气浮分离法
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工业油水分离器工作原理
工业油水分离器通常是使用物理分离的原理将工业废水中的油和水分离开来。
其工作原理如下:
1. 重力分离:工业油水分离器通过设置斜板或构造类似漏斗形状的容器,使油和水在重力的作用下自然分离。
由于油比水轻,所以油会浮在水的表面。
分离器的设计使得油可以从分离器的上部取出,而清水则从底部排出。
2. 气浮分离:气浮分离是通过向废水中注入气体,使其中的微小油滴和气泡结合形成浮力,从而使油滴浮起来,从而实现分离。
气浮分离器通常包含一个气泡发生器来生成气泡,并应用混合室和沉淀室来确保有效的油水分离。
在混合室中,气泡和油滴发生碰撞和聚集,形成大型的油团。
然后,气泡和油团一起浮起到上部,而清水则从底部排出。
3. 滤过分离:滤过分离是通过将废水通过一系列过滤器或分离膜来实现油水分离。
过滤器通常由多层细密的滤网组成,可以将油滴截留在过滤器上,而清水则通过过滤器透过。
4. 电泳分离:电泳分离是通过电场作用使油和水分离。
在电泳分离器中,通过施加电流或电压,使油和水中的离子向相应的电极迁移,从而实现油水分离。
这种方法适用于含有电离性物质的废水。
5. 化学分离:化学分离是通过向废水中加入特定的化学试剂,使油和水发生化学反应,从而实现分离。
例如,可以加入凝絮
剂来使微小的油滴聚结成大的油块,然后通过重力分离或滤过分离来分离油水。
这些是常见的工业油水分离器的工作原理,不同的分离器会根据具体需求选择适合的分离原理和技术。
工业废水处理之“气浮法”摘要本文简要介绍了气浮净水处理技术的概念、原理和方法,进而总结了气浮法的优缺点。
气浮法的适用范围:分离含油废、分离重金属离子、浓缩剩余活性污泥、造纸废水纸浆的回收等。
同时,本文对气浮法的现实状况和发展前景进行了论述。
关键词工业废水;水处理;气浮法气浮法,是污水中固液分离或液液分离的技术,是工业废水处理的典型方法之一。
气浮法用于从废水中去除密度小于1g/ml的悬浮物、油类和脂肪等,并用于污泥的浓缩。
气浮法是如何实现水污分离的。
其原理通俗易懂,就是在待处理的工业废水中通过产生大量微气泡,水中的细小微粒粘附在气泡上,形成密度小于水的气浮体,在液体浮力和界面张力的共同作用下,上浮到水面形成浮渣与水分离。
气浮法按产气机理不同分为容气气浮法、电气浮法和散气气浮法等。
其中,容气气浮中加压气浮是最为常用的方法。
1)加压容器气浮法。
在加压条件下,使空气容于水中,达到空气过饱和状态。
之后减至常压,令空气析出,空气微小气泡释放在水中,进而实现气浮。
这种方式形成的气泡直径小,约为20~100μm,处理效果好,应用最广泛。
2)电解气浮法。
电解气浮法是用不容性阳极和阴极,通过直流电将工业废水电解。
阳极和阴极产生氢气和氧气的微小气泡,粘附住废水中污染物质颗粒或预先处理过的絮体,形成气浮分离。
电解过程形成的气泡较加压容气气浮法所产生的气泡要小得多,而且气泡产生均匀不紊流。
电解气浮法不仅通过物理法去除有机污染物,它还有脱色杀菌的氧化作用。
尽管电解法总体支出略高,但是以其占地小、泥渣较少、对废水负荷变化适应性强的优点也被广泛采用。
3)散气气浮法。
分为扩散板气浮法和叶轮气浮法。
扩散板散气通过微孔陶瓷等板管将压缩空气分散于水中形成气浮。
此法虽然简单,但效果欠佳,因为气泡直径在1~10mm。
叶轮气浮适用于悬浮物浓度高的废水,设备不易堵塞,尤其适合含油废水,处理率达80%。
工业废水气浮处理是在气浮池内进行的,气浮池有平流式和竖流式2种。
