Домой Регистрация
Приветствуем вас, Гость



Форма входа

Население


Вступайте в нашу группу Вконтакте! :)




ПОИСК


Опросник
Используете ли вы афоризмы и цитаты в своей речи?
Проголосовало 514 человек


Флотация что это такое


Флотация - это... Что такое Флотация?

        (франц. flottation, англ. flotation, букв. - плаванье на поверхности воды * a. flotation; н. Flotation, Flotatieren, Schaumschwimnaufereitung; ф. flottation; и. flotacion) - процесс разделения мелких твёрдых частиц (гл. обр. минералов) в водной суспензии (пульпе) или растворе, основанный на избират. концентрации (адсорбции) частиц на границах раздела фаз в соответствии c их поверхностной активностью или смачиваемостью. Гидрофобные (плохо смачиваемые водой) частицы избирательно закрепляются на границе раздела фаз (обычно газа и воды) и отделяются от гидрофильных (хорошо смачиваемых водой) частиц.         Ф. - один из осн. методов Обогащения полезных ископаемых, применяется также для очистки воды от органич. веществ (нефти, масел), бактерий, тонкодисперсных осадков солей и др. Помимо горноперерабат. отраслей пром-сти Ф. используется в пищевой, хим. и др. отраслях для очистки пром. стоков, ускорения отстаивания, выделения твёрдых взвесей и эмульгир. веществ и т.п. Широкое применение Ф. привело к появлению большого кол-ва модификаций процесса по разл. признакам (рис.).

Kлассификация флотационных процессов.         Первой была предложена масляная Ф. (B. Xайнс, Bеликобритания, 1860). Для её осуществления измельчённая руда перемешивается c маслом и водой; при этом сульфидные минералы избирательно смачиваются маслом, всплывают вместе c ним и снимаются c поверхности воды, a породы (кварц, полевые шпаты) тонут в воде. B Pоссии масляная ф. была использована для обогащения графитовой руды (г. Mариуполь, 1904). Позднее этот вид был усовершенствован: масло диспергировалось до эмульсионного состояния, что позволяло извлекать тонкие шламы, напр. марганцевых руд. Cпособность тонких гидрофобных частиц удерживаться на поверхности воды, в то время как гидрофильные тонут в ней, была использована для создания плёночной Ф. (А. Heбелиус, США, 1892; A. Mак-Kуистен, Bеликобритания, 1904). Плёночная Ф. не имела большого практич. использования, но явилась прообразом пенной Ф., как c точки зрения использования межфазной границы вода - воздух, так и c точки зрения использования Флотационных реагентов, поскольку было замечено, что плёночная Ф. проходит значительно эффективнее в присутствии небольших кол-в масла. B процессе пенной Ф. обработанные реагентами частицы выносятся на поверхность воды пузырьками воздуха, образуя пенный слой, устойчивость к-рого регулируется добавлением пенообразователей. Для образования пузырьков предлагались разл. методы: образование углекислого газа за счёт хим. реакции (C. Поттер, США, 1902), выделение газа из раствора при понижении давления (Ф. Элмор, Bеликобритания, 1906) - вакуумная Ф., энергичное перемешивание пульпы (механич. Ф.), пропускание воздуха сквозь мелкие отверстия (пневматич. Ф.). Tонкодисперсные пузырьки для Ф. из растворов получают также при электролитич. разложении воды c образованием газообразных кислорода и водорода (электрофлотация).         Pазнообразные способы образования газовых пузырьков и комбинации этих способов соответствуют разл. типам флотационных машин. Cоединение камер флотационных машин в определённой последовательности c направлением потоков пенных и камерных продуктов на перефлотацию, доизмельчение, перечистную или контрольную Ф. составляет схему Ф., к-рая позволяет получить концентрат требуемого качества при заданном извлечении полезного компонента. Kонцентрат может быть получен пенным (прямая Ф.) или камерным продуктом (обратная Ф.); в последнем случае Ф. подвергается пустая порода.         Для проведения пенной Ф. производят измельчение руды до крупности 0,5-1 мм в случае природно-гидрофобных неметаллич. п. и. c небольшой плотностью (cepa, уголь, тальк) и до 0,1-0,2 мм для руд металлов. Для создания и усиления разницы в гидратированности разделяемых минералов и придания пене достаточной устойчивости к пульпе добавляются флотационные реагенты. Затем пульпа поступает во флотац. машины. Oбразование флотационных агрегатов (частиц и пузырьков воздуха) - аэрофлокул происходит при столкновении минералов c пузырьками воздуха, вводимого в пульпу.         Ha Ф. влияют ионный состав жидкой фазы пульпы, растворённые в ней газы (особенно кислород), темп-pa и плотность пульпы. Ha основе изучения минералого-петрографич. состава обогащаемого п. и. выбирают схему Ф., реагентный режим и степень измельчения, к-рые обеспечивают достаточно полное разделение минералов. Лучше всего Ф. разделяются зёрна размером 0,1-0,04 мм. Более мелкие частицы разделяются хуже, a частицы мельче 5 мк ухудшают Ф. более крупных частиц. Oтрицательное действие частиц микронных размеров уменьшается специфич. реагентами. Kрупные (1-3 мм) частицы при Ф. отрываются от пузырьков и не флотируются. Поэтому для Ф. крупных частиц (0,5 -5 мм) в CCCP разработаны способы пенной сепарации, при к-рых пульпа подаётся на слой пены, удерживающей только гидрофобизир. частицы. C той же целью созданы флотационные машины кипящего слоя c восходящими потоками аэрирован. жидкости.         Bo флотационных машинах часто происходит побочный процесс - осаждение гидрофобных частиц на стенках и особенно деревянных деталях, т.н. Ф. твёрдой стенкой. Этот эффект был положен в основу метода флотации тонких шлемов (-10 мкм) c помощью носителя - гидрофобных частиц флотационной крупности, селективно взаимодействующих c извлекаемыми шламами; образующиеся агрегаты подвергались обычной пенной Ф.         Для очистки воды, a также извлечения компонентов из разбавленных растворов в 50-x гг. был разработан метод Ионной флотации.         Широкое распространение Ф., возникшей первоначально благодаря ряду эмпирич. изобретений, оказало значит. влияние на становление физ. химии поверхностных явлений, a развитая теория стала основой совершенствования процесса Ф.         

B развитии теории Ф. важную роль сыграли работы pyc. физико-химиков: И. C. Громека, впервые сформулировавшего в кон. 19 в. осн. положения процесса смачивания; Л. Г. Гурвича, разработавшего в нач. 20 в. положения o гидрофобности и гидрофильности. П. A. Pебиндер развил теорию адсорбционных и поверхностно-активных процессов, указал на роль флокуляции в процессе Ф. Bопросы электрохим. взаимодействий при Ф. впервые рассмотрел A. H. Фрумкин (1930), a затем P. Ш. Шафеев и B. A. Чантурия. Tеория аэрации при Ф. развита B. И. Kлассеном. Tеория взаимодействия реагентов c минералами при Ф. развита И. H. Плаксиным и его школой (B. A. Глембоцкий, Kлассен, Шафеев, B. И. Tюрникова и др.), a также A. Tаггартом, A. Годеном, Д. Фюрстенау (США), И. Уорком (Aвстралия), M. Г. Флемингом (Bеликобритания) и др. Kинетике Ф., математич. моделированию и управлению процессом Ф. посвящены работы K. Ф. Белоглазова, O. C. Богданова, Л. A. Барского, B. З. Kозина, И. И. Mаксимова, Ю. Б. Pубинштейна, a также П. Инуэ (Япония), Фюрстенау (США) и др. Cоздание теории селективной Ф. минералов связано c именами M. A. Эйгелеса, C. И. Mитрофанова, C. И. Полькина и др.         

Cовершенствование процесса Ф. идёт по пути синтеза новых видов флотационных реагентов, конструирования флотационных машин, замены воздуха др. газами (кислород, азот), a также внедрения систем управления параметрами жидкой фазы флотационной пульпы. Благодаря Ф. вовлекаются в пром. произ-во м-ния тонковкрапленных руд и обеспечивается комплексное использование п. и. Литература: Kлассен B. И., Mокроусов B. A., Bведение в теорию флотации, 2 изд., M., 1959; Mитрофанов C. И., Cелективная флотация, 2 изд., М., 1967; Глембоцкий B. A., Kлассен B. И., Флотация, M., 1973; Глембоцкий B. A., Физико-химия флотационных процессов, М., 1972; Tеория и технология флотации руд, M., 1980; Pубинштейн Ю. Б., Филиппов Ю. A., Kинетика флотации, М., 1980. Л. A. Барский.

dic.academic.ru

Что такое флотация: подробное описание процесса, преимуществ и недостатков этого способа очистки

Флотация сточных вод

Флотация сточных вод

Общепринятая схема очистных сооружений как локального, так и централизованного общегородского типа в обязательном порядке включает в себя этап осаждения. Отстоянные стоки чаще всего поступают на ступень биологической очистки.

Однако отстойники справляются с удалением только крупных взвесей, которые тяжелее воды. Многие микрочастицы и вещества в коллоидной форме легче водной среды, поэтому не подвергаются осаждению. Эту проблему решают при помощи ступени флотационной очистки, основанной на сложном физико-химическом процессе. Именно о флотации пойдет речь в нашей статье.

Что такое флотация?

В переводе с английского языка флотацию дословно можно обозначить как плавание на поверхности воды.

В области очистки сточных вод флотация применяется в качестве метода выделения мелких твердых частиц, коллоидных взвесей, некоторых растворенных веществ.

В основе процесса лежит индивидуальная способность различных соединений к смачиванию и поведение на границе раздела фаз жидкость-газ. Несмачиваемыми водой являются гидрофобные вещества. Гидрофильные соединения обладают хорошей способностью к смачиванию.

Обобщенно и упрощенно флотацию можно описать следующим образом:

Так на поверхности стоков образуется пенный слой, который постепенно удаляется специальным механизмом.

Отчего зависит эффективность флотации для очистки воды

На процесс флотации может повлиять многое. Но наиболее сильное воздействие оказывают описанные ниже факторы.

  1. Чем выше гидрофобность частиц, тем лучше происходит их взаимодействие с пузырьком воздуха и образование флотационного комплекса.

    Однако не все примеси являются строго гидрофобными часть из них гидрофильные, другие могут иметь как гидрофобные, так и гидрофильные группы. По этой причине зачастую необходимо добавлять в стоки специальные флотирующие реагенты, направленные на повышение гидрофобности загрязнителей.

  2. Кроме того, пузырьки должны обладать устойчивостью к разрушению.

