В зависимости от способа образования пузырьков газа различают следующие виды флотации:
напорную,
пневматическую,
механическую,
электрофлотацию,
химическую,
вибрационную,
биологическую и др,
В настоящее время на станциях очистки широко используют напорную, пневматическую и электрофлотацию.
Пена образуется на поверхности воды в результате всплывания пузырьков воздуха, несущих на себе удаляемые из воды примеси. Она должна быть достаточно прочной и не допускать попадания загрязнений в воду. Кроме того, пена должна обладать определенной подвижностью при перемещении её к сбросным устройствам. Устойчивость и подвижность пены зависит от свойств и количества реагентов и загрязнений, вносимых в пенный слой. Стабилизации пены способствует наличие в воде хлопьев коагулянта, например. Как правило, удаление пены из флотатора производят либо кратковременным подъемом уровня воды с отводом ее через лотки, расположенные равномерно по площади камеры, либо с помощью скребковых механизмов (пеногонов), перемещающих пену к сборным лоткам.
Метод пневматической флотации
Данный метод основан на подаче сжатого газа (воздуха) в аэрационно-распределительную систему флотокамеры.
Аэрационная система представляет собой мелкопузырчатые аэраторы различных типов - мембранные дисковые аэраторы, перфорированные резиновые шланги, пористые трубы и пластины и т.д. Газ под давлением проходит через отверстия аэраторов и в виде пузырьков одинакового диаметра выходит в очищаемую жидкость. Пузырьки под действием силы Архимеда всплывают, встречая на своем пути частицы загрязнений и образуя с ними довольно устойчивые комплексы.
За счет равномерной подачи воздуха и образования пузырьков с одинаковыми размерами во флотационной камере не возникает сильных турбулентных потоков, что обеспечивает надежный подъем флотокомплексов и получение устойчивого пенного продукта. Пневматические флотационные машины отличаются простотой конструкции и малыми энергозатратами, но при их проектировании и эксплуатации могут возникать такие проблемы как засорение пор, сложность в подборе мелкопористого материала.
Метод напорной флотации
Метод напорной флотации. Сущность этого метода заключается выделении пузырьков газа из пресыщенного раствора при перепаде давления. Газ выделяется в виде микропузырьков, зарождающихся непосредственно на частицах загрязнения, образуя прочные флотокомплексы. В данном методе во флотационную камеру подается два потока воды: очищаемая вода и рабочая жидкость (вода насыщенная растворенным газом в количестве 10% от общего потока). Рабочая жидкость готовится в сатураторе - аппарате, где происходит растворение газа. Рабочее давление в сатураторе составляет 3-9 Бар, время растворения не более 5 минут. В качестве рабочей жидкости может использоваться или исходная вода, но при этом усложняется эксплуатация, или очищенная вода, при этом увеличиваются габариты флотокамеры.
Очищаемая вода равномерно вводится во флотокамеру. Поток рабочей жидкости вводится через форсунки с высокой скоростью - 15-20 м/с. В результате резкого снижения давления на частицах загрязнений выделяется газ и протекает флотационный процесс.
Способ напорной флотации позволяет путем регулирования давления легко изменять количество растворенного воздуха и размер пузырьков, вводимых в обрабатываемую воду.
Метод механической флотации
Основным элементом в данном методе является импеллерный блок, включающий электродвигатель и импеллер в обсадной трубе.
За счет высокой скорости вращения создается воронка и разряжение в нижней части, через отверстия обсадной трубы подсасывается воздух и попадает под вращающиеся лопатки, которые его дробят на мелкие пузырьки. Именно эти пузырьки и распределяются по объему жидкости и благодаря им протекает процесс флотации. К достоинствам механической флотации можно отнести простоту конструкции и малые энергозатраты, но при данном типе флотации из-за вращающихся частей создаются турбулентные потоки, которые могут разрушить сформировавшиеся флотокомплексы.
Метод электрофлотации
Сущность этого метода заключается выделении газовых пузырьков на электродах при прохождении электрического тока.