污水中的有机物的十种分离提纯方法
1.活性炭吸附法:活性炭对有机物具有很强的吸附能力,可以使用活性炭吸附剂将污水中的有机物吸附下来,从而实现分离提纯。
2.膜分离技术:膜分离技术包括微滤、超滤、逆渗透等方法,通过膜的选择性通透性,可以将污水中的有机物与其他杂质分离开来,从而提高水质。
3.气体吸附技术:利用气体吸附剂对污水中的有机物进行吸附,然后通过更换吸附剂,可以实现有机物的分离和提纯。
4.活性污泥法:活性污泥法是一种将有机物转化为污泥的生物处理方法,通过特定条件下的生物降解反应,将污水中的有机物分解成无机物,从而实现分离和提纯。
5.真菌生物技术:真菌生物技术利用具有降解有机物能力的真菌,将污水中的有机物进行降解分解,从而达到有机物的分离和提纯。
6.搅拌沉淀法:通过加入适宜的沉淀剂和搅拌设备,使污水中的有机物与沉淀剂结合生成沉淀物,从而实现有机物的分离和提纯。
7.气浮法:气浮法通过向污水中注入气体,使有机物沉降速度减慢,从而使得有机物浮升至水面,通过刮板等设备进行分离和提纯。
8.溶剂萃取法:溶剂萃取法是利用有机溶剂与污水中的有机物形成互溶体系,从而实现有机物的分离和提纯。
9.离子交换法:通过在污水中添加合适的离子交换树脂,可以将污水中的有机物与其他离子物质进行交换,从而实现有机物的分离和提纯。
10.光催化氧化法:利用光催化剂催化有机物的氧化反应,将有机物氧化成无害的物质,从而实现有机物的分离和提纯。
这些方法各有优劣,选择合适的分离提纯方法需要根据具体情况和要求来决定,同时也需要考虑经济性和可持续性。
渗滤液的处理工艺及原理一、引言渗滤液处理是一种常见的工艺,用于去除渗滤液中的杂质和污染物,使其达到特定的要求。
本文将介绍渗滤液处理的工艺和原理。
二、渗滤液处理工艺1. 沉淀法沉淀法是一种常用的渗滤液处理方法,通过加入适当的沉淀剂,使杂质和污染物在渗滤液中形成沉淀,然后通过过滤或离心等方式将沉淀物分离出来。
常用的沉淀剂有氢氧化钙、氢氧化铁等。
沉淀法适用于处理含有悬浮物或可沉淀物的渗滤液。
2. 吸附法吸附法是利用吸附剂吸附渗滤液中的污染物,使其附着在吸附剂表面,从而达到去除污染物的目的。
常用的吸附剂有活性炭、分子筛等。
吸附法适用于处理含有有机物或重金属等污染物的渗滤液。
3. 膜分离法膜分离法是利用特殊的膜过滤器,通过选择性渗透和分离的原理,将渗滤液中的杂质和污染物与水分离。
常用的膜分离方法有微滤、超滤、纳滤和反渗透等。
膜分离法适用于处理含有微小颗粒或溶解物的渗滤液。
4. 气浮法气浮法是一种通过气泡的作用,使渗滤液中的杂质和污染物在气泡的附着和升浮作用下分离出来的方法。
常用的气浮设备有气浮池和气浮机等。
气浮法适用于处理含有悬浮物或油脂等污染物的渗滤液。
三、渗滤液处理原理1. 沉淀法的原理沉淀法的原理是利用沉淀剂与渗滤液中的杂质和污染物发生化学反应,形成沉淀物,通过沉淀物与溶液的重力作用或离心力的作用而分离。
沉淀法适用于渗滤液中的悬浮物或可沉淀物。
2. 吸附法的原理吸附法的原理是利用吸附剂的表面特性,吸附渗滤液中的污染物,使其附着在吸附剂的表面,从而实现分离。
吸附法适用于渗滤液中的有机物或重金属等污染物。
3. 膜分离法的原理膜分离法的原理是利用特殊的膜过滤器,通过选择性渗透和分离的原理,将渗滤液中的杂质和污染物与水分离。
膜分离法适用于渗滤液中的微小颗粒或溶解物。
4. 气浮法的原理气浮法的原理是利用气泡的附着和升浮作用,使渗滤液中的杂质和污染物与气泡一起升浮到液面,然后通过刮泡或溢流等方式将其分离。