    Пенный слой флотации

  • Эффективность удаления загрязнений методом флотации зависит от размера пузырьков воздуха. Они должны быть достаточно крупными, чтобы поднять к поверхности воды загрязнители. Но очень большие пузырьки воздуха будут всплывать, не успев проконтактировать с частичками загрязнителя.
  • Важную роль в процессе флотационной очистки воды оказывает общее число пузырьков воздуха и то, насколько равномерно они будут распределены в объеме стоков.
  • Область применения флотации

    Флотация позволяет очистить воду от взвесей, не подвергающихся осаждению, в связи с тем, что они имеют близкую к воде плотность.

    Флотационный процесс применяют для удаления из воды ПАВ, нефтепродуктов, волокнистых загрязнителей, жиров и т. п., а также некоторых растворенных веществ, в последнем случае очистка называется пенной сепарацией.

    Кроме того, флотацию применяют для удаления из стоков взвесей активного ила.

    Преимущества и недостатки очистки стоков флотацией

    Флотация является одним из самых популярных способов очистки сточных вод. Без флотационного процесса редко обходятся очистные промышленные и ливневые сооружения. Все связано с рядом преимуществ флотационной очистки стоков.

    1. Относительно небольшие затраты в процессе эксплуатации.
    2. Простота оборудования.
    3. Возможность выделения определенных загрязнителей.
    4. Скорость процесса флотационной очистки от некоторых взвесей выше скорости оседания.
    5. Возможность удаления таких загрязнителей как нефтепродукты.
    6. Продуктом флотации является шлам с не очень высоким содержанием воды.

    С особенностью самого флотационного процесса связаны и его минусы.

    1. Так как флотация зависит от гидрофобности вещества, применять ее можно для удаления не всех загрязняющих компонентов.
    2. Зачастую приходится использовать реагенты для повышения гидрофобности загрязнителей и устойчивости полученной пены.
    3. Необходимо точно производить настройку оборудования, подающего воздух с целью получения пузырьков определенного диаметра.

    Виды флотационной очистки сточных вод

    В основе разделения на виды очистки сточных вод методом флотации лежит способ насыщения стоков воздухом и механизм его диспергирования.

    Выделение воздушных пузырьков из раствора

    Из раствора пузырьки воздуха определенного размера выделяют методом напорной и вакуумной флотации. В первом случае в воду под давлением нагнетают воздух, после этого резко понижают давление в системе, в результате чего в толще сточной воды выделяются воздушные пузырьки.

    Схема напорного флотатора

    Вакуумная флотация по принципу схожа с напорной, но исполнение отличается. Сначала вода поступает в аэрационную камеру (1), где контактирует с воздухом и насыщается им, после этого в дезаэраторе (2) удаляется нерастворившийся в воде воздух. Потом вода поступает в камеру флотации (3), где происходит понижение давления в сточной воде, в результате чего образуются воздушные пузырьки.

    Вакуумная флотация

    Оба способа прекрасно подходят для очистки сточных вод от мелкодисперсных загрязнителей.

    Механическое насыщение воды диспергированным воздухом

    Обогащение воды пузырьками воздуха можно произвести механическим путем.

    Для этого могут применяться 3 метода: перемешивание воды при помощи небольшой турбины (импеллерные установки), колесом, соединенным с центробежным насосом (безнапорная флотация) или введением воздуха через форсунки труб, уложенных на дне флотационной камеры (пневматическая установка). Во время перемешивания образуются завихрения, благодаря которым стоки насыщаются пузырьками воздуха.

    Импеллерная флотация

    Импеллеры позволяют получить пузырьки небольшого диаметра и применяются для удаления нефтепродуктов и жиров. Этот метод дает возможность регулировать объем пузырьков: чем выше скорость вращения турбины, тем мельче пузырьки.

    Безнапорные установки позволяют получать более крупные пузырьки, которые не эффективны для удаления мелких взвесей. Безнапорную флотацию применяют для удаления жировых загрязнений, а также частиц шерсти и волокон.

    Пневматическая флотация используется в том случае, когда необходимо очистить воды, являющиеся агрессивными для таких механических конструкций как импеллер или колесо насоса.

    Пропускание воздушных масс через материал с порами

    Простым способом диспергирования воздушного потока является пропускание его перед подачей через пористые материалы (на рисунке обозначен цифрой 2), например, пластины с щелевидными прорезями. Чем меньше отверстие, тем меньше диаметр пузырьков.

    Флотация с использованием пористых материалов

    Получение пузырьков газа из раствора путем электролиза

    При этом способе в сточные воды помещают 2 электрода, через которые пропускают ток. Это приводит к выделению возле электродов газовых пузырьков кислорода и водорода. Кроме того, часто используют электроды из алюминия или железа.

    Соединения этих металлов выделяются в сточную воду и представляют собой коагулянты, приводящие к объединению взвешенных загрязнителей в хлопья. Хлопьевидные частицы контактируют с воздушными пузырьками и поднимаются на поверхность стоков.

    Реагенты, применяемые во флотационной очистке

    В процессе очистки методом флотации могут применяться реагенты, действие которых различается по двум основным направлениям: повышение гидрофобности и стабилизация пены.

    Так как многие загрязнители могут содержать как гидрофобную, так и гидрофильную группу, то их способность к смачиванию снижена, поэтому флотация затруднена.

    В этом случае прибегают к добавлению в сточные воды реагентов, которые называют собирателями. Они также содержат гидрофильную (полярную) и гидрофобную (неполярную) группы.

    Взаимодействие между собирателем и загрязнителем происходит на уровне полярных концов. Гидрофобная группа реагента остается свободной.

    В качестве собирателей в очистке сточных вод применяют поверхностно-активные вещества: нефтепродукты, масла, меркаптан, аммонийные соли и т.п.

    Другой группой флотационных реагентов являются пенообразователи. Они защищают пузырек от разрушения, таким образом повышая эффективность удаления загрязняющей частицы. К стабилизаторам пены относятся масло сосны, крезол, фенолы и др.

    Заключительное слово

    Флотация при всех своих положительных характеристиках не является самостоятельной очисткой. Это одно из звеньев очистных сооружений, позволяющее удалить их воды те вещества, которые не удалось убрать отстаиванием. Именно поэтому флотаторы устанавливаются зачастую после отстойников.

    Видео – Работа электрофлотатора

    Флотация с использованием пористых материалов

    Импеллерная флотация

    Вакуумная флотация

    Схема напорного флотатора

    Пенный слой флотации

    Флотация сточных вод

    Источник:

    Виды и устройство флотаторов для очистки сточных вод

    Септики, автономная канализация > Водосток 

    Одним из наиболее эффективных способов очищения канализационных стоков от мельчайших примесей является флотационный метод, осуществляемый за счет флотатора для очистки сточных вод. О том, что собой представляет данный способ, и как он осуществляется, расскажет эта статья.

    Что это такое?

    Принцип работы и что нужно знать

    Флотация представляет собой метод очистки загрязненных стоков от примесей мусора, осуществляемый за счет их всплытия на поверхность.

    Во время этого процесса в стоки добавляется специальный деспергированный воздух, под воздействием которого все мельчайшие частицы примесей проявляют гидрофильные или гидрофобные свойства.

    Принцип действия флотатора выглядит следующим образом:

    В большинстве случаев флотационный метод очистки используется для очищения стоков от примесей растворимых жиров, нефтепродуктов, любых волокнистых примесей, ПАВ и тому подобного.

    Устройство

    Примерная схема устройства флотатора выглядит так:

    Преимущества и недостатки

    Как и любой другой метод очистки сточных вод, флотационный способ имеет как свои достоинства, так и недостатки.

    К преимуществам флотационного метода относится:

    В то же время избирательное действие воздуха на примеси ввиду их низкой гидрофобности, необходимость дополнительного применения реагентов (для повышения уровня гидрофобности) и необходимость точной настройки электрофлотатора (для получения пузырьков строго определенного размера) являются существенными недостатками данного метода.

    Флотационный метод

    Эффективность: важные параметры

    Эффективность флотационного метода очищения стоков зависит от определенных параметров:

    Эффективность флотационного метода очистки также во многом зависит от конфигурации устройства, его производительности и автоматизации.

    Важно понимать, что в качестве самостоятельных инструментов очистки стоков флотационные блоки не используются. Их применение целесообразно в комплексе с другими очистными устройствами. В процессе очистки флотаторы функционируют лишь после блоков механической обработки.

    Виды флотаторов

    Флотационные установки

    Для повышения эффективности очищения используются флотационные установки, спроектированные на основе определенных конструкционных принципов.

    В большинстве своем установки делятся на три категории:

    Работа флотаторов любой категории основана на общей методики пенной флотации, однако каждая из систем наиболее эффективна для очищения сточных вод различных степеней загрязненности.

    Современные флотационные установки изготавливаются в виде однокамерного или двухкамерного аппарата.

    В однокамерных устройствах образование флотокомплексов осуществляется в том же масштабе, что и разделение фаз. Такой тип конструкции наиболее эффективен при флотации крупными пузырями, когда фитокомплексы всплывают со скоростью, соизмеримой со скоростью простейшего акта флотации.

    При флотации пузырьками небольшого размера более прогрессивной считается двухкамерная емкость. В первой камере создаются условия для взаимодействия частиц, а во второй – обеспечивается благоприятная гидродинамическая обстановка, ориентированная на завершение процесса флотационного деления и накопления пены.

    В настоящий момент двухкамерные установки применяются чаще всего для электрической и напорной флотации. При последовательном расположении нескольких аппаратов получаются флотационные установки многоступенчатого типа (для последовательного очищения стоков).

    При этом с каждой последующей ступени стоки очищаются с меньшей концентрацией частиц. Как правило, число ступеней ограничивается тремя.

    Большое влияние на эффективность очистки оказывает направление движения жидкости в установке.

    На данный момент выпускаются аппараты с горизонтальным, вертикальным и угловым движением стоков.

    В горизонтальных установках движение потока может быть как прямоточным, так и тангенциальным. В вертикальных – жидкость может быть направлена вверх (увлекая флотокомплексы за собой) или вниз (замедляя из всплытие).

    Для установок с угловым направлением движения характерно прямоточное, противоточное или перекрестное перемещение потока по отношению к направлению движения пены.

    Наиболее совершенными считаются изделия с угловым направлением движения потока, в то время как наименее эффективными (особенно при флотации пузырьками мелкого калибра) – вертикальные аппараты.

    Электрофлотатор

    Электрофлотатор представляет собой технологический комплекс для очищения стоков от тяжелых металлов, нефтепродуктов и ПАВ методом электрофлотации с дальнейшим выводом очищенных вод в дренаж или подачей на блок фильтров. Особенностью данного устройства является создание замкнутого цикла оборотного водоснабжения в организации.

    Принцип работы электрофлотатора основывается на электрохимических процессах выделения кислорода и водорода в процессе электролиза и флотационного эффекта всплытия примесей на поверхность сточной жидкости.

    Электрофлотационный модуль состоит из таких элементов, как:

    Данное устройство рекомендуется применять для очистки сточных вод как производственного характера, так и смешанного состава.

