është procesi i "ngjitjes" molekulare të grimcave në ndërfaqen midis fazave, më së shpeshti gazit dhe ujit, i shkaktuar nga një tepricë e energjisë sipërfaqësore të lirë të shtresave kufitare sipërfaqësore, si dhe nga fenomenet e lagështimit. Flotacioni përdoret për të pastruar ujin nga lëndët e ngurta të pezulluara, produktet e naftës, vajrat, yndyrat dhe surfaktantët.
Procesi i flotacionit
Metoda e flotacionit(pastrimi) konsiston në ngopjen e ujit me flluska gazi (ajri) dhe formimin e komplekseve të grimcave-flluskave të gazit, lundrimin e këtyre komplekseve në sipërfaqen e ujit të trajtuar dhe heqjen e shtresës së shkumës që rezulton nga kjo sipërfaqe. Formimi i kompleksit grimcë-flluska, i cili është baza e procesit të flotimit, është për shkak të fenomeneve të lagështimit.
Nëse një pikë uji e aplikuar në një sipërfaqe përhapet mbi atë sipërfaqe, atëherë thuhet se sipërfaqja është e lagur. Nëse kjo rënie nuk përhapet, por ruan një formë afërsisht sferike, atëherë sipërfaqja konsiderohet e pa lagur. Një shembull i një sipërfaqeje të lagur është sipërfaqja e xhamit të pastër, ndërsa një sipërfaqe jo e lagur është sipërfaqja e dyllit ose parafinës. A mund të vlerësohet shkalla e lagshmërisë së sipërfaqes nga këndi i kontaktit? (Fig. 1.)
Oriz. 1. Këndi i kontaktit
Nëse këndi i kontaktit është zero, atëherë sipërfaqja konsiderohet absolutisht e lagësht nëse është 180 ° C, atëherë ajo është absolutisht e pa lagur. Sipërfaqe absolutisht të lagura dhe absolutisht jo të lagshme nuk ekzistojnë në natyrë. Prandaj, ata me kusht pranojnë çfarë në?<90°C, поверхность смачиваема; при?>90°C - jo i lagësht.
Arsyet e lagueshmërisë dhe jo lagueshmërisë së një sipërfaqeje qëndrojnë në strukturën polare të molekulave. Dihet se molekulat e ujit kanë strukturë polare, d.m.th. kanë një moment të caktuar dipoli. Përveç kësaj, molekulat e shumë substancave janë polare: acidet, bazat, kripërat, etj.
Nëse një grimcë e një substance, molekulat e së cilës kanë një strukturë polare vendoset në ujë, atëherë për shkak të bashkëveprimit të molekulave polare, kjo grimcë do të rrethohet nga një shtresë e ashtuquajtur hidratimi, e përbërë nga molekula uji të orientuara rreptësisht në hapësirë (Fig. 2.). Një grimcë e tillë quhet hidrofile.
Fig.2. Struktura e shtresës hidratuese
Një orientim më i rreptë i molekulave të ujit vërehet në ndërfaqe. Me largësi, për shkak të lëvizjes termike të molekulave, ky orientim prishet vazhdimisht. Lëvizshmëria e molekulave të ujit në shtresën e hidratimit është shumë e kufizuar, kështu që ka një sërë vetive që ndryshojnë nga vetitë e ujit në masë. Këto përfshijnë rritjen e forcës, pikën më të ulët të ngrirjes, një ujë i tillë nuk shpërndan mirë gazrat dhe substancat e tjera. Këto veti bëhen më të theksuara sa më i madh të jetë polariteti i molekulave të grimcave.
Nëse grimca përbëhet nga molekula me strukturë jo polare, atëherë nuk formohen shtresa hidratimi dhe grimca quhet hidrofobike.
Vetia më e rëndësishme e shtresave hidratuese për notim është forca e tyre. Së bashku me polaritetin e molekulave, forca e shtresave hidratuese ndikohet nga prania e parregullsive në sipërfaqen e grimcave (zvarritje, depresione), si dhe nga përthithja e disa substancave (surfaktantëve) që ndërveprojnë dobët me molekulat e ujit. Për shkak të faktit se parregullsitë janë një pengesë e rëndësishme për ndërveprimin e molekulave të ujit në shtresën sipërfaqësore, shtresat mjaft të dobëta hidratimi mund të formohen në grimcat e substancave edhe me polaritet të lartë molekular, por me një sipërfaqe të zhvilluar.
Flotacioni, metoda e flotacionit, procesi i flotacionit - artikull në faqen e internetit "student-builder.ru"
Përdorimi: përpunimi i mineraleve, flotacioni i xeheve. Thelbi i shpikjes: në një makinë flotacioni kolone me një zonë mineralizimi të vendosur vertikalisht, pulpa fillestare futet në zonën e mineralizimit me një rrjedhë në rënie. Në të njëjtën kohë, ajri i ajrosjes furnizohet në të. Produktet e shkumës dhe të dhomës janë të ndara. Furnizimi i pulpës fillestare kryhet me një normë rrjedhjeje që siguron në zonën e mineralizimit shpejtësinë e reduktuar të rrjedhjes në rënie të pulpës brenda intervalit 0,2 - 0,5 m/s. Konsumi specifik i ajrit të ajrimit mbahet në intervalin 0,1 - 0,5. 2 i sëmurë.
