气浮基本原理
1、基本概念
往水中通入空气,产生高度分散的微小气泡,(有时还需要投加混凝剂或浮选剂),使水中的悬浮物与空气泡粘附在一起,靠气泡的浮力(视密度<1)一起上浮到水面,形成浮渣而加以去除,实现固液或液液分离的过程。
2、实现气浮分离的必要条件
①必须向水中提供足够数量的微细气泡(气泡理想尺寸为15~30μm);
②必须使悬浮物呈悬浮状态;
③必须使气泡与悬浮物产生粘附作用,从而附着于气泡上浮升。
3、悬浮颗粒与气泡粘附的原理
水中悬浮固体颗粒能否与气泡粘附主要取决于颗粒表面的性质。颗粒表面易被水湿润,该颗粒属亲水性;如不易被水湿润,属疏水性。亲水性与疏水性可用气、液、固三相接触时形成的接触角大小来解释。在气、液、固三相接触时,固、液界面张力线和气、液张力线之间的夹角称为湿润接触角以θ表示。为了便于讨论,液、气、固体颗粒三相分别用1,2,3表示。如图所示,如θ<90ο为亲水性颗粒,不易与气泡粘附,θ>90ο为疏水性颗粒,易于与气泡粘附。
在气、液、固相接触时,三个界面张力总是平衡的。以σ表示界面张力,有:
σ1.3=σ1.2cos(180ْ-θ) σ2.3
式中:σ1.3——液、固界面张力;
σ1.2——液、气界面张力;
σ2.3——气、固界面张力;
θ——接触角。
水中气泡与颗粒粘附之前单位界面面积上的界面能为w1=σ1.3十σ1.2,而粘附后则减为w2=σ2.3,界面能减少的数值为:δw=w1一w2=σ1.3十σ1.2一σ2.3
得;δw=σ1.2(1-cosθ)
当θ→0ْ,即颗粒*被水湿润,cosθ→l,δw→0,颗粒不与气泡粘附,就不宜用气浮法处理;
当θ→180,颗粒*不被水湿润,cosθ→-1,δw→2σ1.2,颗粒易于与气泡粘附,宜于气浮法处理;
此外如σ1.2很小,δw亦小,也不利于气泡与颗粒的粘附。
4、投加化学药剂对气浮效果的促进作用
(1)投加表面活性剂维持泡沫的稳定性
(2)利用混凝剂脱稳
以油的颗粒为例,表面活性物质的非极性端吸附于油粒上,极性端则伸向水中,极性端在水中电离,使油粒被包围了一层负电荷,产生了双电层现象,增大了ζ-电位,不仅阻碍油粒兼并,也影响抽粒与气泡粘附。为此在气浮之前,宜将乳化稳定体系脱稳、破乳。
(3)投加浮选剂改变颗粒表面性质
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