    Механическая флотатор

    Данный метод обогащения канализационных стоков воздухом может осуществляться одним из нижеперечисленных способов:

    1. перемешивание сточных вод в специальной центрифуге с помощью турбины;
    2. перемешивание воды с помощью специального рабочего колеса, оснащенного лопастями;
    3. обогащение стоков с помощью специальных труб.

    Важно понимать, что в каждом из перечисленных способов схема заключается в проведении стоков через стадию завихрения, в результате которой и образуются воздушные пузырьки.

    Насыщение воды воздухом с использованием пористого материала

    Данный способ насыщения стоков заключается в проведении воздушного потока сквозь специальную пористую структуру, в качестве которой может выступать специальная тонкая пластина с тонкими щелями по всему периметру. При этом, чем меньше щели, тем меньше размер формируемых пузырей.

    Выделение пузырей воздуха из специального раствора

    В данном методе насыщения стоков воздух может выделяться как напорным, так и вакуумным методом.

    В случае с напорным методом, воздух под высоким давлением подается в воду, в результате чего на всех слоях жидкости образуются воздушные пузыри.

    В случае с вакуумным методом, сточная вода усиленно насыщается воздухом в аэрационной камере, после чего поступает в дезаэратор и подвергается удалению нерастворившегося (излишнего) воздуха. Впоследствии серая жидкость переливается во флотационную камеру, в которой давление понижается до критической отметки, и образуются пузырьки воздуха.

    Реагенты во флотации

    Для повышения качества очистки стоков флотационным методом зачастую используются специальные химические реагенты, основной задачей которых является увеличение уровня гидрофобности частиц мусора и примесей. Специалисты выделяют два вида реагентов для флотации:

    Как произвести расчет?

    Эффективность работы флотатора зависит, прежде всего, от соответствия устройства и конфигурации поставленным задачам. В связи с этим расчет флотатора должен производиться с учетом таких показателей, как:

    На основании данных параметров может быть рассчитана схема флотации: габариты емкостей, труб и других элементов.

    Цена

    Стоимость электрофлотаторов зависит от множества факторов, и может колебаться от нескольких сотен тысяч до миллионов рублей.

    Где купить флотатор для очистки сточных вод?

    В москве

    Приобрести флотатор для очищения сточных вод можно в таких компаниях, как:

    В спб

    Продажей флотаторов в Санкт-Петербурге занимаются:

    Таким образом, несмотря на высокую стоимость, флотатор для очистки сточных вод является достаточно востребованным устройством, способным обеспечить очищение стоков от мельчайших примесей.

    Источник:

    Флотатор для очистки сточных вод: расчет, принцип действия, разновидности

    Во многих системах очистки сточных вод для удаления органики после отстаивания и фильтрации используется метод флотации. Средством осуществления этого процесса удаления загрязнений является специальное устройство – флотатор.

    Флотатор — устройство, с помощью которого очищаются сточные воды

    Этот очистной комплекс на основе физико-химических принципов производит быстрое и эффективное удаление из сточных вод продуктов нефтепереработки, масел, жиров и других нерастворимых частиц.

    Очистка методом флотации

    В переводе с французского языка слово «флотация» переводится как «плавать». Название характеризует принцип процедуры. Флотация – это метод удаления твёрдых взвесей и органики из сточных вод путём группировки частиц на границе фаз газа и жидкости (на поверхности).

    На очистных станциях флотация применяется для разделения жидкостей, ускорения процессов удаления продуктов, производных от нефти. Флотация, помимо очистки, применяется в горнодобывающей и перерабатывающей промышленности, где за счёт процедуры происходит обогащение полезных ископаемых.

    В зависимости от создаваемой среды фазы выведения загрязнений (газ-вода-масло), выделяется три вида флотационной очистки:

    Наибольшую эффективность для очистки стоков имеет пенная разновидность, по этой причине она применяется наиболее часто.

    Флотация относится к группе физико-химических методов очистки, что подразумевает применение принципов и технологий, основанных одновременно на физических и химических принципах.

    Флотационная технология максимально эффективна при системной очистке, в качестве этапа, идущего после механического удаления загрязнений. После отстаивания и фильтрации в стоках остаётся большое количество мельчайших взвешенных частиц, которые и призвана удалить рассматриваемая технология.

    Метод флотации лучше всего подходит для удаления из жидких стоков жиров, производных из нефти, поверхностно-активных веществ и пр.

    Эффективность очищения сточных вод методом флотации зависит от многих факторов

    Эффективность флотации зависит от ряда факторов, которые нужно учитывать при проведении мероприятий по удалению загрязнений:

    Преимущества:

    Недостатки:

    Флотаторы

    Для проведения процедуры очистки с помощью флотации применяются различные системы (флотаторы). Эффективность процедуры во многом зависит от конфигурации устройств, их производительности и автоматизации.

    Флотационные блоки, как элементы физико-химической очистки не применяются в качестве самостоятельных инструментов очистки стоков. Их используют в комплексе на очистных сооружениях. В цикле очистки они функционируют после блоков механической обработки.

    Cхема флотатора

    Примерное строение флотатора:

    1. Ёмкость с насосом смешивания свежего и «возвратного» кислорода с водой и реагентами. В неё через трубы загоняется воздух, он насыщает воду с образованием пузырьков необходимого размера.
    2. Из ёмкости смешения водовоздушная смесь перегоняется по трубам в основной резервуар (танк флотации или флотокамера). Здесь же расположен клапан для выпуска избыточного воздуха.
    3. В основной резервуар подаются стоки, прошедшие механическую очистку.
    4. В танке начинается процесс флотации за счёт нагнетания водовоздушной смеси, которая пузырьками распространяется по всему объёму жидкости и собирает загрязнения. Пузырьки поднимаются на поверхность и образуют пену.
    5. Через выводные трубы спускается очищенная сточная вода.
    6. Пена по мере накопления удаляется с помощью механических приспособлений.
    7. После вывода очищенная жидкость попадает в резервуар (дегазатор с барботажным слоем жидкости), где производится устранение избыточного кислорода, который по «возвратной» трубе отводится в ёмкость смешения.

    Расчёт параметров флотации

    Эффективность работы флотатора зависит от соответствия конфигурации и устройства выполняемым задачам. Расчёт флотатора производится с учётом следующих показателей:

    Исходя из этих параметров, рассчитывается схема флотации, размерные параметры резервуаров, труб и других конструкций.

    Принципы очистки

    Флотационная очистка сточных вод подразумевает реализацию следующей последовательности процессов:

    Пузырьки воздуха с требуемыми размерными параметрами формируются с помощью механического дробления в турбинах, форсунках, пористых пластинах, решётках. Флотация с помощью пузырьков может быть спровоцирована перенасыщением h3O, кислородом или электролизом (электрофлотация).

    Пузырьки образуются тремя основными способами: механическим, напорным и вакуумным. При напорном способе в жидкость под высоким давлением подаётся кислород.

    Пузырьки формируются нужного размера по всему объёму стоков. При вакуумном способе сточные воды проходят через камеры, в которых производится их насыщение кислородом.

    После очистки жидкость подаётся в специальную камеру, где остатки нерастворённого воздуха удаляются.

    Механический метод может быть выполнен следующими способами:

    Электрофлотация и ионная флотация

    Поднимаясь в виде пузырьков к поверхности жидкости, они собирают нерастворимые загрязнения. Этот физико-химический метод применяется для очистки нерастворимых элементов и частиц, содержащихся в стоках.

    При проведении процедуры загрязнённая вода разлагается с образованием газообразных соединений кислорода и водорода. Главное преимущество электрофлокации – низкое потребление реагентов. В ряде технологических решений реакции очистки проходят без добавления реагентов.

    Метод, специально разработанный для качественной очистки промышленных стоков, подземных и шахтных загрязнённых вод, морской воды с повышенным содержанием опасных элементов.

    В стоки добавляются флотационные реагенты-собиратели, которые в виде пузырьков образуют пену и поднимаются вместе с загрязнениями на поверхность.

    Реагенты взаимодействуют с ионами мелкодисперсных элементов и каллоидных частиц органики.

    Источник:

    Процессы флотационной очистки сточных вод

    ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

    Флотация — процесс молекулярного прилипания частиц флотируемо­го материала к поверхности раздела газа и жидкости, обусловленный из­бытком свободной энергией поверхностных пограничных слоев, а также поверхностными явлениями смачивания.

    Флотацию применяют для удаления из сточных вод нерастворимых дисперсионных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются, а также для удаления растворенных веществ, например, поверхностно — активных веществ (ПАВ).

    Процесс очистки сточных вод от ПАВ называют пенной сепарацией или пенным концентрированием. Флотацию применя­ют для очистки сточных вод нефтеперерабатывающих производств, искус­ственного волокна, целлюлозно-бумажного, кожевенного, пищевых, хими­ческих производств.

    Ее используют также для выделения активного ила после биохимической очистки.

    Достоинствами флотации являются непрерывность процесса, широ­кий диапазон применения, невысокие капитальные и эксплуатационные затраты, простая аппаратура, селективность выделения примесей,, большая скорость процесса по сравнению с отстаиванием, возможность получения шлама более низкой влажности, высокая степень очистки (95.98%), воз­можность рекуперации удаляемых веществ. Флотация сопровождается также аэрацией сточных вод, снижением концентрации ПАВ и легкоокис — ляемых веществ, бактерий и микроорганизмов.

    Процесс очистки сточных вод, содержащих ПАВ, нефтепродуктов, масла, волокнистые материалы, методом флотации, заключается в образо­вании комплексов «частицы — пузырьки», всплывание этих комплексов и удаление образовавшегося пенного слоя с поверхности обрабатываемой жидкости.

    Прилипание частицы к поверхности газового пузырька возможно только тогда, когда наблюдается несмачивание или плохое смачивание час­тицы жидкостью.

    Смачивающаяся способность жидкости зависит от ее полярности, с возрастанием которой способность жидкости, смачивать твердые тела уменьшается. Внешним проявлением способности жидкости к смачиванию является величина поверхностного натяжения на границе с газовой фазой, а также разность полярностей на границе жидкой и твердой фаз.

    Процесс флотации идет эффективно при поверхностном натяжении воды не более 60.65 мН/м. Степень смачиваемости водой твердых или газовых частиц, взвешанных в воде, характеризуются величиной краевого угла смачивания 0. Чем больше угол 0, тем больше гидрофобия поверхности частицы, т. е. увеличивается вероятность прилипания к ней и прочность удержания на ее поверхности воздушных пузырьков.

    Такие частицы обладают малой сма­чиваемостью и легко флотируются.

    Элементарный акт флотации заключается в следующем: при сбли­жении поднимающегося в воде пузырька воздуха с твердой гидрофобной частицей разделяющая их прослойка воды прорывается при некоторой критической толщине и происходит слипание пызарька с частицей. Затем комплекс «пузырек-частица» поднимается на поверхность воды, где пу­зырьки собираются и возникает пенный слой с более высокой концентра­цией частиц, чем в исходной сточной воде.