Shpikja ka të bëjë me fushën e përpunimit të mineraleve me notim në makinat e flotacionit me kolonë dhe mund të përdoret në përpunimin e xeheve dhe lëndëve të para jo metalike, si dhe në trajtimin e ujërave të zeza. Një metodë e njohur e flotimit kryhet në kolonat e makinave të flotimit pneumatikë me një zonë mineralizimi të vendosur vertikalisht, në të cilën pulpa origjinale ushqehet në një rrjedhë ngjitëse me furnizimin e njëkohshëm të ajrit ajrosës në këtë rrjedhë. Në këtë rast, shkalla e rrjedhjes së pulpës fillestare mbahet në një vlerë të tillë që shpejtësia e reduktuar e saj në zonën e mineralizimit të mos e kalojë shpejtësinë e ngritjes së flluskave të ajrit ajrues. Ky raport i shpejtësive të këtyre mediave teknologjike çon në formimin në zonën e mineralizimit të një fluksi ajri-pulpë me rrjedhje direkte ngjitëse, në të cilën rritet shpejtësia e ngjitjes së flluskave për shkak të mbivendosjes së shpejtësisë së rrjedhës së pulpës ngjitëse. Procesi i ndarjes së produkteve të shkumës dhe dhomës zhvillohet në kushte të rrjedhës së drejtpërdrejtë të një përzierjeje pulpë-ajër, në të cilën shpejtësia e lëvizjes së rrjedhës lart të flluskave të ajrit është më e lartë se shpejtësia e lëvizjes së rrjedhës lart të grimcave të ngurta ( ed. BRSS N 1351684, klasi B 03 D 1/24, botim BI N 42, 1985). Metoda e njohur e flotacionit ka këto disavantazhe: 1. Për shkak të rritjes së ritmit të ngritjes së flluskave, koha e qëndrimit të tyre në zonën e mineralizimit zvogëlohet (është afërsisht 4-8 s për makinat industriale që punojnë në bazë të metodës së njohur. ), prandaj, ndodh nënngarkesa e flluskave, domethënë shkalla e mineralizimit të tyre, duke çuar në një ulje të produktivitetit specifik të metodës. 2. Shkalla e rritur e ngjitjes së flluskave kërkon një rritje të konsumit specifik të ajrit të ajrimit për të ruajtur përmbajtjen e kërkuar të gazit, gjë që kërkon rritje të konsumit të energjisë për ajrim. 3. Për shkak të rritjes së shkallës së ngjitjes së flluskave dhe konsumit të lartë specifik të ajrit ajrosës, lëvizjet e vorbullës në shkallë të gjerë të sistemit të flotacionit intensifikohen dhe ndodh një përzierje e konsiderueshme gjatësore, duke çuar në një rritje të pabarazisë së rrjedhës së pulpës së ajrit. . Këta faktorë pengojnë një rritje të produktivitetit specifik të metodës. 4. Zvogëlimi i gjasave të ngjitjes së grimcave të ngurta në flluskat e ajrit për shkak të shpejtësisë së tyre të lartë relative çon gjithashtu në një ulje të produktivitetit specifik të metodës. Një metodë e njohur gjerësisht e flotimit kryhet në makinat e flotimit pneumatik të kolonës me një zonë mineralizimi të vendosur vertikalisht, në të cilën pulpa origjinale ushqehet vazhdimisht në një rrjedhë në rënie me një furnizim të njëkohshëm kundër të ajrit në një rrjedhë ngjitëse dhe procesin e ndarjes së produktet e shkumës dhe dhomës kryhen në kushte të kundërfluksit të fazës së pulpës dhe gazit. Për të ruajtur përmbajtjen optimale të gazit të pulpës, e cila në metodën e njohur është më pak se 0.3, furnizimi i pulpës fillestare kryhet me një shpejtësi rrjedhjeje që siguron shpejtësinë e reduktuar të rrjedhës së pulpës në rënie (në raport me kryqin seksioni i zonës së mineralizimit) në intervalin nga 0,01 deri në 0,03 m/s, që është më pak se shkalla e ngjitjes së flluskave. Konsumi specifik i ajrit të ajrimit është vendosur në intervalin 1.0-2.5. Në raportet e treguara të shpejtësisë së rrjedhës së pulpës dhe ajrit, shpejtësia relative e kundër-lëvizjes së grimcave dhe flluskave të ajrit në kundërrrymë është afërsisht 0.12 m/s (Rubinstein Yu.B. Makinat e flotacionit pneumatik kundër rrjedhës. M. Tsvetmetinformatsiya, 1979, f. 19, 21-25). Metoda e njohur e flotimit ka këto disavantazhe: 1. Rritja e konsumit specifik të ajrit ajrosës në lidhje me konsumin e ushqimit fillestar çon në formimin e lëvizjeve vorbullash në shkallë të gjerë të sistemit të flotimit dhe, si pasojë, në gjatësi të konsiderueshme. përzierja, e cila përkeqëson kushtet e flotacionit, domethënë, nga ana tjetër çon në zvogëlimin e gjasave të ruajtjes së komplekseve të flotacionit. Koeficienti i përzierjes gjatësore varet nga intensiteti i lëvizjeve të vorbullës, i cili rritet me rritjen e fluksit të ajrit dhe për këtë arsye nuk lejon arritjen e përmbajtjes maksimale (0.3) të gazit të sistemit të flotacionit dhe, për rrjedhojë, kufizon produktivitetin specifik të metodës së njohur. 