ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Микрофлотан.ия как ортокинетическая гетерокоагуляция из "Курс коллоидной химии" В технологии водоочистки этого достигают либо флотацией, либо фильтрованием. При флотации принципиально возможен перенос всех частиц дисперсной фазы на поверхность всплывающих пузырьков, если обеспечиваются, во-первых, гетерокоагуляция, во-вторых, транспорт частиц на поверхности, и, в-третьих, достаточно большой расход газа и достаточно развитая поверхность раздела вода — воздух. [c.335] В процессе фильтрования эти условия выполняются при течении разбавленной дисперсии по порам зернистой мембраны при достаточно большой ( 1м) ее толщине и достаточно малом размере зерен ( 1 мм). [c.335] Если дисперсия характеризуется высокой агрегативной устойчивостью, например, за счет наличия защитных адсорбционно-сольватных слоев, устойчивость в отношении коагуляции влечет за собой и устойчивость в отношении гетерокоагуляции. Так, дисперсии лиофильных или защищенных коллоидов трудно флотируются и не фильтруются. [c.335] Если же концентрация солей в загрязненной воде низка и заряды пузырька и частицы совпадают по знаку можно обеспе чить их электростатическое притяжение введением таких катионных ПАВ, которые в разной степени адсорбируются на поверхности пузырька и частицы. Экспериментальные исследования эффективности флотации в зависимости от pH или концентрации катионных ПАВ (проведенные различными исследователями) подтвердили наличие острого максимума флотируемости в интервале концентраций, при которых заряды пузырьков и частиц противо-полржны. [c.336] Подобная взаимная (см. раздел ХП1.4) коагуляция возможна даже при наличии у частиц адсорбционно-сольватногс барьера, если при сближении частиц он оказывается между вторым минимумом и поверхностью пузырька. Для толстых адсорб-ционно-гидратных слоев это условие не выполняется по существ) при этом исчезает второй минимум или же его глубина становится малой, так как силы отталкивания неэлектростатической природы компенсируют силы притяжения при достаточно большой толщине межфазной пленки, разделяющей частицу и пузырек. [c.336] Для управления флотацией малых частиц и оптимизации флотационной водоочистки важно учитывать, что этот процесс многостадийный. В частности, в элементарном акте флотации наряду с процессом закрепления частицы на пузырьке важную роль играет стадия сближения частицы и пузырька. Оно осуществляется за счет разности скорости всплывания пузырька и скорости седиментации частицы. [c.337] Неправильно думать, что все частицы из вертикального цилиндра, основание которого совпадает с экваториальным сечением пузырька, осаждаются на его поверхности. Поток жидкости обтекает поверхность всплывающего пузырька, линии тока жидкости искривляются, малые частицы движутся практически безынерционно вдоль линии тока жидкости, огибая поверхность пузырька, сближаясь в ней в наибольшей степени в экваториальной плоскости, а затем удаляются. Выделим линию тока, расстояние которой до поверхности пузырька в экваториальной плоскости равно радиусу частицы. Эта линия тока и совпадающая с ней траектория безынерционной частицы называется предельной для перемещающейся по предельной траектории частицы представляется возможным ее соприкосновение с поверхностью пузырька в экваториальной плоскости для более удаленных линий тока соприкосновение невозможно. [c.337] Сближение частицы с пузырьком затрудняется на малых расстояниях, при которых толщина межфазной пленки меньше радиуса частицы. Сближение на этом этапе означает утончение межфазной пленки. Последнее сопряжено с преодолением вязкого сопротивления, неограниченно возрастающего с утончением пленки. Этот гидродинамический эффект —ближнее гидродинамическое взаимодействие (БГВ)—приводит к снижению скорости флотационной водоочистки в несколько раз. [c.337] Справедливость этих формул подтверждена экспериментально. Согласно им кинетика флотации малых частиц а лг 1 мкм) замедляется в тысячи раз, если использовать крупные пузырьки. Чем крупнее пузырек, тем вероятнее разрущение агрегата пузырек-частица. Захваченная пузырьком частица течением жидкости сносится к, корме его, где радиальная скорость жидкости направлена по внешней нормали к поверхности пузырька. Это радиальное течение порождает силу отрыва гидродинамической природы, пропорциональную скорости всплывания пузырька. Скорость пузырька пропорциональна квадрату его радиуса и при уменьшении ее, например, в десять раз, убывает в сто раз. Поэтому гетерокоагуляция в дальнем минимуме (и, соответственно, безреагентная флотация) может оказаться невозможной при размере пузырьков в несколько сот микрон (пузырьки такого размера используют при флотационном обогащении руд), а при размере пузырька в десятки микрон сила отрыва мала и не проявляет себя. [c.338] для предотвращения отрыва частиц от пузырька и для интенсификации их осаждения на его поверхность важен переход к малым пузырькам. Флотация малых частиц малыми пузырями получила название микрофлотации. [c.338] В процессах микрофлотации не используют традиционные флотационные машины механического и пневматического типа, а перешли к напорной флотации и электрофлотации, для которых характерен малый размер пузырьков. Все шире применяются катионные ПАВ. Наконец, роль вспенивателей при микрофлотации еще ответственнее, так как для сохранения малого размера пузырьков важно предотвращать их коалесценцию. [c.338] Эффективность столкновения для субмикронных частиц, как Это видно из (ХУП1.2б), очень мала даже при размере пузырьков в десятки микрон. Их микрофлотация протекает с заметной скоростью только после предварительного агрегирования суспензии. [c.338] Вернуться к основной статье