    При закреплении пузырька образуется трехфазный периметр-линия, ограничивающий площадь прилипания пузырька и являющийся границей трех фаз — твердой, жидкой и газообразной (рис. 6.4)

    Касательная к поверхности пузырька в точке трехфазного периметра и поверхность твердого тела образуют обращенный в воду угол 0, назы­ваемый краевым углом смачивания.

    Вероятность прилипания зависит от смачиваемости частицы, которая характеризуется величиной краевого угла 0. Чем больше краевой угол сма­чивания, тем больше вероятность прилипания и прочность удерживания пузырька на поверхности частицы. На величину смачиваемости поверхно­сти взвешенных частиц влияют адсорбционные явления и присутствие в воде примесей ПАВ, электролитов и др.

    Рис. 6.4. Схема элементарного акта флотации: 1 — пузырек газа; 2 — твердая частица.

    ПАВ — (реагенты-собиратели), адсорбируясь на частицах, понижают их смачиваемость, т. е. гидрофобными. В качестве реагентов-собирателей используют масла, жирные кислоты и их соли, меркантаны, ксантогенаты, алкилсульфаты, амины. Повышения гидрофобности частиц можно достичь также адсорбцией молекул растворенных газов на их поверхности.

    Энергия образования комплекса «пузырек-частица» равна

    Cos 0),

    Где о — поверхностное натяжение воды на границе с воздухом.

    Для частиц, хорошо смачиваемых водой, 0 > 0, а cos 0 > 1, следова­тельно, прочность прилипания минимальна, а для несмачиваемых частиц — максимальна.

    Эффект разделения флотацией зависит от размера и количества пу­зырьков воздуха. Оптимальный размер пузырьков равен 15.30 мкм. При этом необходима высокая степень насыщения воды пузырьками, или большое газосодержание.

    Повышение концентрации примесей увеличива­ет вероятность столкновения и прилипания частиц к пузырькам.

    Для ста­билизации размеров пузырьков в процессе флотации вводят различные пе­нообразователи, которые уменьшают поверхностную энергию раздела фаз: сосновое масло, крезол, фенолы, алкилсульфат натрия, обладающие соби­рательными и пенообразующими свойствами.

    Вес флотируемой частицы не должен превышать силы прилипания ее к пузырьку и подъемной силы пузырьков. Размер частиц, которые хо­рошо флотируются, зависит от плотности материала частиц и равен 0,2.1,5 мм.

    Флотация может быть использована при сочетании с флокуляцией. Вероятность образования комплекса «пузырек-частица» может быть опре­делена по формуле:

    Ю = [n 4/3 n(R + г)3 — n 4/3 п R3]/V = Cr[(1 + r/R)3 — 1], (6.30)

    Где n — число пузырьков радиуса R в объеме V жидкости; r — радиус час­тицы; Сг = n 4/3 п R /V — объемная концентрация газовой фазы.

    Плотность флотационной среды, состоящей из воды, пузырьков воз­духа и твердых частиц, равна

    Рс = Рж(1- Сч — Сг) + рчСч + рг Сг, (6.31)

    Где рж, рч, рг — плотность жидкости, частиц и газа; Сч, Сг — объемная кон­центрация частиц и газа в воде.

    Скорость движения частиц vH и пузырьков vu относительно среды определяется по формулам:

    V4 = -2/9(g rV Рж)[(1- Сч)(рч/рж — 1) + Сг]; (6.32)

    VII = 1/9(g RV Рж)[1+Сч(Рч/Рж -1) — Сг], (6.33)

    Где g — ускорение свободного падения (силы тяжести); — динамическая вязкость флотационной среды.

    Скорость процесса выделения частиц флотацией описывается урав­нением реакции первого порядка:

    ЁСч/ёт = — k Сч, (6.34)

    Где k — коэффициент скорости флотации, зависящий от динамических и конструктивных параметров.

    Наилучшие условия разделения достигаются при соотношении меж­ду твердой и газообразной фазами Ог/Оч = 0,01.0,1. Это соотношение оп­ределяется по формуле:

    /G4 = 1,3 b(f *P — 1)01/(C4 Q), (6.35)

    Где Gr, GH — масса воздуха и твердых частиц, г; b — растворимость воздуха в воде при атмосферном давлении и данной температуре, см /л; f — степень насыщения (обычно f = 0,5.0,8); Р — абсолютное давление, при котором вода насыщается воздухом; Q1 — количество воды, насыщенной воздухом, мі/ч; Q — расход сточной воды, мі/ч.

    Различают следующие способы флотационной обработки сточных

    Вод:

    — с выделением воздуха из растворов;

    — с механическим диспергированием воздуха;

    — с подачей воздуха через пористые материалы;

    — электрофлотацию;

    — химическую флотацию.

    Флотация с выделением воздуха из раствора.

    Этот способ применяют для очистки сточных вод, которые содержат очень мелкие частицы загрязнений. Сущность способа заключается в соз­дании пересыщенного раствора воздуха в сточной жидкости.

    При умень­шении давления из раствора выделяются пузырьки воздуха, которые фло­тируют загрязнения.

    В зависимости от способа создания перенасыщенного раствора воздуха в воде различают, вакуумную, напорную и эрлифтную флотацию.

    При вакуумной флотации — сточную воду предварительно насыщают воздухом при атмосферном давлении в аэрационной камере, а затем на­правляют во флотационную камеру, где вакуум-насосом поддерживается разрежение 29,9…39,3кПа (225.300 мм рт. ст).

    Выделяющиеся в камере мельчайшие пузырьки выносят часть загрязнений. Процесс флотации длится около 20 минут.

    Достоинствами этого способа являются: образова­ние пузырьков газа и их слипание с частицами происходит в спокойной среде, что сводит к минимуму, вероятность разрушения агрегатов «пузы­рек-частица»; затрата энергии на процесс минимальна.

    Недостатки : незначительная степень насыщения стоков пузырьками газа, поэтому этот способ нельзя применять при высокой концентрации взвешенных частиц (не более 250.300 мг/л) ; необходимость создавать герметически закры­тые флотаторы и размещать в них скребковые механизмы.

    Напорные флотационные установки имеют большее распростране­ние, чем вакуумные. Они просты и надежны в эксплуатации. Напорная флотация (рис. 6.5) позволяет очищать сточные воды с концентрацией взвесей до 4.5 г/л.

    Для увеличения степени очистки, в воду добавляются коагулянты. Аппараты напорной флотации обеспечивают по сравнению с нефтеловушками в 5.10 раз меньше остаточное содержание загрязненийи имеют в 5.10 раз меньшие габариты.

    Процесс осуществляется в две стадии:

    1) насыщение воды воздухом под давлением;

    2) выделение растворенного газа под атмосферным давлением.

    Напорные флотационные установки имеют производительность от 5­10 до 1000.2000 м /ч. Они работают при давлении в напорной емкости 0,17.0,39 МПа, время пребывания в ней 14 минут, а во флотационной (емкости) камере 10.20 минут.

    Объем засасывания воздуха составляет 1,5.5% от объема очищаемой воды. В случае необходимости одновре­менного окисления загрязнений, воду насыщают воздухом, обогащенным кислородом или азотом.

    Для устранения процесса окисления вместо воз­духа на флотацию подают инертные газы.

    Воздух

    Сточная Вода

    Рис. 6.5. Схема напорной флотации: 1 — емкость; 2 — насос; 3 — напорный бак; 4 — флотатор.

    Эрлифтные установки применяют для очистки сточных вод в хими­ческой промышленности (рис. 6.6). Они просты по устройству, затрата энергии на проведение процесса в них в 2.4 раза меньше, чем в напорных установках. Недостаток этих установок — необходимость размещения фло­тационных камер на большой высоте:

    Doc

    Яища?)oqa

    Рис. 6.6. Схема эрлифтной флотации: 1 — емкость; 2 — трубопровод; 3 — аэратор; 4 — труба эрлифта; 5 — флотатор.

    Флотация с механическим дисперсированием воздуха.

    Механическое диспергирование воздуха во флотационных машинах обеспечивается турбинками насосного типа — импеллерами, представляю­щими собой диск с радиальными обращенными вверх лопатками.

    Такие установки применяются для очистки сточных вод с высоким содержанием взвешенных частиц (более 2 г/л).

    Степень измельчения вихревых газовых потоков на пузырьки и эффективность очистки зависят от скорости враще­ния импеллера: чем больше скорость, тем меньше пузырек и тем больше эффективность процесса.

    Пневматические установки применяют для очистки сточных вод, содержащих растворенные примеси, агрессивные к движущимся механиз­мам. Измельчение пузырьков воздуха достигается при пропускании его че­рез специальные сопла с отверстиями диаметром 1.1,2 мм, с давлением перед ними 0,3.0,5 МПа. Скорость струи воздуха на выходе из сопла 100­200 м/с. Продолжительность флотации — в пределах 15.20 мин.

    Флотация при помощи пористых пластин.

    При пропускании воздуха через керамические пористые пластины или колпачки получаются мелкие пузырьки, размер которых равен: R = 6(г2 о)1/4, (6.36)

    Где R, r — радиусы пузырьков и отверстий; о — поверхностное натяжение воды.

    Давление, необходимое для преодоления сил поверхностного натя­жения, определяется по формуле Лапласа:

    Этот метод имеет следующие преимущества: простая конструкция флотационной камеры; меньшие затраты энергии из-за отсутствия насосов, импеллеров. Недостатки способа: частое засорение и зарастание отверстий пористого материала; неоднородность размеров отверстий пористого ма­териалы.

    Эффект флотации этим способом зависит от величины отверстий ма­териала, давления воздуха, расхода воздуха, продолжительности флотации, уровня воды во флотаторе. Размер отверстий должен быть 4.20 мкм, дав-

    3 2

    Ление воздуха 0,1.0,2 МПа, расход воздуха 40.70 м /(м ч), продолжи­тельность флотации 20.30 мин, уровень воды в камере до флотации 1,5.2м.

    Классификация промышленных отходов (ПО), образующихся в ре­зультате производственной деятельности человека, необходима как сред­ство установления определенных связей между ними с целью определения оптимальных путей использования или обезвреживания отходов. Обобщение и анализ …

    В практике абсорбции используются несколько принципиальных схем проведения процесса. Наиболее широко применяются прямоточная (рис. 4.7,а) и противоточная (рис. 4.7,б) схемы. Абсорбция G X Z, X н G Y Xк Б) …

    Биохимические методы применяют для очистки хозяйственно — бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенных органи­ческих и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитритов) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорга­низмов …

    Источник:

    Принципы флотационной очистки

    1 апреля 2012 г

    Очистка практически любого вида сточных вод методом флотации довольно распространенный сегодня способ утилизации канализационных сбросов и применяется повсеместно в тех местах, где его применение является наиболее выгодным с технической точки зрения.

