Fit-trattament tal-ilma industrijali u muniċipali, il-flotazzjoni hija teknoloġija ta 'purifikazzjoni tal-ilma li tuża bżieżaq ċkejkna biex tneħħi impuritajiet sospiżi fil-wiċċ. Filwaqt li tidher sempliċi, tinkorpora prinċipji kumplessi tal-mekkanika tal-fluwidu u l-kimika interfacial. Dan l-artikolu se jgħaqqad formuli klassiċi ma 'esperjenza ta' inġinerija biex jipprovdi analiżi-dettall tal-mekkaniżmi ewlenin u fatturi li jinfluwenzaw il-flotazzjoni għal referenza minn professjonisti tat-trattament tal-ilma.
I. Prinċipji Bażiċi ta' Flotazzjoni
Il-flotazzjoni hija l-oppost tas-sedimentazzjoni. Filwaqt li s-sedimentazzjoni tutilizza l-gravità biex tegħreq il-partiċelli u tneħħi l-materja sospiża, il-flotazzjoni tutilizza s-saħħa tal-bżieżaq imwaħħla biex tressaq partiċelli sospiżi fil-wiċċ, u b'hekk tikseb separazzjoni solida-likwidu.
Iċ-ċavetta għall-purifikazzjoni tal-ilma tal-flotazzjoni hija l-ġenerazzjoni ta 'numru kbir ta' bżieżaq ċkejkna, li jwaħħlu ma 'partiċelli sospiżi biex jiffurmaw "bubble-flocs." Dawn il-bżieżaq jogħlew minħabba l-wiċċ f'wiċċ l-ilma u fl-aħħar jinbarax.
Il-proċess fiżiku bażiku huwa: ġenerazzjoni tal-bżieżaq → kuntatt u adeżjoni bejn bżieżaq u partiċelli → żieda ta 'partiċelli mwaħħla mal-bżieżaq → formazzjoni u separazzjoni ta' saff tal-fowm.
II. Analiżi tal-Bubble Rising Velocity
Meta bużżieqa titla 'fl-ilma, tittieħed azzjoni fuqha minn tliet forzi: gravità F1, f'wiċċ f'wiċċ l-ilma F2, u drag F3. Ibbażat fuq it-tieni liġi ta 'Newton, il-formula li ġejja tista' tiġi derivata.
Fejn: v hija l-veloċità li qed tiżdied tal-bużżieqa, ċm/s; m hija l-massa tal--flokkijiet mgħobbija tal-arja, g; gravità F1=ρ1gV, fejn ρ1 hija d-densità tal-kumpless tal-bużżieqa-floc, g/cm³, u V huwa l-volum tal-kumpless tal-bużżieqa-floc, cm³; galleġġjenza F2=ρ2gV, fejn ρ2 hija d-densità tal-ilma, g/cm³; drag F3=CAρ2v²/2, fejn C huwa l-koeffiċjent tat-tkaxkir u A hija l-erja proġettata tal-flokkijiet mgħobbija tal-arja- fid-direzzjoni tal-fluss tal-ilma, ċm².
Is-sostituzzjoni tal-gravità F1, il-floancy F2, u drag F3 fil-formula ta 'hawn fuq tagħti l-formula li ġejja.
Meta l-veloċità li qed tiżdied tal-bużżieqa tistabbilizza, dv/dt=0, u l-veloċità li qed tiżdied tal-bużżieqa v tista' tiġi kkalkulata kif muri fil-formula li ġejja.
Jekk nimmaġinaw l-istruttura tal-"bubble-floc" bħala sfera b'dijametru ta' d, allura V/A=2d/3. Barra minn hekk, il-koeffiċjent tat-tkaxkir tal-isfera C=4, u l-veloċità li qed tiżdied tal-bużżieqa hija kif ġej.
Il-formula ta 'hawn fuq turi li l-veloċità li qed tiżdied tal-bużżieqa v hija direttament proporzjonali għall-għerq kwadru tad-dijametru tal-partiċelli d u inversament proporzjonali għad-densità tal-ilma ρ1. Jiġifieri, iktar ma tkun kbira l-bużżieqa u iktar ma tkun kbira d-differenza fid-densità, iktar ikun mgħaġġel il-veloċità li qed tiżdied. Madankollu, bżieżaq eċċessivament kbar huma inqas probabbli li jattiraw impuritajiet, u jagħmlu l-ġenerazzjoni ta 'mikrobubbles partikolarment importanti. Barra minn hekk, minħabba li d-densità ta 'l-arja hija biss 1/775 ta' dik ta 'l-ilma, flocs b'ċertu numru ta' microbubbles imwaħħla jogħlew aktar malajr mill-sink flocs oriġinali. Għalhekk, il-flotazzjoni tikseb ħinijiet ta' separazzjoni solidu-likwidu ħafna iqsar mis-sedimentazzjoni.
III. Tensjoni tal-wiċċ u Pressjoni Addizzjonali
Il-qalba tal-proċess tal-flotazzjoni tinsab fl-adeżjoni tal-bżieżaq mal-partiċelli, u t-tensjoni tal-wiċċ tiddetermina l-istabbiltà tal-bżieżaq. It-tensjoni tal-wiċċ ta 'likwidu hija definita kif ġej.
Fejn: T hija t-tensjoni tal-wiċċ, f'dynes, li tirrifletti s-saħħa tal-forzi bejn il-molekuli likwidi; huwa l-koeffiċjent tat-tensjoni tal-wiċċ, f'dynes/cm; u l huwa t-tul tas-saff tal-wiċċ, f'ċm.