2. Në rrjedhën lart të flluskave të ajrit ajrosës, me shpejtësinë e tij specifike të konsiderueshme të rrjedhës, aktivizohet procesi i bashkimit të flluskave që bashkohen dhe zmadhohen, gjë që çon në zvogëlimin e sipërfaqes totale të kontaktit të tyre dhe në pabarazinë e shpërndarjes së tyre nëpër kryq. -seksioni i zonës së mineralizimit dhe, si pasojë, në uljen e produktivitetit specifik të metodës. 3. Rritja e konsumit specifik të ajrit të ajrimit rrit intensitetin e energjisë të metodës së njohur. 4. Shpejtësia relativisht e lartë relative e lëvizjes kundër-drejtuese të grimcave dhe flluskave të ajrit zvogëlon mundësinë e ngjitjes së grimcave në flluskë, domethënë, kushtet e flotacionit përkeqësohen dhe produktiviteti specifik ulet. 5. Koha e shkurtër e qëndrimit të flluskave të ajrit në zonën e mineralizimit, që arrin në 4–8 s, kufizon gjithashtu produktivitetin specifik të metodës së njohur. Qëllimi i shpikjes është të rrisë produktivitetin specifik dhe të zvogëlojë konsumin e energjisë për ajrim. Thelbi i shpikjes qëndron në faktin se në metodën e flotacionit, të kryera në makinat e flotacionit në kolonë me një zonë mineralizimi të vendosur vertikalisht dhe duke përfshirë furnizimin e pulpës origjinale në zonën e mineralizimit në një rrjedhë në rënie me furnizimin e njëkohshëm të ajrit ajrosës. në të, ndarja e produkteve të shkumës dhe dhomës, sipas shpikjes, furnizimi i pulpës fillestare prodhohet me një shpejtësi rrjedhjeje që siguron në zonën e mineralizimit shpejtësinë e reduktuar të rrjedhës në rënie të pulpës brenda intervalit 0,2- 0,5 m/s, dhe shkalla specifike e rrjedhës së ajrit të ajrimit mbahet brenda intervalit 0,1-0,5 në lidhje me shpejtësinë e rrjedhjes së pulpës fillestare. Rezultati teknik i shpikjes së propozuar është një rritje në kohën e qëndrimit të flluskave të ajrit në zonën e mineralizimit në krahasim me metodën e njohur me pothuajse një renditje të madhësisë. Në varësi të raportit të dhënë të normave të rrjedhës së ajrit të pulpës dhe ajrimit, koha e qëndrimit të flluskave të ajrit në pulpë sipas metodës është 20-60 s, gjë që siguron një rritje të konsiderueshme të produktivitetit të tij specifik për shkak të ngarkimit të plotë të flluskave. Në fig. 1 tregon në mënyrë skematike një pjesë të zonës së mineralizimit që ndodhet në kolonë dhe një pjesë të seksionit horizontal të zonës së ndarjes; në fig. 2 grafiku i varësisë së nxjerrjes dhe produktivitetit specifik q nga shpejtësia e reduktuar e pulpës U l.pr. në një konsum specifik të ajrit të ajrimit prej 0.05, 0.1, 0.3, 0.5, 0.6, 0.7. Sipas metodës së propozuar të flotacionit, pulpa fillestare ushqehet vazhdimisht me një rrjedhje në rënie në një zonë mineralizimi të vendosur vertikalisht, e kufizuar nga muret vertikale të kolonës 1. Në këtë rast, shkalla e rrjedhjes së pulpës fillestare vendoset në mënyrë që në zonën e mineralizimit të sigurohet shpejtësia e reduktuar e rrjedhës në rënie të pulpës në intervalin 0,2-0,5 m/s. Ajri i ajrimit furnizohet njëkohësisht në pjesën e sipërme të zonës së mineralizimit në formën e flluskave të ajrit me 2 diametra të kërkuar. Shkalla specifike e rrjedhës së ajrit të ajrosur mbahet brenda intervalit 0,1-0,5 në krahasim me shpejtësinë e rrjedhjes së pulpës origjinale. Gama e specifikuar e ndryshimeve në rrjedhën specifike të ajrit siguron në rrjedhën poshtë të pulpës një vlerë optimale të përmbajtjes mesatare të gazit të rendit prej 0,2 0,3. Meqenëse shpejtësia e reduktuar e rrjedhës së pulpës në rënie brenda kufijve të specifikuar tejkalon shpejtësinë e ngritjes së flluskave të shkarkuara 2, e cila është afërsisht 0,1-0,23 m/s, flluskat 2, të ngujuara nga rrjedha e pulpës në rënie, lëvizin nga pjesa e sipërme pjesë e zonës së mineralizimit në pjesën e poshtme të saj. Në këtë rast, koha e qëndrimit të flluskave 2 në zonën e mineralizimit është 20-60 s, dhe koha e qëndrimit të grimcave minerale 3 të pulpës është më e vogël, pasi ato kanë një shpejtësi zbritjeje pak më të lartë se flluskat 2. Kështu, një rënie Rrjedha pulpë-ajër formohet në zonën e