    Флотация (в переводе с французского языка flotter- плавать) — это метод очистки воды с использованием микрочастиц разной смачиваемости. Частицы делятся на два вида:

    Гидрофобные — это не смачиваемые водой частицы, а гидрофильные, наоборот, смачиваемые. Суть флотации состоит в том, что при использовании данного метода пузырьки воздуха и выделяемые масляные капли быстро поднимаются к границе раздела фаз и, тем самым уносят вместе с собой гидрофобные частицы.

    Более того, именно этим методом и очищаются сточные воды многих современных предприятий и заводов от различных взвесей и органических веществ.

    Существует ещё один метод очистки сточных вод — это метод пенной флотации.

    Его отличие от первого метода в том, что вначале частицы проходят обработку реагентами. Затем воздушные пузырьки выталкивают данные реагенты на поверхность воды, в результате чего образуется слой пены, который и уносит различные органические соединения.

    Более того, кроме реагентов производители добавляют туда ещё и пенообразователь, который повышает устойчивость пены.

    Принцип явления флотации и его использование

    Гидрофобные частицы сближаются с пузырьками воздуха в воде, в результате чего образуется небольшая прослойка. Эта прослойка становится всё меньше и меньше, и, в итоге, наступает критический момент, когда она неизбежно рвётся. После этого обычно происходит полное смачивание гидрофобной частицы.

    Далее пузырёк воздуха прилипает к данной частице, и поднимаются к границе раздела фаз, это происходит за счёт того, что плотность пульпы (жидкой среды) гораздо выше плотности пузырька с частицей.

    Иными словами, они флотируют, в результате чего образуется слой пены, который автоматическии удаляется из флотатора. Также существует небольшой нюанс в данном процессе.

    На устойчивость связи пузырька с гидрофобной частицей влияют такие факторы как: размер пузырька и частицы, их физико-химические свойства, а также водной среды, в которой они находятся.

    Теперь же мы можем рассмотреть конструкцию флотационной установки. Во-первых, струя воздуха и струя воды располагаются друг от друга на очень небольшом расстоянии.

    Во-вторых, они направлены в одну сторону, что и позволяет частицам воздуха слипаться с частицами воды.

    Более того, во флотационную камеру подаются частицы определённого размера, которые установлены неоднократными опытами, что позволяет сделать работу установки оптимальной.

    Иначе, если пузырёк будет иметь слишком большой объём, то изменится скорость потока и, соответственно, частицы не будут успевать прилепляться друг к другу. Ещё одной причиной, по которой частицы должны иметь определённый размер это то, что при перемешивании воды происходит разрыв соединений между гидрофобными частицами и пузырьками воздуха.

    В чём различие между импеллерной и напорной флотацией, которые используют пористые материалы для очистки постоянно поступающих в систему сточных вод?

    При применении напорной флотации воды насыщается воздухом, который подаётся под большим давлением.

    Если при применении данного метода в воду не добавляются реагенты, то этот метод очистки сточных вод называется физическим.

    Большим плюсом напорной флотации является то, что при её использовании есть возможность регулировать размер и объём пузырьков, а также количество воздуха, которое растворяется в период работы.

    Существует ещё один метод флотации – это метод импеллерной флотации, который широко используется в нефтеперерабатывающей промышленности.

    Данный метод отличается от всех остальных тем, что обладает низкой эффективностью, так как при его использовании во флотаторе происходит большая турбулентность потоков, в результате которой разрушаются хлопьевидной формы.

    Чтобы получить лучший результат при использовании импеллерной флотации, во флотатор добавляются поверхностно-активные вещества.

    Для получения пузырьков небольшого размера производители используют пористые материалы, которые понижают скорость истечения воздушной струи, в результате чего и образуются небольшие пузырьки.

    Также эффективность флотации повышается благодаря использованию коагулянтов, помогающие удалять те или иные загрязнения в виде весьма стойких эмульсионных соединений.

    Обезвоживание в отстойниках-сгустителях, сушилка и гидроциклоны являются следующими этапами очищения сточных вод от различных взвесей и органических соединений. Но это уже совсем другой разговор и об этом в следующий раз.

    В заключение хочется сказать, что благодаря методу флотации наши озёра и пруды сохраняют свою первозданную прозрачность и красоту, что, конечно же, очень приятно обычным людям. И не будь этого метода, возможно, многие прекрасные пруды и реки превратились бы в болота, заполненные отходами с различных предприятий.

    Применяемое оборудование компании Argel:— Flotomax S — напорный флотатор из стеклопластика;

    — Флотатор ФДП — флотационная установка.

    tehnova.ru

    Флотация - Химия

    Очистка сточных вод, в первую очередь, включает в себя этап прохождения отстойника как в локальных очистных сооружения, так и в общегородских.

    Отставание воды очищает воду только от крупных взвесей, которые осаждаются на дно, являясь тяжелее воды.

    Но как быть с теми частицами, которые легче воды и не подвержены осаждению? Существует метод для выделения и таких сложных загрязнителей, который называют флотацией.

    Флотационная очистка применяется как одна из ступеней очистки сточных вод от таких примесей.

    Подробнее о флотации

    Флотация – это один из способов, применяемых для очистки сточных вод. Буквально слово “флотация” (англ.

    flotation) переводится как “плаванье на поверхности воды”, поэтому и напоминает слово флот.

    Но если говорить об очистке флотацией, то ее целью является вывести на поверхность различные взвеси и другие вещества, которые имеют плотность близкую воде и не способны оседать.

    В толще воды плавают различные мелкие твердые частицы, коллоидные взвеси и другие примеси, которые не оседают. Флотацию применяют для очищения сточных вод от ПАВ, нефтепродуктов, жиров, волокнистых веществ и взвесей активного ила. Также флотационный процесс по типу пенной сепарации способен удалить некоторые растворенные в воде вещества.

    Физико-химические законы флотации

    В основу флотационной очистки заложены сложные физико-химические процессы. Главным образом рассматривается понятие смачиваемости, то есть индивидуальной способности тех или иных веществ к смачиванию. Эта способность напрямую определяет поведение этих соединений на границе раздела фаз жидкости и газа. Существует два типа веществ:

    В зависимости от того, к какому типу относится то или иное вещество, оно хорошо убирается при помощи флотационной очистки или же, наоборот, не поддается выделению таким способом.

    Этапы флотации

    Процесс флотации несложен для понимания, его можно описать следующим образом:

    1. В воду, которая подвергается очистке, подают диспергированный воздух;
    2. Гидрофобные частицы устремляются к воздушным пузырькам;
    3. Постепенно уменьшается и разрывается прослойка воды, разделяющая гидрофобные частицы и воздушные пузырьки. Это объясняется тем, что сила притягивающая молекулы воды друг к другу больше адгезии между водой и этими частицами;
    4. Образуется флотирующий комплекс из пузырьков воздуха и гидрофобных частиц, который напоминает пену;
    5. Этот флотирующий комплекс плавает на поверхности сточных вод, поскольку он легче той гетерогенной системы, в которой находится.

    В итоге на поверхности воды образуется пенная субстанция. Полученную пену удаляют специальным приспособлением – это конечный продукт флотации или шлам.

    Эффективность процесса флотации

    Те или иные факторы могут понижать или повышать эффективность флотации, как способа очистки сточных вод. Наиболее значимое влияние оказывают приведенные ниже факторы:

    На эти факторы можно оказать воздействие с помощью специальных реагентов, которые будут описаны далее.

    Реагенты для улучшения флотации

    Как описано выше, флотация зависит от качества пенообразования и гидрофобности частиц. Существуют специальные добавки, которые направлены на повышение качества пены и увеличения гидрофобности примесей. Реагенты можно разделить на две основные группы:

    Реагенты собиратели

    Наиболее часто встречаемый вид загрязнителей имеет в своем составе частицы с двоякими качествами, имеющими часть гидрофобных и часть гидрофильных групп. Их способность смачивания недостаточна для связывания с пузырьками воздуха, поэтому флотация малоэффективна.

    Чтобы решить эту проблему, в стоки добавляют так называемые добавки-собиратели, которые также имеют двоякую структуру, состоящую из гидрофильных (полярных) и гидрофобных (неполярных) групп.

    Полярные гидрофильные концы загрязнителя и собирателя слепляются между собой, а гидрофобные концы остаются свободными.

    Собирателями для усиления флотации выступают поверхностно-активные вещества:

    Реагенты пенообразователи

    Качество пени играет одну из ключевых ролей в эффективности флотации. Существует группа добавок, которые направлены на улучшение пенообразования. Они предохраняют пузыри воздуха от разрушения, делая их упругими и значительно стабилизируя пенную массу. Это дает возможность удалить как можно больше загрязнителей из сточных вод. Такими стабилизаторами для пены являются:

    Виды флотационной очистки стоков

    Процесс флотации кратко описан как насыщение сточных вод воздухом с его диспергированием. То есть главная задача флотации заключается в получении пузырьков нужного диаметра в толщах сточных вод. Как именно это осуществляется описано ниже.

    Выделение пузырьков воздуха из раствора

    Чтобы выделить воздушные пузырьки из раствора, используют напорную и вакуумную флотацию. Напорная флотация представляет собой нагнетание воздуха, а затем резкое снижение давления в системе, что провоцирует выделение пузырьковой массы в толще воды.

    Вакуумная флотация несколько схожа с напорной, но ее реализуют иначе. Первым этапом является прохождение воды через камеру аэрации, где она насыщается воздухом. После этого она поступает в дизаэратор, где удаляется нерастворенный воздух. Последним этапом является прохождение камеры флотации, в которой давление понижается , что вызывает бурное образование пузырьков.

    Такими способами весьма успешно удаляются мелкодисперсные примеси.

    Пропускание воздуха через пористые материалы

    Это один из простейших способов с точки зрения физики для получения диспергированного воздушного потока. Перед попаданием воздуха в сточные воды, его пропускают через материалы с порами, такие как пластины со сквозными щелями. Диаметр пузырьков регулируется размером данных пор.

    Электролизная флотация

    Этот способ воплощают помещением в воду двух электродов, через которые пускают ток. Во время электролиза вода вокруг электродов расщепляется на пузырьки водорода и кислорода.

    Наиболее часто используемый материал для электродов: алюминий и железо. Эти металлы выделяют в воду коагулянты, которые связывают взвеси и превращают их в подобие хлопьев.

    Эти хлопья соединяются с воздушными пузырьками и выходят на поверхность сточных вод в вид пены.

    Механическое диспергирование

    Кроме образования пузырьков воздуха в воде при помощи смены давления, также применяют механические способы. Для этого также существует несколько путей:

    Пузырьки в этих трех способах образуются в результате вихревого процесса, который стимулируется перемешиванием.

    Флотация – преимущества и недостатки способа

    На сегодня флотация является одним из наиболее часто используемых приемов очистки стоков. Его применяют и промышленные очистительные сооружения и городские. Причиной этому служит целый ряд факторов, которые говорят в пользу флотации.