Кроме того, применение для электрофлотации алюминиевых или стальных электродов обусловливает переход ионов алюминия или железа в раствор, что способствует коагулированию мельчайших частиц механических примесей сточной воды.
Электрофлотационные аппараты состоят из корпуса и электродов, пространство между которыми заполнено очищаемой жидкостью. При подключении электродов к источнику питания происходит выделение газов на электродах: на аноде - кислорода, на катоде - водорода. Наряду с этим происходит растворение анода, изготовленного из дюралюминия (или стали). Образующийся гидроксид алюминия (железа) сорбирует частицы загрязнений с образованием хлопьев. Одновременно пузырьки кислорода и водорода слипаются с образующимися хлопьями. Флотокомплексы хлопья - пузырьки газов поднимаются вверх и образуют пенный слой. Электрофлотация - это очень эффективный, но вместе с тем очень энергозатратный метод очистки воды, поэтому его целесообразно применять только для трудноочищаемых сточных вод.
– это процесс молекулярного “прилипания” частиц к поверхности раздела фаз, чаще всего газа и воды, обусловленной избытком свободной поверхностной энергии поверхностных пограничных слоев, а также явлениями смачивания. Применяется флотация для очистки воды от взвешенных твердых частиц, нефтепродуктов, масел, жиров, поверхностно-активных веществ.
Процесс флотации
Метод флотации (очистки) заключается в насыщении воды пузырьками газа (воздуха) и образовании комплексов частица – пузырек газа, всплывание этих комплексов на поверхность обрабатываемой воды и удалении возникающего пенного слоя с этой поверхности. Образование комплекса частица-пузырек, являющегося основой флотационного процесса, обусловлено явлениями смачивания.
Если капля воды, нанесенная на поверхность, растекается по этой поверхности, то говорят, что поверхность смачивается. Если эта капля не растекается, а сохраняет приблизительно шарообразную форму, то поверхность считается несмачиваемой. Примером смачиваемой поверхности является поверхность чистого стекла, несмачиваемой – поверхность воска или парафина. Степень смачиваемости поверхности может быть оценена краевым углом смачивания? (рис.1.)
Рис. 1. Краевой угол смачивания
Если краевой угол смачивания равен нулю, то поверхность считается абсолютно смачиваемой, если 180°С, то абсолютно несмачиваемой. Абсолютно смачиваемых и абсолютно несмачиваемых поверхностей в природе не существует. Поэтому условно принимают, что при? <90°C, поверхность смачиваема; при?>90°C – несмачиваема.
Причины смачиваемости и несмачиваемости поверхности кроются в полярном строении молекул. Известно, что молекулы воды имеют полярное строение, т.е. обладают определенным дипольным моментом. Кроме того, полярными являются молекулы многих веществ: кислот, оснований, солей и т.д.
Если частицу вещества, молекулы которого имеют полярное строение, поместить в воду, то в виду взаимодействия полярных молекул, эта частица будет окружена так называемым гидратным слоем, состоящим из строгосориентированных в пространстве молекул воды (рис.2.). Такая частица называется гидрофильной.
Рис.2. Строение гидратного слоя
Более строгая ориентация молекул воды наблюдается у поверхности раздела фаз. С расстоянием в связи с тепловым движением молекул эта ориентация постоянно нарушается. Подвижность молекул воды в гидратном слое сильно ограничена, поэтому она обладает рядом свойств, отличных от свойств воды, находящейся в объеме. К ним можно отнести повышенную прочность, более низкую температуру замерзания, такая вода плохо растворяет газы и другие вещества. Эти свойства проявляются тем больше, чем больше полярность молекул частицы.
Если частица состоит из молекул с неполярным строением, то гидратные слои не образуются, частица называется гидрофобной.
Наиболее важным свойством гидратных слоев для флотация является их прочность. Наряду с полярностью молекул на прочность гидратных слоев оказывает влияние наличие на поверхности частиц неровностей (выступов, впадин), а также адсорбция некоторых веществ (ПАВ), слабо взаимодействующих с молекулами воды. Из-за того, что неровности являются значительным препятствием для взаимодействия молекул воды в поверхностном слое, на частицах веществ даже с высокой полярностью молекул, но имеющих развитую поверхность, могут образовываться достаточно слабые гидратные слои.