mineralizimit, në të cilën përbërësit e tij janë të lëngshëm, grimcat minerale 3 të pulpës dhe flluskat e ajrit 2 lëvizin në një drejtim poshtë, domethënë, procesi i flotacionit ndodh në një mënyrë të lëvizjes së pulpës që është si afër mënyrës së "zhvendosjes ideale". Dihet se kushtet optimale për ngjitjen e flluskave të ajrit dhe grimcave minerale ndodhin 5-15 s pas formimit të flluskave, prandaj, gjatë kohës së kaluar në zonën e mineralizimit, e cila është 20-60 s, flluskat 2 marrin një mineral të plotë. ngarkesës. Në të njëjtën kohë, ato flluska ajri që morën shpejt ngarkesën e plotë minerale transportohen më shpejt deri në zonën 4 të ndarjes. Flluskat 2, që kanë një ngarkesë minerale më të ulët, zbresin më ngadalë, domethënë, koha e qëndrimit të tyre në zonën e mineralizimit rritet, gjë që lejon që këto flluska 2 të marrin gjithashtu një ngarkesë të plotë. Në pjesën e poshtme të zonës së mineralizimit, krijohen kushte për ndarjen e produkteve të shkumës dhe dhomës në mënyrë të njohur, për shembull, duke ndryshuar drejtimin e lëvizjes së rrjedhës së poshtme të sistemit të flotacionit në horizontale. Komplekset float në formën e një produkti shkumë notojnë lart në seksionin horizontal të zonës së ndarjes 4 dhe grumbullohen në nivelin e sipërm të tij, nga ku produkti i shkumës, nën veprimin e një kolone hidrostatike të pulpës, shkarkohet shpejt për përpunim të mëtejshëm. Materiali i palundrueshëm (produkti i dhomës) gjithashtu shkarkohet në mënyrë aktive së bashku me lëngun e mbeturinave. Nga grafiku i ndërtuar në bazë të të dhënave eksperimentale (Fig. 2), rezulton se ulja e shpejtësisë së reduktuar të pulpës në një vlerë më të vogël se 0.2 m/s është jopraktike, pasi kjo redukton ndjeshëm produktivitetin specifik të metodës për shkak të një rritja e përmbajtjes së gazit më e lartë se standardi, pra më e lartë se 0.3. Kur shpejtësia sipërfaqësore rritet me më shumë se 0,5 m/s, ndodh një rënie e rikuperimit për shkak të zvogëlimit të kohës së qëndrimit të pulpës në zonën e mineralizimit. Një ulje në shkallën specifike të rrjedhës së ajrit të ajrosur nën 0.1 çon në një ulje të rikuperimit në të gjithë gamën e ndryshimeve në shpejtësinë e reduktuar të pulpës dhe një rritje në shkallën specifike të rrjedhës së ajrit mbi kufirin për metodën, domethënë mbi 0.5, nuk lejon që procesi i flotimit të kryhet me shpejtësi optimale të rrjedhjes së pulpës fillestare, kështu që kjo redukton ndjeshëm nxjerrjen. Kështu, metoda e propozuar bën të mundur rritjen e konsiderueshme të produktivitetit specifik duke rritur kohën e qëndrimit të flluskave të ajrit 2 në zonën e mineralizimit me pothuajse një renditje të madhësisë, duke ruajtur normat e rritura të rrjedhës së pulpës fillestare dhe normat e ulëta të rrjedhës së ajrit që ajrosen. redukton kostot e energjisë.
Kerkese
Një metodë e flotacionit e kryer në makinat e flotimit me kolonë me një zonë mineralizimi të vendosur vertikalisht dhe duke përfshirë furnizimin e pulpës fillestare në zonën e mineralizimit në një rrjedhë në rënie me furnizimin e njëkohshëm të ajrit ajrosës në të, ndarjen e produkteve të shkumës dhe dhomës, e karakterizuar në atë që furnizimi i pulpës fillestare kryhet me një shpejtësi rrjedhjeje që siguron në zonën e mineralizimit shpejtësinë e reduktuar të rrjedhës së pulpës në rënie brenda intervalit 0,2-0,5 m/s, dhe shkalla specifike e rrjedhës së ajrit të ajrosur ruhet. brenda intervalit 0,1-0,5.
Patenta të ngjashme:
Shpikja ka të bëjë me përfitimin e mineraleve dhe mund të përdoret në përpunimin e mineraleve të arit polimetalik sulfide, dhe në nxjerrjen shtesë të arit, argjendit dhe metaleve me ngjyra nga mbeturinat e depozituara nga fabrikat e minierave dhe përpunimit polimetalik.
Shpikja ka të bëjë me proceset për nxjerrjen e grimcave të imëta metalike nga solucionet industriale, në veçanti, mund të përdoret për nxjerrjen e arit koloidal dhe metaleve të tjera, hidrosolet e të cilave kanë një ngarkesë negative.
Flotacioni është procesi i ngjitjes molekulare të grimcave të materialit të notuar në ndërfaqen e dy fazave, zakonisht gazi (zakonisht ajri) dhe lëngu, i shkaktuar nga një tepricë e energjisë së lirë të shtresave kufitare sipërfaqësore, si dhe nga fenomenet e lagështimit të sipërfaqes.