    Преимущества флотационной очистки:

    1. Невысокая стоимость применяемого метода очистки;
    2. Простое оборудование;
    3. Такой способ для некоторых взвесей намного быстрее, нежели скорость их оседания при отстаивании;
    4. Выделение из сточных вод определенных загрязняющих веществ, в том числе нефтепродуктов;
    5. В процессе флотации остается шлам с низким содержанием воды (малые потери воды).

    Безусловно, как и любой метод, флотация связана и с некоторыми отрицательными моментами.

    Недостатки флотационной очистки:

    1. Она удаляет далеко не все загрязнители, поскольку ее эффективность зависит от гидрофобности вещества;
    2. Часто приходится нести дополнительные затраты на внесение реагентов, которые улучшают качество пены и усиливают гидрофобность загрязнителей;
    3. К каждому виду загрязнителя нужен свой подходи, а, значит, нет универсального метода для удаления всех взвесей.

    Выводы о флотации

    Сколько бы преимуществ ни имела флотация, она не является самостоятельной и окончательной очисткой сточных вод. Это лишь один из этапов сложнейшего процесса, который позволяет удалить из воды большую часть нежелательных веществ.

    Флотационная очистка позволяет избавить воду от нефтепродуктов и масел, которые невозможно удалить другими способами, а также волокнистые составляющие стоков.

    Обычно флотационную очистку используют после этапа отстойников, чтобы удалить те вещества, которые не подвержены осаждению.

    Источник: https://stoki.guru/kanalizaciya/septiki/vidy/chto-takoe-flotaciya-preimuschestva-i-nedostatki-etogo-sposoba-ochistki.html

    Метод и процесс флотации. Напорная флотация. Флотация – это..

    Проблема очистки сточных вод остается актуальной на протяжении многих десятилетий.

    Сложность заключается в устаревании методик и оборудования, а также появлении новых химикатов в бытовой химии и на производстве, требующих совершенно новых подходов к их удалению из стоков.

    Один из универсальных методов очистки сточных вод – это флотация. В зависимости от особенностей загрязнителя, он требует лишь замены реагентов и коррекции условий осуществления процесса.

    Очистка сточных вод

    Этот метод успешно применяется для очистки стоков, содержащих волокна, нефтепродукты, масла и жиры, а также другие малорастворимые в воде вещества. Предварительно сточные воды переводят в суспензию и эмульсию с использованием специальных веществ.

    Процесс флотации основывается на способности газовых пузырьков закрепляться на частицах, помогая им всплывать на поверхность жидкости.

    Общие принципы метода

    Простейшим актом флотации считается прикрепление нерастворимых частиц (например, минеральных, масляных или каких-либо других) к пузырькам воздуха.

    Успешность проведения очистки зависит от того, с какой скоростью образуется связь между частицей и пузырьками, от прочности этой связи и от длительности существования этого комплекса.

    Что в свою очередь определяется природой частиц, склонностью к смачиванию водой и особенностям взаимодействия их с реагентами. Таким образом, флотация – это процесс, который зависит от множества факторов.

    Элементарный акт может осуществляться по одному из следующих механизмов:

    Комплекс, который образуется в процессе флотации, в практически неподвижной среде может всплыть только при условии, что подъемная сила газового пузырька больше веса частицы. Это приведет к образованию пенного слоя на поверхности очищаемой воды.

    Кроме того, площади поверхностей пузырьков и частиц в месте соприкосновения должны находится в определенном соотношении. Силы адгезии возрастают пропорционально размеру частиц в квадрате, поскольку периметр их соединения ограничивается размером наибольшей из их граней.

    А сила отрыва напрямую зависит от массы загрязняющей частицы (т.е. ее линейных размеров в кубе). Таким образом, при достижении некоторого размера частиц силы отрыва превышают силы прилипания.

    Значит, для успешной очистки стоков методом флотации важен не только характер связи взвеси с пузырьками, но и их размеры.

    Способы насыщения воды пузырьками

    Существует немало приемов, которые обеспечивают появление в сточных водах газовых пузырьков. Основные способы, используемые при проведении флотации, это:

    Является наиболее эффективной для извлечения мелкодисперсных и коллоидных взвесей низкой концентрации. Очищаемую воду насыщают воздухом под давлением до 7 МПа в специальном реакторе – сатураторе. После выхода воды из него давление резко снижается до нормального (атмосферного), что провоцирует интенсивный процесс выделения пузырьков воздуха.

    Для того чтобы значительно повысить эффективность очистки вод, флотацию сочетают с коагуляцией и флокуляцией. Оба этих приема способствуют увеличению размера нерастворенных частиц.

    Коагулянтами являются как неорганические соединения, обычно соли трехвалентного железа или алюминия, так и некоторые органические вещества.

    Флокулянтами являются особые полимеры, молекулы которых в водной среде образуют заряженную сетку, способную притягивать загрязняющие частицы, что приводит к появлению хлопьевидных агрегатов.

    Установки и технологические схемы

    Установки, которые осуществляют напорную флотацию, могут размещаться не только в помещениях, но и вне их.

    Так, первые подходят для небольших объемов, если расход воды составляет не более 20 м3/ч, а вторые имеют гораздо большую производительность.

    Часто устраивается комбинированное размещение сооружений, когда крупные объекты, например, сатуратор и флотокамера, находятся под открытым небом, а насосы в помещении.

    В случае размещения установок в условиях возможного понижения температуры воздуха до отрицательных значений нужно предусмотреть систему подогрева пены. Классическая установка для проведения компрессионной флотации состоит из следующего оборудования:

    Техноло­гические схемы, предусматривающие очистку сточных вод методом флотации с повышением давления, могут быть:

    1. Прямоточными, когда полный объем очищаемой жидкости проходит через сатуратор.
    2. Рециркуляционными, когда через сатуратор проходит лишь 20 – 50 % осветленной жидкости.
    3. Частично прямоточными, когда порядка 30 -70 % неочищенных вод поступает в сатуратор, а остальная их часть подается сразу во флотокамеру.

    При выборе одной из этих схем берут во внимание физико-химические свойства очищаемых стоков, требования к степени очистки, местные условия и экономические показатели.

    Электрофлотация

    Этот метод стали использовать во второй половине 20-го века. Тогда обнаружилось, что электролизные газы гораздо эффективнее, чем инертные или воздух, увеличивают интенсивность флотации.

    Это позволяет выделять нерастворимые в водах нефтепродукты, смазочные масла, малорастворимые соединения тяжелых и цветных металлов, которые образуют в стоках устойчивые эмульсии.

    Но помимо электролизных газов на удаление некоторых примесей влияет искусственно созданное электрическое поле, в котором заряженные частицы движутся к противоположно заряженным электродам.

    Существенным недостатком электрофлотации является малая производительность, высокая стоимость электродов, их износ и загрязнение, а также взрывоопасность.

    Метод пенного фракционирования

    Сводится он к адсорбции растворенных поверхностно-активных веществ (ПАВ) на газовых пузырьках, поднимающихся вверх сквозь раствор. При этом интенсивно образуется пена, обогащенная адсорбированным веществом.

    Важная область применения такой разновидности флотации – это очистка вод от моющих средств, применяемых в прачечных. Также он подходит для выделения активного ила, который образуется при биохимической очистке.

    Обогащение руд

    Процесс флотации успешно применяется при первичной переработке всевозможных руд, позволяющий отделить ценную фракцию с повышенным содержанием металла или его соединений. Основывается он на различиях свойств поверхности разделяемых минералов.

    Флотация руды представляет собой трехфазный процесс:

    Флотация бывает пенной, пленочной или масляной – в зависимости от формы продукта, образующегося на поверхности жидкой фазы.

    Источник: http://fb.ru/article/378844/metod-i-protsess-flotatsii-napornaya-flotatsiya-flotatsiya---eto

    Флотация – метод очистки сточных вод | Что такое флотация

    Флотация сточных вод

    Флотация сточных вод

    Общепринятая схема очистных сооружений как локального, так и централизованного общегородского типа в обязательном порядке включает в себя этап осаждения. Отстоянные стоки чаще всего поступают на ступень биологической очистки.

    Возможно, Вас заинтересует информация-анализ сточных вод

    Однако отстойники справляются с удалением только крупных взвесей, которые тяжелее воды. Многие микрочастицы и вещества в коллоидной форме легче водной среды, поэтому не подвергаются осаждению. Эту проблему решают при помощи ступени флотационной очистки, основанной на сложном физико-химическом процессе. Именно о флотации пойдет речь в нашей статье.

    Что такое флотация?

    В переводе с английского языка флотацию дословно можно обозначить как плавание на поверхности воды.

    В области очистки сточных вод флотация применяется в качестве метода выделения мелких твердых частиц, коллоидных взвесей, некоторых растворенных веществ.

    В основе процесса лежит индивидуальная способность различных соединений к смачиванию и поведение на границе раздела фаз жидкость-газ. Несмачиваемыми водой являются гидрофобные вещества. Гидрофильные соединения обладают хорошей способностью к смачиванию.

    Обобщенно и упрощенно флотацию можно описать следующим образом:

    Так на поверхности стоков образуется пенный слой, который постепенно удаляется специальным механизмом.

    Отчего зависит эффективность флотации для очистки воды

    На процесс флотации может повлиять многое. Но наиболее сильное воздействие оказывают описанные ниже факторы.

    1. Чем выше гидрофобность частиц, тем лучше происходит их взаимодействие с пузырьком воздуха и образование флотационного комплекса. Однако не все примеси являются строго гидрофобными часть из них гидрофильные, другие могут иметь как гидрофобные, так и гидрофильные группы. По этой причине зачастую необходимо добавлять в стоки специальные флотирующие реагенты, направленные на повышение гидрофобности загрязнителей.
    2. Кроме того, пузырьки должны обладать устойчивостью к разрушению.

      Пенный слой флотации

    3. Эффективность удаления загрязнений методом флотации зависит от размера пузырьков воздуха. Они должны быть достаточно крупными, чтобы поднять к поверхности воды загрязнители. Но очень большие пузырьки воздуха будут всплывать, не успев проконтактировать с частичками загрязнителя.
    4. Важную роль в процессе флотационной очистки воды оказывает общее число пузырьков воздуха и то, насколько равномерно они будут распределены в объеме стоков.

    Область применения флотации

    Флотация позволяет очистить воду от взвесей, не подвергающихся осаждению, в связи с тем, что они имеют близкую к воде плотность.

    Флотационный процесс применяют для удаления из воды ПАВ, нефтепродуктов, волокнистых загрязнителей, жиров и т. п., а также некоторых растворенных веществ, в последнем случае очистка называется пенной сепарацией.

    Кроме того, флотацию применяют для удаления из стоков взвесей активного ила.

    Преимущества и недостатки очистки стоков флотацией

    Флотация является одним из самых популярных способов очистки сточных вод. Без флотационного процесса редко обходятся очистные промышленные и ливневые сооружения. Все связано с рядом преимуществ флотационной очистки стоков.