Флотация, метод флотации, процесс флотации – статья на сайте “студент-строитель.ру”
Забота об окружающей среде выходит сегодня на мировой уровень. Особенно это касается очистки сточных вод, которые впоследствии сбрасываются в пруды и грунт. Чтобы обеспечить высокое качество очистки стоков и полностью нейтрализовать негативное воздействие патогенных микроорганизмов на окружающую среду, используют множество методов в зависимости от типа загрязнения вод. К наиболее эффективному относится флотационный метод или просто флотация стоков в электрофлотаторе.
Этот метод является дополнительным после механической очистки сточных вод, поскольку не все примеси имеют достаточный вес, чтобы поддаваться силе гравитации. В результате после механической обработки стоков и их отстаивания в серой воде остаются частички мусора, масса которых в разы легче молекул жидкости. Именно с целью удаления таких примесей и используется флотация как метод доочистки стоков.
О том, что же такое флотация и каковы бывают её виды, разбираемся в нашем материале.
Флотация - это своеобразный способ очистки загрязненной воды, переводимый с английского как «плавание». То есть удаление примесей мусора из жидкой среды происходит за счет их всплытия на поверхность в результате добавления в стоки специального диспергированного воздуха. Под его воздействием все молекулы и частички мусора либо смачиваются водой (что является гидрофилией), либо не подвержены смачиванию (гидрофорбия).
Принцип действия и схема метода флотации сточных вод выглядит таким образом:
- В специальной машине (электрофлотаторе) сточные воды проходят через рабочую камеру;
- В этот момент стоки в зависимости от типа загрязнения обогащаются диспергированным воздухом;
- Происходит контакт загрязняющих частиц с пузырьками кислорода;
- В результате контакта происходит реакция в виде образования пенного слоя на поверхности воды. Именно эти плавающие частицы примесей и называются флотом. То есть плавающим мусором.
- Пенный слой по мере образования удаляется с поверхности очищаемой среды специальными грабельными установками.
Важно: метод флотации используется в основном для очистки сточных вод с примесями растворимых жиров, продуктов нефтепроизводства, ПАВ, любых волокнистых примесей и пр.
Эффективность метода флотации: важные параметры
При проведении очистки серых вод с применением реагентов (флотация) может иметь различную эффективность. И зависит она от таких параметров:
- Чем более примеси мусора в воде склонны к гидрофорбности, тем выше будет эффективность флотационного способа очистки воды. Но, к сожалению, не все примеси имеют повышенную или хотя бы оптимальную склонность к смачиванию. Чтобы изменить это свойство в воду в электрофлотаторе добавляют специальные реагенты, которые меняют уровень гидрофорбности мусора в большую сторону. Реагенты носят название флотирующие.
- Все пузырьки воздуха должны иметь повышенную устойчивость к разрушению, чего также добиваются путем добавления в воду реагентов.
- Размер пузырьков воздуха также имеет значение для эффективности флотационного способа очистки сточных вод. Так, слишком крупные пузырьки быстро всплывают на поверхность воды, не осуществив контакт с примесями мусора. А мелкие пузырьки, наоборот, просто лопаются. Пузырь кислорода должен иметь достаточный размер, чтобы успеть вступить в контакт с мусором и поднять его на поверхность сточной воды.
- Общее количество пузырей воздуха и равномерность их распределения в стоках также имеют значение при очистке жидкости данным методом.
Плюсы и минусы использования флотации
Метод флотации как способ очистки сточной воды имеет как свои преимущества, так и недостатки. К первым относятся:
- Низкая стоимость самого метода обработки жидкости с целью её очистки;
- Высокая эффективность процесса в случае отделения от воды определенных примесей;
- Высокая скорость очистки сточных вод в результате применения одного из способов флотации;
- Возможность очистки воды даже от молекул нефтепродуктов.