Procesi i trajtimit të ujërave të zeza industriale me notim përfshin formimin e komplekseve "flluska-grimca", lundrimin e këtyre komplekseve dhe heqjen e shtresës së shkumës që rezulton nga sipërfaqja e lëngut të trajtuar.
Ngjitja e një grimce të vendosur në të në sipërfaqen e një flluskë gazi është e mundur vetëm kur vërehet lagim jo i dobët ose i dobët i grimcës nga lëngu. Formimi i një kompleksi "flluska-grimca" varet nga intensiteti i përplasjes së tyre me njëri-tjetrin, ndërveprimi kimik i substancave, presioni i tepërt i ajrit në ujërat e zeza, etj. Kur flotacioni përdoret për të hequr substancat e tretura, siç janë surfaktantët, procesi quhet ndarja e shkumës ose përqendrimi i shkumës.
Mundësia e formimit të një kompleksi notimi "flluska-grimcë", shpejtësia e procesit dhe forca e lidhjes, kohëzgjatja e ekzistencës së kompleksit varen nga natyra e grimcave, si dhe nga natyra e ndërveprimit të reagentët me sipërfaqen e tyre dhe aftësinë e grimcave për t'u lagur nga uji. Kur fiksohet një flluskë, formohet një perimetër trefazor - një vijë që kufizon zonën e ngjitjes së flluskës dhe është kufiri i tre fazave: të ngurtë, të lëngët dhe të gaztë. Tangjentja me sipërfaqen e flluskës në pikën e perimetrit trefazor dhe sipërfaqja e lëndës së ngurtë formojnë një kënd përballë lëngut, i quajtur këndi i kontaktit.
Shkalla e lagshmërisë së ujit të grimcave të ngurta ose të gazta të pezulluara në ujë karakterizohet nga këndi i kontaktit. Sa më i madh të jetë këndi, aq më hidrofobike është sipërfaqja e grimcave, duke rritur kështu mundësinë e ngjitjes me të dhe forcën e mbajtjes së flluskave të ajrit në sipërfaqen e saj. Grimca të tilla kanë lagështi të ulët dhe notojnë lehtësisht.
Energjia e formimit të kompleksit "flluska-grimcë", ku s është tensioni sipërfaqësor i ujit në kufirin me ajrin.
Për grimcat që lagen mirë nga uji, priret në zero dhe për këtë arsye tenton në unitet, që do të thotë se forca ngjitëse është minimale. Për grimcat jo të lagshme, përkundrazi, energjia e formimit të kompleksit "flluska-grimcë" do të jetë maksimale.
Përparësitë flotacioni janë: vazhdimësia e procesit; gamë të gjerë aplikimesh; kosto të ulëta kapitale dhe operative; thjeshtësia e pajisjeve; shpejtësi më e lartë e procesit në krahasim me vendosjen e mundësisë së marrjes së llumit me lagështirë më të ulët (90 - 95%); shkallë e lartë e pastrimit (95 - 98%); mundësia e rikuperimit të substancave të hequra.
Flotacioni shoqërohet me ajrim të ujërave të zeza, ulje të përqendrimit të surfaktantëve dhe substancave, baktereve dhe mikroorganizmave lehtësisht të oksiduar. Kjo kontribuon në suksesin e fazave të mëposhtme të pastrimit.
Llojet e flotacionit
Dallimet më të rëndësishme themelore midis metodave të notimit shoqërohen me ngopjen e lëngut me flluska ajri të një madhësie të caktuar. Bazuar në këtë parim, mund të dallohen metodat e mëposhtme për trajtimin e ujërave të zeza industriale:
flotacion me lëshimin e ajrit nga tretësira;
flotacion me shpërndarje mekanike të ajrit (njësitë e flotacionit shtytës, graviteti dhe pneumatike);
flotacion me furnizim me ajër përmes materialeve poroze;
elektroflotacion;
flotacioni biologjik dhe kimik.
Zona e aplikimit
Pesha e grimcës nuk duhet të kalojë forcën e ngjitjes së saj në flluskë dhe forcën ngritëse të flluskave. Madhësia e grimcave që notojnë mirë varet nga dendësia e materialit dhe është 0,2 - 1,5 mm.
Në praktikën e trajtimit të ujërave të zeza industriale, janë zhvilluar skema, teknika dhe metoda të ndryshme të projektimit. Flotacioni përdoret për trajtimin e ujërave të zeza nga shumë industri: rafinimi i naftës, industria e pulpës dhe letrës, si dhe industria për rrezitje, inxhinieri, ushqimore dhe kimike. Flotacioni përdoret për të ndarë llumin e aktivizuar pas trajtimit biokimik.
Në varësi të metodës së formimit të flluskave të gazit, dallohen llojet e mëposhtme të notimit:
presion,
pneumatike,
mekanike,
elektroflotacion,
kimike,
dridhje,
biologjike etj.
Aktualisht, presioni, pneumatika dhe elektroflotimi përdoren gjerësisht në stacionet e trajtimit.