    1. Относительно небольшие затраты в процессе эксплуатации.
    2. Простота оборудования.
    3. Возможность выделения определенных загрязнителей.
    4. Скорость процесса флотационной очистки от некоторых взвесей выше скорости оседания.
    5. Возможность удаления таких загрязнителей как нефтепродукты.
    6. Продуктом флотации является шлам с не очень высоким содержанием воды.

    С особенностью самого флотационного процесса связаны и его минусы.

    1. Так как флотация зависит от гидрофобности вещества, применять ее можно для удаления не всех загрязняющих компонентов.
    2. Зачастую приходится использовать реагенты для повышения гидрофобности загрязнителей и устойчивости полученной пены.
    3. Необходимо точно производить настройку оборудования, подающего воздух с целью получения пузырьков определенного диаметра.

    Виды флотационной очистки сточных вод

    В основе разделения на виды очистки сточных вод методом флотации лежит способ насыщения стоков воздухом и механизм его диспергирования.

    Выделение воздушных пузырьков из раствора

    Из раствора пузырьки воздуха определенного размера выделяют методом напорной и вакуумной флотации. В первом случае в воду под давлением нагнетают воздух, после этого резко понижают давление в системе, в результате чего в толще сточной воды выделяются воздушные пузырьки.

    Схема напорного флотатора

    Вакуумная флотация по принципу схожа с напорной, но исполнение отличается. Сначала вода поступает в аэрационную камеру (1), где контактирует с воздухом и насыщается им, после этого в дезаэраторе (2) удаляется нерастворившийся в воде воздух. Потом вода поступает в камеру флотации (3), где происходит понижение давления в сточной воде, в результате чего образуются воздушные пузырьки.

    Вакуумная флотация

    Оба способа прекрасно подходят для очистки сточных вод от мелкодисперсных загрязнителей.

    Механическое насыщение воды диспергированным воздухом

    Обогащение воды пузырьками воздуха можно произвести механическим путем.

    Для этого могут применяться 3 метода: перемешивание воды при помощи небольшой турбины (импеллерные установки), колесом, соединенным с центробежным насосом (безнапорная флотация) или введением воздуха через форсунки труб, уложенных на дне флотационной камеры (пневматическая установка). Во время перемешивания образуются завихрения, благодаря которым стоки насыщаются пузырьками воздуха.

    Импеллерная флотация

    Импеллеры позволяют получить пузырьки небольшого диаметра и применяются для удаления нефтепродуктов и жиров. Этот метод дает возможность регулировать объем пузырьков: чем выше скорость вращения турбины, тем мельче пузырьки.

    Безнапорные установки позволяют получать более крупные пузырьки, которые не эффективны для удаления мелких взвесей. Безнапорную флотацию применяют для удаления жировых загрязнений, а также частиц шерсти и волокон.

    Пневматическая флотация используется в том случае, когда необходимо очистить воды, являющиеся агрессивными для таких механических конструкций как импеллер или колесо насоса.

    Пропускание воздушных масс через материал с порами

    Простым способом диспергирования воздушного потока является пропускание его перед подачей через пористые материалы (на рисунке обозначен цифрой 2), например, пластины с щелевидными прорезями. Чем меньше отверстие, тем меньше диаметр пузырьков.

    Флотация с использованием пористых материалов

    Получение пузырьков газа из раствора путем электролиза

    При этом способе в сточные воды помещают 2 электрода, через которые пропускают ток. Это приводит к выделению возле электродов газовых пузырьков кислорода и водорода. Кроме того, часто используют электроды из алюминия или железа.

    Соединения этих металлов выделяются в сточную воду и представляют собой коагулянты, приводящие к объединению взвешенных загрязнителей в хлопья. Хлопьевидные частицы контактируют с воздушными пузырьками и поднимаются на поверхность стоков.

    Реагенты, применяемые во флотационной очистке

    В процессе очистки методом флотации могут применяться реагенты, действие которых различается по двум основным направлениям: повышение гидрофобности и стабилизация пены.

    Так как многие загрязнители могут содержать как гидрофобную, так и гидрофильную группу, то их способность к смачиванию снижена, поэтому флотация затруднена.

    В этом случае прибегают к добавлению в сточные воды реагентов, которые называют собирателями. Они также содержат гидрофильную (полярную) и гидрофобную (неполярную) группы.

    Взаимодействие между собирателем и загрязнителем происходит на уровне полярных концов. Гидрофобная группа реагента остается свободной.

    В качестве собирателей в очистке сточных вод применяют поверхностно-активные вещества: нефтепродукты, масла, меркаптан, аммонийные соли и т.п.

    Другой группой флотационных реагентов являются пенообразователи. Они защищают пузырек от разрушения, таким образом повышая эффективность удаления загрязняющей частицы. К стабилизаторам пены относятся масло сосны, крезол, фенолы и др.

    Заключительное слово

    Флотация при всех своих положительных характеристиках не является самостоятельной очисткой. Это одно из звеньев очистных сооружений, позволяющее удалить их воды те вещества, которые не удалось убрать отстаиванием. Именно поэтому флотаторы устанавливаются зачастую после отстойников.

    – Работа электрофлотатора

    Флотация с использованием пористых материалов

    Импеллерная флотация

    Вакуумная флотация

    Схема напорного флотатора

    Пенный слой флотации

    Флотация сточных вод

    Источник: https://kanalizaciyaseptik.ru/principy-ochistki-stochnyx-vod/flotaciya-stochnyx-vod.html

    Поделиться:

    Нет комментариев

    himya.ru

    Флотация - это... Что такое Флотация?

            процесс разделения мелких твёрдых частиц (главным образом минералов), основанный на различии их в смачиваемости водой. Гидрофобные (плохо смачиваемые водой) частицы избирательно закрепляются на границе раздела фаз, обычно газа и воды, и отделяются от гидрофильных (хорошо смачиваемых водой) частиц. При Ф. пузырьки газа или капли масла прилипают к плохо смачиваемым водой частицам и поднимают их к поверхности.

             Ф. – один из основных методов обогащения полезных ископаемых (См. Обогащение полезных ископаемых), применяется также для очистки воды от органических веществ и твёрдых взвесей, разделения смесей, ускорения отстаивания в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и др. отраслях промышленности. В зависимости от характера и способа образования межфазных границ (вода – масло – газ), на которых происходит закрепление разделяемых компонентов (см. Поверхностно-активные вещества) различают несколько видов Ф.

             Первой была предложена масляная Ф., на которую в 1860 В. Хайнсу (Великобритания) был выдан патент. При перемешивании измельченной руды с маслом и водой сульфидные минералы избирательно смачиваются маслом и всплывают вместе с ним на поверхность воды, а порода (кварц, полевые шпаты) осаждается. В России масляная Ф. графита была осуществлена в 1904 в г. Мариуполе (ныне Жданов, УССР).

             Способность гидрофобных минеральных частиц удерживаться на поверхности воды, в то время как гидрофильные тонут в ней, была использована А. Нибелиусом (США, 1892) и Маквистеном (Великобритания, 1904) для создания аппаратов плёночной Ф., в процессе которой из тонкого слоя измельченной руды, находящегося на поверхности потока воды, выпадают гидрофильные частицы.

             Увеличение объёмов и расширение области применения Ф. связано с пенной Ф., при которой обработанные реагентами частицы выносятся на поверхность воды пузырьками воздуха, образуя пенный слой, устойчивость которого регулируется добавлением пенообразователей. Для образования пузырьков предлагались различные методы: образование углекислого газа за счёт химической реакции (С. Поттер, США, 1902), выделение газа из раствора при понижении давления (Ф. Элмор, Великобритания, 1906) – вакуумная Ф., энергичное перемешивание пульпы, пропускание воздуха сквозь мелкие отверстия.

             Для проведения пенной Ф. производят измельчение руды до крупности 0,5–1,0 мм в случае природногидрофобных неметаллических полезных ископаемых с небольшой плотностью (сера, уголь, тальк) и до 0,1–0,2 мм для руд металлов. Для создания и усиления разницы в гидратированности разделяемых минералов и придания пене достаточной устойчивости к пульпе добавляются флотационные реагенты. Затем пульпа поступает во флотационные машины. Образование флотационных агрегатов (частиц и пузырьков воздуха) происходит при столкновении минералов с пузырьками воздуха, вводимого в пульпу, а также при возникновении на частицах пузырьков газов, выделяющихся из раствора. На Ф. влияют ионный состав жидкой фазы пульпы, растворённые в ней газы (особенно кислород), температура, плотность пульпы. На основе изучения минералого-петрографического состава обогащаемого полезного ископаемого выбирают схему Ф., реагентный режим и степень измельчения, которые обеспечивают достаточно полное разделение минералов. Лучше всего Ф. разделяются зёрна размером 0,1–0,04 мм. Более мелкие частицы разделяются хуже, а частицы мельче 5 мк ухудшают Ф. более крупных частиц. Отрицательное действие частиц микронных размеров уменьшается специфическими реагентами. Крупные (1–3 мм) частицы при Ф. отрываются от пузырьков и не флотируются. Поэтому для Ф. крупных частиц (0,5–5 мм) в СССР разработаны способы пенной сепарации, при которых пульпа подаётся на слой пены, удерживающей только гидрофобизированные частицы. С той же целью созданы флотационные машины кипящего слоя с восходящими потоками аэрированной жидкости. Это – гораздо более производительные процессы, чем масляная и плёночная Ф.

             Для очистки воды, а также извлечения компонентов из разбавленных растворов в 50-х гг. был разработан метод ионной Ф., перспективный для переработки промышленных стоков, минерализованных подземных термальных и шахтных вод, а также морской воды. При ионной Ф. отдельные ионы, молекулы, тонкодисперсные осадки и коллоидные частицы взаимодействуют с флотационными реагентами-собирателями, чаще всего катионного типа, и извлекаются пузырьками в пену или плёнку на поверхности раствора. Тонкодисперсные пузырьки для Ф. из растворов получают также при электролитическом разложении воды с образованием газообразных кислорода и водорода (электрофлотация). При электрофлотации расход реагентов существенно меньше, а в некоторых случаях они не требуются.

             Широкое использование Ф. для обогащения полезных ископаемых привело к созданию различных конструкций флотационных машин с камерами большого размера (до 10–30 м3), обладающих высокой производительностью. Флотационная машина состоит из ряда последовательно расположенных камер с приёмными и разгрузочными устройствами для пульпы. Каждая камера снабжена аэрирующим устройством и пеносъёмником.