К минусам метода флотации можно отнести:
- Избирательное действие воздуха на частицы мусора ввиду их низкой гидрофорбности;
- Необходимость дополнительного применения реагентов для повышения уровня гидрофорбности частиц мусора в сточных водах;
- Необходимость точной настройки электрофлотатора с целью получения пузырьков воздуха определенного диаметра.
Виды и способы флотации
Очистка стоков методом флотации может производиться различными способами. То есть, именно образование пузырьков воздуха происходит с использованием различных методов. Рассмотрим все возможные.
Выделение пузырей воздуха из специального раствора
Причем здесь воздух можно выделять как напорным методом, так и вакуумным. В первом случае в воду под высоким давлением запускают воздух, в результате чего на всех слоях воды образуются нужные пузырьки. В случае с вакуумной флотацией сточная вода проходит через аэрационную камеру, где усиленно насыщаются воздухом. После этого стоки поступают в дезаэратор, где из воды удаляется лишний воздух (не растворившийся). Затем серая жидкость переливаются именно во флотационную камеру, где давление падает до критической точки, от чего и происходит образование пузырьков воздуха.
Важно: такие способы отлично справляются с очисткой воды от мелкофракционных и мелкодисперсных примесей.
Механический способ насыщения воды воздухом
Этот метод обогащения стоков воздухом заключается в трех основных способах:
- Перемешиванием сточных вод в специальной центрифуге при помощи турбины . В этом случае установка носит название импеллер и позволяет добиться образования пузырей небольшого диаметра. В основном импеллер используется для очистки воды от продуктов нефтепроизводства или от жиров. Импеллер хорош тем, что позволяет варьировать величину воздушных пузырей в результате схемы проведения флотации. То есть, чем выше скорость вращения турбины, тем мельче будут пузырьки в воде.
- Перемешивание воды при помощи специального рабочего колеса с лопастями . Такой метод является безнапорным и хорош для удаления из воды крупнодисперсных и волокнистых примесей, таких как волосы, нити, шерсть и пр. Пузыри при безнапорном способе флотации получаются достаточно крупными.
- Обогащение стоков воздухом с использованием специальных труб , которые располагаются на дне приёмного резервуара для грязной воды. Этот способ носит название пневматический. Используется в том случае, если есть необходимость очистки стоков, которые являются агрессивными для обработки их в импеллере или безнапорном колесе.
Важно: при любом из способов схема заключается в проведении воды через стадию завихрения, в результате чего и образуются нужные воздушные пузыри.
Насыщение воды воздухом с использованием пористого материала
Этот способ заключается в проведении потока воздуха сквозь специальные пористые структуры. В качестве примера можно привести специальные тонкие пластины с тонкими щелями по всему периметру. Причем чем тоньше будет щель в пластине, тем мельче будут воздушные пузыри.
Электролиз
Этот способ образования пузырьков воздуха считается одним из наиболее эффективных. Схема действия метода заключается в помещении в воду специальных электродов, по которым в стоки проводят ток. В месте расположения электродов (в месте их контакта с водой) происходит формирование нужных пузырьков.
Важно: сейчас распространено использование специальных алюминиевых или железных электродов. Они, помимо функции проведения тока в воду являются еще и коагулянтами, что позволяет формировать в воде хлопья из взвешенных частиц мусора. В результате очистка становится более эффективной.
Реагенты во флотации
Для повышения качество очистки грязной жидкости методом флотации используют специальные реагенты. Они призваны увеличивать уровень гидрофорбности частиц примесей в воде. Различают два вида реагентов для проведения флотации:
- Реагенты для усиления гидрофорбности примесей. Их еще называют собирателями. Таковыми являются различные нефтепродукты, соли аммония, масла или меркаптан.
- Вещества для стабилизации пены на поверхности воды, то есть пенообразователи. Такие реагенты предупреждают преждевременное разрушение пузырьков воздуха. Чаще всего для пенообразования используют крезол, сосновое масло, фенолы и пр.