Shkuma formohet në sipërfaqen e ujit si rezultat i lundrimit të flluskave të ajrit që bartin papastërtitë e larguara nga uji. Duhet të jetë mjaft i fortë për të parandaluar hyrjen e ndotësve në ujë. Përveç kësaj, shkuma duhet të ketë një lëvizshmëri të caktuar kur e zhvendos atë në pajisjet e shkarkimit. Stabiliteti dhe lëvizshmëria e shkumës varet nga vetitë dhe sasia e reagentëve dhe ndotësve të futur në shtresën e shkumës. Stabilizimi i shkumës lehtësohet nga prania e thekoneve të mpiksjes në ujë, për shembull. Si rregull, shkuma hiqet nga flotatori ose duke ngritur shkurtimisht nivelin e ujit dhe duke e kulluar atë përmes tabakave të vendosura në mënyrë të barabartë mbi zonën e dhomës, ose duke përdorur mekanizma kruese (shkumëzues) që lëvizin shkumën në tabaka grumbulluese.
Metoda e flotacionit pneumatik
Kjo metodë bazohet në furnizimin e gazit të ngjeshur (ajrit) në sistemin e ajrimit dhe shpërndarjes së dhomës së flotacionit.
Sistemi i ajrimit përbëhet nga aeratorë me flluskë të imët të llojeve të ndryshme - aeratorë me disqe membranore, zorrë gome të shpuar, tuba dhe pllaka poroze, etj. Gazi nën presion kalon nëpër hapjet e aeratorëve dhe del në formën e flluskave me të njëjtin diametër në lëngun që do të pastrohet. Nën ndikimin e forcës së Arkimedit, flluskat notojnë lart, duke hasur në grimca të ndotësve në rrugën e tyre dhe duke formuar komplekse mjaft të qëndrueshme me to.
Për shkak të furnizimit uniform të ajrit dhe formimit të flluskave të së njëjtës madhësi, rrjedhjet e forta të turbullta nuk ndodhin në dhomën e flotimit, gjë që siguron ngritje të besueshme të komplekseve të flotacionit dhe prodhimin e një produkti të qëndrueshëm shkumë. Makinat e flotacionit pneumatikë dallohen nga dizajni i tyre i thjeshtë dhe konsumi i ulët i energjisë, por gjatë projektimit dhe funksionimit të tyre mund të shfaqen probleme të tilla si bllokimi i poreve dhe vështirësia në zgjedhjen e materialit me poroz të imët.
Metoda e flotacionit me presion
Metoda e flotacionit me presion. Thelbi i kësaj metode është lëshimi i flluskave të gazit nga një zgjidhje e ngopur nën një ndryshim presioni. Gazi lëshohet në formën e mikroflluskave që dalin drejtpërdrejt në grimcat e ndotjes, duke formuar komplekse të forta flotacioni. Në këtë metodë, dy rryma uji furnizohen në dhomën e flotacionit: ujë i pastruar dhe lëng pune (ujë i ngopur me gaz të tretur në një sasi prej 10% të rrjedhës totale). Lëngu i punës përgatitet në një saturator - një pajisje ku shpërndahet gazi. Presioni i funksionimit në saturator është 3-9 bar, koha e shpërbërjes nuk është më shumë se 5 minuta. Ose uji i burimit mund të përdoret si lëng pune, por kjo e bën më të vështirë funksionimin, ose uji i pastruar, i cili rrit dimensionet e dhomës së flotacionit.
Uji i pastruar futet në mënyrë të barabartë në dhomën e flotacionit. Rrjedha e lëngut të punës futet përmes grykave me shpejtësi të lartë - 15-20 m/s. Si rezultat i një rënie të mprehtë të presionit, gazi lirohet në grimcat e ndotësve dhe ndodh procesi i flotimit.
Metoda e flotacionit me presion lejon, duke rregulluar presionin, të ndryshojë lehtësisht sasinë e ajrit të tretur dhe madhësinë e flluskave të futura në ujin që trajtohet.
Metoda e flotacionit mekanik
Elementi kryesor në këtë metodë është njësia e shtytësit, e cila përfshin një motor elektrik dhe një shtytës në zorrë.
Për shkak të shpejtësisë së lartë të rrotullimit, në pjesën e poshtme krijohet një gyp dhe vakum, ajri thithet përmes vrimave në kutinë dhe bie nën tehet rrotulluese, të cilat e shtypin atë në flluska të vogla. Janë këto flluska që shpërndahen në të gjithë vëllimin e lëngut dhe falë tyre ndodh procesi i flotimit. Përparësitë e flotimit mekanik përfshijnë thjeshtësinë e projektimit dhe konsumin e ulët të energjisë, por me këtë lloj flotimi krijohen rrjedha turbulente për shkak të pjesëve rrotulluese, të cilat mund të shkatërrojnë komplekset e flotacionit të formuar.
Metoda e elektroflotimit
Thelbi i kësaj metode është lëshimi i flluskave të gazit në elektroda kur kalon një rrymë elektrike.
Përveç kësaj, përdorimi i elektrodave të aluminit ose çelikut për elektroflotacion shkakton kalimin e joneve të aluminit ose hekurit në tretësirë, gjë që kontribuon në koagulimin e grimcave më të vogla të papastërtive mekanike në ujërat e zeza.
