выносить их в пенный слой. Такое явление, например, наблюдается при обработке сточных вод хлорной известью с введением коагулянтов.

Биологическая флотация применяется для уплотнения осадка из первичных отстойников при очистке бытовых сточных вод. Для этой цели осадок подогревают паром в специальной емкости до 35-55 ⁰С и при этих условиях выдерживают несколько суток. В результате деятельности микроорганизмов выделяются пузырьки газов, которые уносят частицы осадка в пенный слой, где они уплотняются и обезвреживаются. Таким путем за 5-6 сут влажность осадка можно понизить до 80 % и тем самым упростить его дальнейшую обработку.

Ионная флотация – это процесс, который ведется следующим образом: в сточную воду вводят воздух, разбивая его на пузырьки каким-либо способом, и собиратель (ПАВ). Собиратель образует в воде ионы, которые имеют заряд, противоположный по знаку заряду извлекаемого иона. Ионы собирателя и загрязнений концентрируются на поверхности газовых пузырьков и выносятся ими в пену. Пену удаляют из флотационной камеры и разрушают, из нее извлекают сконцентрированные ионы удаляемого вещества. Этот процесс можно использовать для извлечения из сточных вод металлов (молибден, вольфрам, ванадий, платина и др.).

Элементарный акт флотации.

Это основная и определяющая стадия процесса, под ним подразумевается закрепление единичного зерна на поверхности раздела фаз. К наиболее важным в практическом отношении фазам относятся вода (жидкость), минерал (твердое) и воздух (газ).

Поверхность раздела двух фаз обладает свободной энергией. Величина этой энергии зависит от площади межфазовой поверхности и величины удельной поверхностной энергии, которая является константой, определяемой свойствами соприкасающихся фаз. Поверхностная энергия возникает, когда силы, действующие на молекулы поверхностного слоя со стороны молекул первой фазы, не равны силам, действующим со стороны молекул второй фазы.

Равнодействующие сил на поверхностную молекулу со стороны воды R1, со стороны воздуха R2, суммарная равнодействующая RC = R1+R2 (RC> 0).

 

Свойства поверхности раздела вода – воздух определяются главным образом значением ее удельной свободной поверхностной энергии и структурой поверхностного слоя молекул воды на границе раздела газ – жидкость, которые, в свою очередь, зависят от наличия и концентрации растворенных солей, аполярных или гетерогенных органических соединений в воде.

 

Свойства поверхности раздела твердое – жидкость зависят от кристаллохимического строения минерала, определяющего характер, число и расположение образующихся при измельчении связей. Чем больше связей разрушено и чем сильнее, тем больше полярность и заряд поверхности.