气浮法适用于渗滤液中的悬浮物或油脂等污染物。
实验名称:气泡法回收废水中的有机溶剂实验目的:1.了解气泡分离法的原理和分离方法2.找出一种可高效提取水中的有机物的试剂3.应用气泡分离法及相关试剂分离出废水中的有机物实验原理:利用高度分散的微小气泡作为载体粘附于废水中的悬浮污染物,时期浮力大于重力和阻力,从而使污染物上浮至水面,形成泡沫,然后用刮渣设备自水面刮除泡沫,实现固液或液液分离的过程称为气浮。
向水中通入大量微小气泡,使待分离物质吸附于上升的气泡表面而浮升到液面,从而使某组分得以分离的方法,称气浮分离法或气泡分离法。
也称浮选分离或泡沫浮选分离。
原理是设法使水中产生大量的微气泡,以形成水、气、及被去除物质的三相混合体,在界面张力、气泡上升浮力和静水压力差等多种力的共同作用下,促进微细气泡粘附在被去除的微小油滴上后,因粘合体密度小于水而上浮到水面,从而使水中油粒被分离去除。
表面活性剂在水溶液中易被吸附到气泡的气——液界面上。
表面活性剂极性的一端向着水相,非极性的一端向着气相 ( 如图 8 — 9) ,含有待分离的离子、分子的水溶液中的表面活性剂的极性端与水相中的离子或其极性分子通过物理 ( 如静电引力 ) 或化学(如配位反应)作用连接在一起。
当通入气泡时,表面活性剂就将这些物质连在一起定向排列在气——液界面,被气泡带到液面,形成泡沫层,从而达到分离的目的。
影响气浮分离效率的主要因素1. 溶液的酸度2. 表面活性剂浓度:表面活性剂浓度不宜超过临界胶束浓度,过量的表面活性剂会形成胶束使沉淀溶解。
3. 离子强度:离子强度大,对气浮分离不利。
4. 形成络合物或沉淀的性质:螯合物以及离子缔合物的稳定性与分离效率都有直接关系。
5. 其它因素:一般要求气泡直径在0.1—0.5之间,气泡流速为1—2ml.cm-2.min-1 为宜。
气体常用氮气或空气。
通气时间因方法而不同。
气浮法处理工艺必须满足下列基本条件才能完成气浮处理过程,达到污染物质从水中去除的目的:1.必须向水中提供足够量的微小气泡。
油水分离方法及原理汇总对于油水分离处理,常用到的有油水分离机。
油水分离机也叫油水分离器,其主要原理是采用油水的比重不同,运用过滤、沉淀、浮升等方法汇集一体进行油水分离的。
1、气浮分离气浮法是依靠水中形成微小气泡,携带絮粒上浮至液面使水净化的一种方法。
条件是附在油滴上的气泡可形成油-气颗粒。
由于气泡的出现使水和颗粒之间密度差加大,且颗粒直径比原油油滴大,所以用颗粒之间密度代替油密度可使上升速度明显提高。
即当1个气泡(或多个气泡)附在1个油滴上可增加垂直上升速度,从而可脱除直径比50μm小得多的油滴。
2、重力式分离由于油、气、水的相对密度不同,组分一定得油水混合物在一定得压力和温度下,当系统处于平衡时就会形成一定比例的油、气、水相。
当相对较轻的组分处于层流状态时,较重组分液滴根据斯托克斯公式的运动规律沉降,重力式沉降分离设备即根据这一基本原理进行设计。
有斯托克斯公式可知,沉降速度与油中水分半径的平方成正比,与水油的密度差成正比,与油的粘度成反比。
通过增大水分密度,扩大油水密度差,减小油液粘度可以提高沉降分离速度,从而提高分离效率。
经过进一步的探索,1904年Hazen根据实践经验提出了“浅池理论”,即在重力沉降过程中,分散而非结绒颗粒的沉降效果以颗粒的沉降速度与池面积为函数衡量,与池深、沉降时间无关,也即提高沉降池的处理能力有两个途径:一是扩大沉降面积,二是提高水分沉降速度。
提高水分沉降速度的措施可以通过斯托克斯公式得出,扩大沉降面积的措施是在容器内设置多层水平隔板。