Важно: для флотационного способа очистки стоков электрофлотаторы монтируют исключительно после отстойников и камер фильтрации, поскольку флотация не является самостоятельным методом обработки грязной воды, а лишь являет собой дополнительный способ нейтрализации грязной жидкости.
ФЛОТАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ОБОГАЩЕНИЯ
ЛЕКЦИЯ № 10
Флотационные методы обогащения - это процессы разделения полезных ископаемых, основанные на различии физико-химических свойств поверхности разделяемых минералов.
Эти свойства проявляются в различной способности минералов закрепляться на границе раздела фаз.
Фазой называется часть разнородной системы, которая отделена от других частей видимой границей раздела и обладает одинаковыми химическими и термодинамическими свойствами.
Различная способность удерживаться на межфазовой поверхности определяется смачиваемостью частиц.
Известны вещества, хорошо смачиваемые водой. Они называются гидрофильными , что в переводе с греческого означает «любящие воду». Например, на стекле капля воды хорошо растекается по его поверхности.
И есть такие вещества, которые не смачиваются или плохо смачиваются водой, т.е. «бояться воды». Они называются гидрофобными . Например, самыми гидрофобными веществами являются парафин и тефлон, капля воды на них не растекается, а сохраняет округлую форму.
Поэтому, в другой формулировке:
Флотация – это метод обогащения полезных ископаемых в водной среде, который основан на различии в смачиваемости водой частиц разделяемых компонентов.
Среди гидрофобных веществ много и таких, которые хорошо смачиваются маслом, т.е. олеофильных .
У Геродота есть описание метода вылавливания золотых частиц гусиными перьями, смоченными жиром.
Этот процесс находит применение и в настоящее время, правда, не для извлечения золота, а выделения тонких частиц алмазов (олеофильных частиц).
Если через поверхность, обработанную жиром, пропустить пульпу с алмазоносным песком, то кристаллики алмазов, избирательно смачиваясь жировой поверхностью, прилипают к ней. Для того чтобы прилипание было более надежным, поверхность алмазов предварительно покрывают жировой пленкой. Это осуществляется просто – перемешивают немного жира с пульпой, содержащей измельченную руду. Жир (масло) избирательно прилипает только к олеофильным частицам алмаза, остальными минералы уносятся водой.
Второй этап развития метода – масляная флотация . Как и обогащение на липких поверхностях, метод основан на явлении смачивания, но с существенной особенностью – с избирательным всплыванием несмачиваемых средой минералов. Процесс прост – перемешивание измельченной руды, воды и масла в емкости. Частицы масла смачивают олеофильные частицы, собираются в крупные капли и всплывают на поверхность воды (не забываем, что масло легче воды). Верхний слой пульпы снимается, образуя концентрат. Частицы пустой породы (гидрофильные), не смоченные маслом, остаются в воде (отходы).
Масляная флотация имеет низкую производительность и большой расход масла, поэтому широкого применения не получила. Она может применяться при доводке концентратов редких металлов.
Наиболее распространена пенная флотация.
В принципе безразлично, в какой среде разделять минералы по смачиваемости, лишь бы они смачивались по-разному. Развитие техники обогащения привело к самому простому варианту, при котором смачиваемость водой частиц противопоставляется их взаимодействию с воздушным пузырьком, всплывающим в пульпе. Это и есть суть пенной флотации.
Образно говоря, если гидрофобные вещества «бояться» воды, то они «любят» воздух.
Другими словами, воздух способен вытеснить с гидрофобной поверхности водную пленку и, следовательно, закрепиться на ней.
Таким образом, если в пульпу, содержащую гидрофильные и гидрофобные частицы, добавить пузырьки воздуха, то получим картину, изображенную на рис. 10.1 (флотация – от англ. flotation – всплывание, удерживание на поверхности воды).
Таким образом, в процессе пенной флотации участвуют три фазы:
Твердая - полезное ископаемое (крупностью до 0,5 мм),
Жидкая – вода,
Газообразная – пузырьки воздуха.