Pajisjet e elektroflotimit përbëhen nga një strehë dhe elektroda, hapësira ndërmjet të cilave është e mbushur me lëngun që do të pastrohet. Kur elektrodat lidhen me një burim energjie, gazrat lëshohen në elektroda: oksigjeni në anodë, hidrogjeni në katodë. Së bashku me këtë, anoda e bërë nga duralumin (ose çeliku) shpërndahet. Hidroksidi i aluminit (hekuri) që rezulton thith grimcat ndotëse për të formuar thekon. Në të njëjtën kohë, flluskat e oksigjenit dhe hidrogjenit ngjiten së bashku me thekonet që rezultojnë. Komplekset noton thekon - flluska gazi ngrihen dhe formojnë një shtresë shkumë. Elektroflotimi është një metodë shumë efektive, por në të njëjtën kohë shumë energjike e pastrimit të ujit, ndaj këshillohet përdorimi i tij vetëm për ujërat e zeza të vështira për t'u trajtuar.
Skema e pranuar përgjithësisht e objekteve të trajtimit, si lokale ashtu edhe të centralizuara në mbarë qytetin, përfshin domosdoshmërisht një fazë sedimentimi. Ujërat e zeza të vendosura më shpesh hyjnë në fazën e trajtimit biologjik.
Megjithatë, rezervuarët e vendosjes mund të heqin vetëm lëndë të ngurta të mëdha pezull që janë më të rënda se uji. Shumë mikrogrimca dhe substanca në formë koloidale janë më të lehta se mjedisi ujor dhe për këtë arsye nuk i nënshtrohen precipitimit. Ky problem zgjidhet duke përdorur një fazë pastrimi me flotacion bazuar në një proces kompleks fiziko-kimik. Është flotacioni që do të diskutohet në artikullin tonë.
Çfarë është flotacioni?
Përkthyer nga anglishtja, flotacioni mund të përkufizohet fjalë për fjalë si lundrues në sipërfaqen e ujit. Në fushën e trajtimit të ujërave të zeza, flotacioni përdoret si metodë për ndarjen e grimcave të imta të ngurta, suspensioneve koloidale dhe disa substancave të tretura. Procesi bazohet në aftësinë individuale të njomjes së përbërjeve të ndryshme dhe sjelljen në ndërfaqen lëng-gaz. Substancat hidrofobike nuk janë të lagshme nga uji. Përbërjet hidrofile kanë veti të mira njomëse.
Në terma të përgjithshëm dhe të thjeshtuar, flotacioni mund të përshkruhet si më poshtë:
- Ajri i shpërndarë furnizohet me ujin që do të pastrohet;
- grimcat hidrofobike i afrohen flluskës së ajrit;
- shtresa e ujit midis grimcave hidrofobike dhe flluskës së ajrit gradualisht bëhet më e hollë dhe prishet për faktin se forca e ndërveprimit midis molekulave të ujit është më e madhe se forca e kontaktit ngjitës ujë-grimcë;
- formohet një kompleks i një grimce hidrofobike me një flluskë gazi;
- ky kompleks lundrues noton në sipërfaqen e ujërave të zeza, pasi është më pak i dendur se sistemi heterogjen në të cilin ndodhet.
Kjo krijon një shtresë shkumë në sipërfaqen e ujërave të zeza, e cila hiqet gradualisht me një mekanizëm të veçantë.
Çfarë përcakton efektivitetin e flotacionit për pastrimin e ujit?
Shumë gjëra mund të ndikojnë në procesin e notimit. Por faktorët e përshkruar më poshtë kanë ndikimin më të fuqishëm.
Fusha e flotacionit
Flotacioni ju lejon të pastroni ujin nga lëndët e pezulluara që nuk i nënshtrohen sedimentimit, për faktin se ato kanë një densitet afër ujit. Procesi i flotacionit përdoret për të hequr surfaktantët, produktet e naftës, ndotësit fibrozë, yndyrnat, etj., si dhe disa substanca të tretura nga uji, në rastin e fundit, pastrimi quhet ndarje e shkumës. Përveç kësaj, flotacioni përdoret për të hequr pezullimet e llumit aktiv nga ujërat e zeza.
Avantazhet dhe disavantazhet e trajtimit të ujërave të zeza me flotacion
Flotacioni është një nga metodat më të njohura të trajtimit të ujërave të zeza. Objektet industriale dhe të trajtimit të ujërave të stuhisë rrallë bëjnë pa procesin e flotimit. Gjithçka lidhet me një sërë avantazhesh të trajtimit të ujërave të zeza me flotacion.
- Kostot operative relativisht të ulëta.
- Thjeshtësia e pajisjeve.
- Mundësia e çlirimit të disa ndotësve.
- Shpejtësia e procesit të pastrimit të flotacionit nga disa lëndë të pezulluara është më e lartë se shpejtësia e sedimentimit.
- Mundësia e largimit të ndotësve si produktet e naftës.
- Produkti i flotacionit është llumi me një përmbajtje jo shumë të lartë uji.
Veçantia e vetë procesit të notimit shoqërohet gjithashtu me disavantazhet e tij.
- Meqenëse flotacioni varet nga hidrofobia e substancës, nuk mund të përdoret për të hequr të gjithë ndotësit.
- Shpesh është e nevojshme të përdoren reagentë për të rritur hidrofobicitetin e ndotësve dhe qëndrueshmërinë e shkumës që rezulton.
- Është e nevojshme të rregulloni saktësisht pajisjet që furnizojnë ajrin për të marrë flluska me një diametër të caktuar.