L-arja mhux maħlula fl-ilma hija attirata mill-molekuli tal-ilma, u tiġġenera tensjoni tal-wiċċ fl-interface bejn iż-żewġ fażijiet. Dan is-saff irqiq ta 'molekuli ta' ilma li jiġġenera tensjoni tal-wiċċ jifforma l-membrana ta 'bużżieqa. Il-wiċċ mgħawweġ tal-membrana, minħabba t-tensjoni tal-wiċċ, jeżerċita pressjoni addizzjonali Ps fuq l-arja ġewwa l-bużżieqa. Biex tibbilanċja din il-pressjoni addizzjonali, il-pressjoni ġewwa l-bużżieqa, P, trid tkun akbar mill-pressjoni barra l-bużżieqa, P0, jiġifieri, P=P0 + Ps. Il-kobor ta 'din il-pressjoni addizzjonali huwa direttament proporzjonali għall-koeffiċjent tat-tensjoni tal-wiċċ u inversament proporzjonali għar-raġġ tal-bużżieqa, kif muri fl-ekwazzjoni li ġejja.
Fejn: r huwa r-raġġ tal-bużżieqa, f'ċm.
L-ekwazzjoni ta 'hawn fuq turi li l-iżgħar il-bużżieqa, l-iżgħar ir-raġġ r, u l-akbar il-pressjoni addizzjonali, jagħmlu l-bużżieqa aktar probabbli li jinfaqa. Għalhekk, is-sistema ta 'flotazzjoni għandha tqis kemm id-daqs kif ukoll l-istabbiltà tal-bżieżaq. Jekk il-bżieżaq huma kbar wisq, se jżommu f'wiċċ l-ilma malajr wisq u jkunu diffiċli biex jaderixxu; jekk il-bżieżaq huma żgħar wisq, dawn se jinkisru faċilment u diffiċli biex jiffurmaw saff ta 'ħmieġ effettiv.
IV. Mekkaniżmu ta 'adeżjoni ta' bżieżaq u flocs
Il-kombinazzjoni ta 'bżieżaq u flocs hija ċ-ċavetta għall-flotazzjoni. Il-mekkaniżmu ta 'azzjoni tiegħu jista' jinġabar fil-qosor bħala tliet effetti mekkaniċi:
(1) Effett tat-tnaqqis tal-enerġija tal-wiċċ. Meta l-bżieżaq jaderixxu mal-wiċċ tal-floks, l-enerġija totali tal-wiċċ tas-sistema tonqos u l-interface għandha tendenza li tkun stabbli;
(2) Effett ta 'pont kapillari. Il-film likwidu bejn il-bżieżaq u l-floks huwa mġebbda biex jifforma pont kapillari, li jagħmel it-tnejn magħqudin sewwa;
(3) Effett ta ' adsorbiment elettrostatiku. Partiċelli fl-ilma ħafna drabi huma ċċarġjati b'mod negattiv, u l-potenzjal tal-wiċċ tal-microbubbles jista 'jiġi kkontrollat ukoll biex jifforma effett ta' adsorbiment elettrostatiku.
Il-kombinazzjoni ta 'bżieżaq u flocs mhux biss iżżid id-differenza tal-gravità speċifika tal-partiċelli sospiżi, iżda wkoll ittejjeb l-effiċjenza tas-separazzjoni tal-flotazzjoni.
V. Effett ta 'entrainment u effett ta' flotazzjoni
Fit-tank tal-flotazzjoni, meta microbubbles iġorru flocs 'il fuq, se jkaxkru parti mill-ilma magħhom. Dan il-fenomenu jissejjaħ effett ta 'trainment. Għalkemm l-effett ta 'inklużjoni jaffettwa l-konċentrazzjoni tal-fowm, jgħin biex ittejjeb ir-rata ta' tneħħija. Il-mekkaniżmu tiegħu jinkludi: (1) it-titjib tal-kuntatt tat-taħlit, li jagħmel il-bżieżaq u l-floks kuntattjati b'mod aktar sħiħ permezz tat-turbolenza; (2) tippromwovi l-assorbiment tal-bużżieqa u żżid iż-żona ta 'kuntatt; (3) li jiffurmaw saff ta 'ħmieġ stabbli, fejn bżieżaq żgħar jingħaqdu ma' flocs li jwaħħlu biex jiffurmaw saff dens, li huwa faċli biex jinbarax.
Konklużjoni
Il-flotazzjoni tikseb purifikazzjoni billi "jagħmel id-drenaġġ f'wiċċ l-ilma". Hija teknoloġija ta 'separazzjoni effiċjenti li tintegra proċessi fiżiċi u kimiċi. Iċ-ċavetta għas-suċċess tagħha tinsab fil-ġenerazzjoni ta 'microbubbles, il-formazzjoni ta' flocs u l-kombinazzjoni effettiva tat-tnejn. Il-fehim tal-liġijiet dinamiċi tal-bużżieqa f'wiċċ l-ilma u l-imġieba kimika interfacial mhux biss jgħin biex jiġi ottimizzat id-disinn tat-tagħmir tal-flotazzjoni, iżda jipprovdi wkoll appoġġ teoretiku għat-trattament fil-fond tal-ilma tad-drenaġġ industrijali u tad-drenaġġ urban. Meta tara dak is-saff ta 'ħmieġ jinbarax bil-mod, ftakar li huwa miraklu ta' purifikazzjoni mwettqa minn bżieżaq u partiċelli bla għadd.