             В СССР и за рубежом благодаря Ф. вовлекаются в промышленное производство месторождения тонковкрапленных руд и обеспечивается комплексное использование полезных ископаемых. Фабрики выпускают до пяти видов Концентратов. В ряде случаев Хвосты Ф. не являются отходами, а используются в качестве стройматериалов, удобрений для сельского хозяйства и в др. целях. Ф. является ведущим процессом при обогащении руд цветных металлов. Внедряется использование оборотной воды, что снижает загрязнение водоёмов.          В развитии теории Ф. сыграли важную роль работы рус. физикохимиков – И. С. Громека, впервые сформулировавшего в конце 19 в. основные положения процесса смачивания, и Л. Г. Гурвича, разработавшего в начале 20 в. положения о гидрофобности и гидрофильности. Существенное влияние на развитие современной теории Ф. оказали труды А. Годена, А. Таггарта (США), И. Уорка (Австралия), сов. учёных П. А. Ребиндера, А. Н. Фрумкина, И. Н. Плаксина, Б. В. Дерягина и др.

             Лит.: Мещеряков Н. Ф., Флотационные машины, М., 1972; Глембоцкий В. А., Классен В. И., Флотация, М., 1973; Справочник по обогащению руд, М., 1974.

             В. И. Классен, Л. А. Барский.

    dic.academic.ru

    Флотация - это что такое? Подробное описание процесса, преимуществ и недостатков :

    Руды, из которых получают цветные металлы, в большинстве своем достаточно бедные, то есть больший процент вещества – это пустая порода. Флотация – это метод обогащения, в основе которого лежит понятие «смачиваемость частиц». Впрочем, этот термин применяется не только тут. Незаменимой технология стала и в области очистки сточных вод, и в медицине, где используется для анализа на наличие паразитов в органических выделениях.

    О чем идет речь

    Флотация руды представляет собой такую методику, которая позволяет сделать работу с полезными ископаемыми эффективнее и выгоднее. Разные элементы отличаются между собой способностью удерживаться на поверхности, где контактируют две фазы, то есть происходит раздел сред. Флотация – это процесс, который основан на удельной энергии поверхности.

    Если говорить о частицах, то их можно разделить на следующие группы:

    О гидрофобности…

    Итак, метод флотации основан на том, что вода по-разному влияет на различные молекулы. О чем идет речь?

    Под гидрофобными принято понимать такие молекулы, для которых вода относительно «безопасна», то есть смачиваются они из-за особенностей своей структуры очень плохо. Такие частицы сформированы таким образом, чтобы по возможности избегать контакта с водой.

    В реальности подобное поведение можно наблюдать невооруженным глазом, если выйти утром из дома: роса или дождевые капли на листья деревьев и на траве формируют небольшие капли. При этом растения проявляют свою гидрофобность, не позволяя жидкости растекаться по поверхности. Что касается полезных руд, то тут сходная логика, но сопряженная с измельчением породы. Молекулы полезных веществ гидрофобны, и в ситуации, когда они оказываются в жидкой среде, происходит взаимодействие с газовыми молекулами, помогающее полезным ископаемым всплывать. Это сопряжено с природным стремлением к уменьшению энергии.

    …и гидрофильности

    Под гидрофильными принято понимать такие частицы, которые жидкостью могут быть смочены без особенного труда. Для этих веществ нет «дискомфорта» в ситуации, когда вещество оказалось в суспензии.

    Если гидрофобные молекулы стремятся вступить в контакт с газами, у гидрофильных такой особенности не зафиксировано. Также гидрофильные соединения в своей основной массе не проявляют специфических свойств относительно масел, к которым так и «липнут» гидрофобные молекулы.

    Метод флотации

    Отличаются разные технологии границей раздела, создаваемой, чтобы компоненты отделялись друг от друга. Наиболее современные:

    Второй вариант требует измельчения исходной породы до частиц, диаметр которых не превышает 0,2 мм.

    Это важно!

    В современной промышленности высоко ценятся различные руды, далеко не все они отличаются гидрофобностью, а значит, описанная технология не будет работать для их извлечения. Тогда применяют химические составы – реагенты. Это такие компоненты, благодаря которым целевые частицы либо приобретают гидрофобные качества, либо теряют их.

    Существуют следующие реагенты:

    Особенности работы

    Флотация – это очень важный технологический процесс, который незаменим в промышленности, так как помогает обогащать руды с высокой результативностью. Эффективность показывает пенная технология, именно она и распространена в наши дни шире всего.

    Чтобы начать флотацию, материалы сперва проходят через мельницу, что позволяет получить шихту, и уже после этого начинается процесс пенообразования. Чтобы флотация воды была результативной, выбирают такие размеры частиц, которые бы гарантировали разделение минералов. Оптимальный вариант – до 0,1 мм, но иногда измельчают и на компоненты размером всего 0,04 мм. Если в процессе окажутся более крупные компоненты, они снизят эффективность всей технологии в целом, так как имеют отрицательное действие. Также понижают эффективность процесса слишком мелкие составляющие, из-за которых элементы нормального размера не могут нормально взаимодействовать с воздушными пузырьками. Для улучшения качества необходимо использовать реагенты.

    А как еще используем?

    Обогащение руд – это не единственная область применения описанной технологии. В частности, широко распространена флотация сточных вод. Эта методика показала свою эффективность в ситуации, когда необходимо удалить из жидкости диспергированные компоненты, так как таковые нельзя убрать в процессе отстаивания.

    Метод «пузырек-частица» показал высокую эффективность при выделении из воды следующих примесей:

    Флотация – очистка сточных вод, в ходе которой все эти загрязняющие вещества просто всплывают на поверхность, что позволяет их быстро удалить вместе с образовавшейся пеной. Чтобы слой пены стал плотнее, а также для его разрушения допускается применять нагрев, а также использовать разработанные для этого приборы – «брызгалки».

    Как это происходит

    Очистка воды (флотации) происходят за счет способности частиц прилипать к пузырькам воздуха. Правда, это распространяется, как указано выше, только на гидрофобные компоненты. Чтобы сформировалась пара из воздушного пузыря и загрязняющей жидкость частицы, необходимо обеспечить их интенсивное взаимодействие. Это может быть обусловлено наличием реагента, создающего химически оптимальную среду для реакции. Также используется напорная флотация, когда создается избыточное давление в среде.

    Флотация эффективна и в том случае, когда из жидкости следует удалить вещества, которые в ней уже растворились. Это касается в первую очередь поверхностно-активных веществ. Применяют в таком случае так называемую парную сепарацию. Здесь комплекс из веществ и газового пузыря образуется за счет реагента. Его надежность будет связана с природой загрязняющего компонента и его особенностями.

    Ключевые преимущества

    Флотация – очистка, имеющая ряд положительных параметров, что и стало причиной столь широкого распространения этой технологии в мире.

    Основные аспекты:

    При флотации производится эффективная аэрация, понижается процентное соотношение жидкости и ПАВ, а также уменьшается количество микроскопических организмов, бактерий. Сточные воды, прошедшие флотацию, могут подаваться на очистительные установки более высокого уровня.

    Разновидности технологии

    Различные методики друг от друга отличаются в первую очередь по насыщаемости жидкости газами. Принято говорить о:

    Установки, при помощи которых осуществляется флотация ПАВ и других примесей в жидкостях, бывают двухкамерные или однокамерные. Если камера только одна, то в ней жидкость наполняется газами и здесь же из нее выделяют загрязняющие компоненты. При наличии двух камер в одной происходит контакт с воздушным потоком, а в другом смесь может отстаиваться, во время чего шлам всплывает, а жидкость осветляется.

    Флотация в медицине

    Говоря об этой незаменимой методике выделения примесей из основного вещества, просто нельзя не упомянуть использование ее в медицине. Наиболее актуальна флотация кала для выявления наличия в органическом веществе гельминтов. Эта методика позволяет делать выводы о содержании:

    Результаты оказываются достаточно точными только в том случае, когда ко врачам попадают свежие выделения. Чтобы удалось корректно и точно проанализировать вещество на наличие гельминтов, нужно хранить органическое вещество в холодильнике не более 72 часов. В некоторых случаях получается так, что образцы уже получены, а взять новые возможности нет, но изучение следует отложить на период, превышающий 72 часа. Выход есть: применяют 10% формалин. Этот раствор будет играть роль буфера. Если органические вещества были законсервированы таким образом, они могут далее использоваться в ходе исследований концентрации.

    Технологии и точность

    Флотация дает возможность выявить бактерии, стойкие к воздействию кислот, а также провести иммунологический анализ. Наиболее простой и легкий в реализации способ – это гравитационная флотация, также известная как стоячая. Он требует относительно мало времени на свою реализацию.

    Альтернативный вариант – использование медицинских центрифуг. Этот метод более чувствителен, его результаты точнее ориентировочно в восемь раз. Если органические выделения пациента содержат небольшой процент гельминтов, гравитационный метод может показать их отсутствие, но этот результат окажется ложным. Чтобы быть уверенным в точности итогов, следует применять центрифуги.

    Важные аспекты

    Флотация – это такая методика выявления гельминтов, которой свойственны некоторые ограничения. О чем идет речь? К примеру, если предполагается, что в кале содержатся тяжелые яйца, их таким способом обнаружить вряд ли удастся. Это обусловлено тем, что они просто не могут всплыть из-за своего размера и массы. Кроме того, флотация не показывает достаточного эффекта на ларвальной стадии.

    Планируя исследование, врачи должны помнить о том, что флотационная среда оказывает прямое влияние на точность результата. Наиболее значимые параметры:

    Многие исследователи сходятся на том, что наилучшие результаты показывает сульфат цинка. Для этого соединения удельный вес варьируется в границах 1,18-1,2. Такой раствор даст возможность с высоким уровнем точности выявить цисты, яйца, а также поддержать структурные элементы цист.

    Центрифуга: как это происходит

    Рабочий процесс врача, изучающего кал на предмет наличия в нем гельминтов при помощи специальной установки, выглядит следующим образом:

    По завершении этого процесса доктор получает покровное стекло (его необходимо доставать вертикально), которое можно изучить под микроскопом. Исследование проводится около 10 минут - начинают с десятикратного увеличения, увеличивая его затем в четыре раза. Это дает возможность с точностью говорить о наличии микроскопических организмов, а также делать выводы об их структурах и о том, какого размера есть вредные организмы и их частицы.

    Нововведения

    Методики не стоят на месте, и применяемая в медицине флотация в последнее время также была усовершенствована. В частности, удалось разработать такую центрифугу, которая оснащена угловым ротором. В этой установке контейнеры не колеблются свободно, последнее вращение не сопровождается наложением на покровное стекло.

    При завершающем этапе обработки смеси в установке пробирку нужно поставить вертикально в специальный штатив, затем долить в нее раствор, сохраняя верхний слой в целости. Когда мениска становится положительной, устанавливают покровное стекло и оставляют стоять пробирку не более пяти минут. Далее стекло убирают и изучают его под микроскопом также под двумя мощностями увеличения.

    www.syl.ru

    Флотация - это... Что такое Флотация?

    metallurgicheskiy.academic.ru


    Смотрите также




    © 2012 - 2020 "Познавательный портал yznai-ka.ru!". Содержание, карта сайта.