Пульпа насыщается пузырьками воздуха, т.е. осуществляется аэрация пульпы. Воздух может засасываться из атмосферы и диспергироваться в пульпе специальными механическими аэраторами или в пульпу вдувается сжатый воздух.
Гидрофобные частицы закрепляются на пузырьках воздуха и выносятся ими на поверхность пульпы, образуя слой минерализованной пены - пенный продукт, как правило, это концентрат. Гидрофильные частицы остаются в пульпе и образуют камерные продукт – отходы (их часто называют «хвостами»).
У пенной флотации, есть существенный недостаток – это невозможность выделения в концентрат частиц крупнее 0,5 мм. Это связано с действующими на комплексы пузырек-частица гравитационными и гидродинамическими силами.
Для выделения более крупных частицы – от 0.5 до 3 мм разработана разновидность пенной флотации – пенная сепарация.
Принцип метода заключается в том, что в отличие от обычной флотации свежая пульпа подается не в подпенную зону, а непосредственно на толстый слой устойчивой пены, предварительно полученный, например, подачей воздуха через пористое дно аппарата.
Гидрофобные частицы задерживаются пеной и выгружаются с ней через порог пенного сепаратора. Так как поднимать из глубины машины частицы нет необходимости, повышается крупность извлекаемых гидрофобных частиц. Гидрофильные частицы, проходя через слой пены, осаждаются в нижнюю часть машины.
В настоящее время флотация – один из основных методов обогащения полезных ископаемых.
Они широко применяется для обогащения большинства руд цветных и редких металлов, апатитовых, фосфоритовых, баритовых, графитовых и других руд, полевошпатового сырья и угольных шламов.
Процесс также применяется для очистки воды от органических веществ (нефти, масел); бактерий; тонкодисперсных осадков солей и др.
Помимо горноперерабатывающих отраслей флотация используется в пищевой, химической и других отраслях для очистки промышленных стоков, ускорения отстаивания, выделения твердых взвесей и эмульгированных веществ и.т.п. Широкое применение флотации привело к появлению большого количества модификаций процесса по различным признакам.
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 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:
- пузырьки образуются сразу во взвешенных частицах;
- частицы взвеси прикрепляются к газовому пузырьку при столкновении с ним;
- на поверхности частицы образуется маленький пузырек, который объединяется с другим при столкновении и увеличивается в объеме.
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:
- Компрессионный (или же напорный) способ, основанный на повышении растворимости воздуха в воде при увеличении давления.
- Механический способ, основанный на интенсивном перемешивании жидкости с воздухом.
- Пропускание сточных вод через пористые материалы, что приводит к их диспергированию.
- Электрический способ, основанный на процессе электролиза воды, сопровождающимся появлением пузырьков газа.
- Химический способ, обуславливающий образование пузырьков в ходе химических реакций определенных реагентов с компонентами сточных вод.
- Вакуумный способ, характеризующийся снижением давления.
Напорная флотация
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 м 3 /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:
- Насоса для подачи жидкостей.
- Компрессора для подвода воздуха (или какого-либо газа) в систему водоочистки.
- Сатуратора (другое его название - напор-ный бак), в котором производится растворение воздуха в сточных водах.
- Флотокамеры, если процессом предусмотрена стадия укрупнения частиц взвеси.
- Реагентное устройство, включающее приспособления для дозирования и смешивания реагентов с очищаемой жидкостью.
- Систему контроля процесса очистки.
Техноло-гические схемы, предусматривающие очистку сточных вод методом флотации с повышением давления, могут быть:
- Прямоточными, когда полный объем очищаемой жидкости проходит через сатуратор.
- Рециркуляционными, когда через сатуратор проходит лишь 20 - 50 % осветленной жидкости.
- 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
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:
- твердая фаза представляет собой измельченное полезное ископаемое;
- жидкой фазой является пульпа;
- газовую фазу образуют пузырьки воздуха, пропускаемые через пульпу.
Флотация бывает пенной, пленочной или масляной - в зависимости от формы продукта, образующегося на поверхности жидкой фазы.