Llojet e trajtimit të ujërave të zeza me flotacion
Ndarja në lloje të trajtimit të ujërave të zeza me notim bazohet në metodën e ngopjes së ujërave të zeza me ajër dhe mekanizmin e shpërndarjes së tij.
Lëshimi i flluskave të ajrit nga tretësira
Flluskat e ajrit të një madhësie të caktuar ndahen nga tretësira me presion dhe flotacion me vakum. Në rastin e parë, ajri pompohet në ujë nën presion, pas së cilës presioni në sistem zvogëlohet ndjeshëm, si rezultat i të cilit flluska ajri lëshohen në ujërat e zeza.
Flotacioni me vakum është i ngjashëm në parim me flotacionin me presion, por ekzekutimi është i ndryshëm. Së pari, uji hyn në dhomën e ajrimit (1), ku bie në kontakt me ajrin dhe ngopet me të, pas së cilës ajri i patretur në ujë hiqet në deaerator (2). Pastaj uji hyn në dhomën e flotacionit (3), ku presioni në ujërat e zeza zvogëlohet, duke rezultuar në formimin e flluskave të ajrit.
Të dyja metodat janë të shkëlqyera për trajtimin e ujërave të zeza nga ndotës të imët.
Ngopja mekanike e ujit me ajër të shpërndarë
Pasurimi i ujit me flluska ajri mund të bëhet në mënyrë mekanike. Për këtë, mund të përdoren 3 metoda: përzierja e ujit duke përdorur një turbinë të vogël (njësi shtytëse), një rrotë e lidhur me një pompë centrifugale (flotacion graviteti) ose futja e ajrit përmes grykave të tubave të vendosura në fund të dhomës së flotacionit (njësia pneumatike). . Gjatë përzierjes, formohet turbulenca, për shkak të së cilës rrjedhja është e ngopur me flluska ajri.
Shtytësit prodhojnë flluska me diametër të vogël dhe përdoren për të hequr produktet e naftës dhe yndyrat. Kjo metodë bën të mundur rregullimin e vëllimit të flluskave: sa më e lartë të jetë shpejtësia e rrotullimit të turbinës, aq më të vogla janë flluskat. Njësitë e gravitetit prodhojnë flluska më të mëdha, të cilat nuk janë efektive në heqjen e lëndës së imët të pezulluar. Flotacioni i gravitetit përdoret për të hequr ndotësit yndyrorë, si dhe grimcat e leshit dhe fibrave. Flotacioni pneumatik përdoret kur është e nevojshme të pastrohet uji që është agresiv ndaj strukturave mekanike si një shtytës ose rrotë pompe.
Kalimi i masave ajrore nëpër një material me pore
Një mënyrë e thjeshtë për të shpërndarë rrjedhën e ajrit është kalimi i tij përmes materialeve poroze (tregohet me numrin 2 në figurë), për shembull, pllaka me vrima të çara, përpara se ta ushqeni atë. Sa më e vogël të jetë vrima, aq më i vogël është diametri i flluskave.
Marrja e flluskave të gazit nga tretësira me elektrolizë
Me këtë metodë në ujërat e zeza vendosen 2 elektroda nëpër të cilat kalon një rrymë. Kjo çon në lëshimin e flluskave të gazit të oksigjenit dhe hidrogjenit pranë elektrodave. Përveç kësaj, shpesh përdoren elektroda të bëra prej alumini ose hekuri. Përbërjet e këtyre metaleve lëshohen në ujërat e zeza dhe veprojnë si mpiksje, duke shkaktuar flokulimin e ndotësve të pezulluar. Grimcat flokulente vijnë në kontakt me flluskat e ajrit dhe ngrihen në sipërfaqen e ujërave të zeza.
Reagentët që përdoren në pastrimin me flotacion
Gjatë procesit të pastrimit me flotacion, mund të përdoren reagentë, efektet e të cilëve ndryshojnë në dy fusha kryesore: rritja e hidrofobisë dhe shkuma stabilizuese.
Meqenëse shumë ndotës mund të përmbajnë një grup hidrofobik dhe hidrofil, lagështia e tyre zvogëlohet, duke e bërë të vështirë flotimin. Në këtë rast, ata përdorin shtimin e reagentëve në ujërat e zeza, të cilët quhen kolektorë. Ato përmbajnë gjithashtu grupe hidrofile (polare) dhe hidrofobike (jopolare). Ndërveprimi ndërmjet kolektorit dhe ndotësit ndodh në nivelin e skajeve polare. Grupi hidrofobik i reagentit mbetet i lirë.
Si kolektorë në trajtimin e ujërave të zeza përdoren surfaktantët: produktet e naftës, vajrat, merkaptani, kripërat e amonit etj.
Një grup tjetër i reagentëve flotues janë agjentët shkumës. Ata mbrojnë flluskën nga shkatërrimi, duke rritur kështu efikasitetin e heqjes së ndotësve. Stabilizuesit e shkumës përfshijnë vajin e pishës, kresolin, fenolet, etj.
Fjala e fundit
Flotacioni, me të gjitha karakteristikat e tij pozitive, nuk është një pastrim i pavarur. Kjo është një nga hallkat në objektet e trajtimit, e cila lejon ujin të largojë ato substanca që nuk mund të hiqeshin duke u vendosur. Kjo është arsyeja pse flotatorët shpesh instalohen pas vendosjes së rezervuarëve.
