Пенное фракционирование и пенная флотация

Пенным фракционированием

называется выделение из растворов растворенных в них веществ [1].

При пенном фракционировании (рис.1.2.1) гидрофобная часть поверхностно-активных молекул веществ перемещается к поверхности раздела газа и жидкости, и молекулы принимают устойчивое положение относительно пузырька воздуха. Гидрофильные концы молекул остаются в водной фазе, а гидрофобные проникают в газовую фазу. При непрерывном процессе пузырьки всплывают на поверхность жидкости и образуют слой пены. Растворенные вещества с низкой способностью к образованию пены могут быть подвергнуты пенному фракционированию путем добавления в жидкость пенообразующего агента. В качестве пенообразующих веществ используют масла, жирные кислоты и их соли, дитиокарбонаты, алкилсульфаты, амины и другие соединения.

Рис.1.2.1 Механизм пенного фракционирования:

1 - водная фаза; 2 - поверхность раздела; 3 - пузырек воздуха; 4 - гидрофильный конец молекулы; 5 - гидрофобный конец молекулы

Фракционирование пеной используется для очистки промышленных и бытовых сточных вод. Оно находит применение и при обработке промышленных отходов для удаления некоторых ПАВ. Метод может быть использован при очистке отходов пищевых и текстильных предприятий, а так же сточных вод целлюлозно-бумажного производства.

Пенной флотацией

называется выделение нерастворимых веществ из дисперсных систем.

Удаление нерастворенного взвешенного вещества методом пенной флотации происходит следующим образом (рис.1.2.2). Мельчайшие пузырьки воздуха, образующиеся при его подачи в жидкость в сжатом состоянии, скапливают вокруг себя гидрофобные взвешенные частицы. Благодаря разницы плотностей эта агрегация частиц и пузырька устремляется к поверхности жидкости, и взвешенное вещество концентрируется в слое пены. Затем пена вместе с взвешенными частицами удаляется.

Рис.1.2.2 Механизм пенной флотации:

- смесь жидкости и твердых частиц; 2 - воздушный пузырек; 3 - гидрофобные частицы; 4 - гидрофильные частицы

Пенная флотация применяется для обработки загрязненных металлом сточных вод (очистка смазывающе-охлаждающих жидкостей), улавливание масел из отходов нефтепереработки, при очистке воды, используемой для мойки автомобилей, и в других целях.

Процесс флотации можно регулировать, воздействуя на поверхность частиц различными веществами, делающими ее более гидрофильной или гидрофобной, усиливающими устойчивость пены, меняющими другие свойства системы. В зависимости от выполняемых функций эти вещества (флотационные реагенты) делят на собиратели, пенообразователи, депрессоры, активаторы и регуляторы.

Собиратели действуют на границе раздела минеральная частица - вода, повышая гидрофобность твердой поверхности. Они делятся на анионные (ксантогенаты), катионные (высшие алифатические амины) и аполярные (масляные). Аполярные собиратели в настоящее время имеют ограниченное применение, но используются в качестве пенообразователей [4].

Пенообразователи действуют на границе раздела жидкость-воздух и относятся к поверхностно-активным веществам (ПАВ), уменьшающим поверхностное натяжение, что облегчает образование более мелких воздушных пузырьков в пульпе, замедляет их слияние в более крупные, т.е. способствует образованию прочной и устойчивой пены. Наиболее распространены масляные пенообразователи (сосновое и пихтовое масло) и высшие алифатические спирты.

Другие статьи по теме

Экологическое состояние окружающей среды человека в Самарской области
С ростом общественного, особенно научного, интереса к экологическому состоянию окружающей среды человека в Самарской области все чаще стал возникать вопрос качества жизненной среды, влияюще ...

Использование древесной биомассы для получения энергии
В России находится около 50% мировых запасов древесины. Более половины ее ежегодных заготовок направляется на нужды строительства. Анализ потребления древесины показывает, что ее заготов ...

Природоохранные мероприятия по снижению выбросов в атмосферу на примере предприятия Варан
Подземная разработка залежей высоковязких нефтей и природных битумов является одним из эффективных методов, обеспечивающих максимальное использование углеводородного сырья. Мировые з ...