以这一理论为基础,1950年美国壳牌公司研制成功第一台平行板捕集器,其可去除水中最小为60μm的油滴。
上世纪70年代Fram公司开发了V 型板分离器,上世纪80年代CE-NATCO公司开发了板式聚结器,这是一种错流式组合波纹板,经过不断改进,这种设备在油气分离、油水分离和含油污水净化方面都得到了应用。
在较为深入研究油水分离机理的基础上,根据相应理论研制出了高效蒸发设备,其按分离过程大体分为预分离室、沉降分离室以及油室和水室3部分。
粉煤灰微珠的提取方法粉煤灰是一种由煤炭燃烧后产生的细微颗粒物,其中含有大量的微珠成分。
粉煤灰微珠具有很高的应用价值,可以用于建筑材料、橡胶、塑料等领域。
本文将详细介绍粉煤灰微珠的提取方法,以供大家参考。
一、物理分离法1.筛分法:通过不同孔径的筛网对粉煤灰进行筛分,将微珠与其它粗大颗粒分离开。
该方法操作简单,但分离效果受到筛网孔径和筛分时间的限制。
2.气浮法:利用微珠与粉煤灰中其它颗粒密度差异,通过调整悬浮液的密度,使微珠上浮至液面,从而实现分离。
气浮法具有较好的分离效果,但设备成本较高。
3.离心分离法:利用离心力将微珠与粉煤灰中其它颗粒分离。
该方法分离效果较好,但设备成本和能耗较高。
二、化学提取法1.酸碱法:将粉煤灰与酸或碱溶液混合,通过化学反应溶解微珠中的硅酸盐等成分,从而实现微珠的提取。
该方法对设备要求较高,且可能产生环境污染。
2.碱熔法:将粉煤灰与碱性物质混合,高温熔融后,通过水淬等方法使微珠与其它成分分离。
该方法提取效果较好,但能耗较高,且对设备要求严格。
三、生物法生物法是利用微生物或植物对粉煤灰中的微珠进行吸附、转化,从而实现提取。
该方法具有环保、可持续等优点,但目前尚处于研究阶段,尚未大规模应用。
四、联合提取法在实际应用中,单一提取方法往往难以达到理想的提取效果。
因此,可以采用物理、化学、生物等多种方法联合提取,以提高微珠的提取效率。
总结:粉煤灰微珠的提取方法有多种,包括物理分离法、化学提取法、生物法等。
在实际应用中,可以根据粉煤灰的成分、性质以及实际需求,选择合适的提取方法。
同时,联合提取法可以提高微珠的提取效率,具有较好的应用前景。
污水处理工艺脱氮污水处理是一项重要的环境保护工作,其中脱氮是其中的一个关键步骤。
脱氮的目的是从污水中去除氮化物,以减少对水体的污染和保护水生生物的生态环境。
下面将详细介绍污水处理工艺中常用的脱氮方法及其工作原理。
一、生物脱氮工艺生物脱氮工艺是目前最常用的脱氮方法之一。
其基本原理是利用特定的微生物将氨氮转化为氮气释放到大气中。
常见的生物脱氮工艺有硝化-反硝化法和硝化-硫化反硝化法。
1. 硝化-反硝化法硝化-反硝化法是通过两个微生物群体的协同作用来实现脱氮的过程。
首先,氨氮在硝化菌的作用下被氧化为亚硝酸盐,然后亚硝酸盐在反硝化菌的作用下被还原为氮气释放到大气中。
2. 硝化-硫化反硝化法硝化-硫化反硝化法是在硝化-反硝化法的基础上引入了硫化反硝化菌。
这种方法可以同时去除氮气和硫化物,达到了脱氮和脱硫的效果。
二、化学脱氮工艺化学脱氮工艺是通过添加化学药剂来实现脱氮的过程。
常见的化学脱氮方法有硝化法、硝化-硫化法和吸附法。
1. 硝化法硝化法是通过添加硝化剂来将氨氮转化为硝酸盐。
硝酸盐是一种稳定的化合物,可以在后续的处理过程中被去除。
2. 硝化-硫化法硝化-硫化法是在硝化法的基础上引入了硫化剂。
硫化剂可以将硝酸盐还原为氮气,并同时去除硫化物。
3. 吸附法吸附法是利用特定的吸附剂将氮化物吸附在表面,然后通过后续的处理过程将其去除。
常见的吸附剂有活性炭和离子交换树脂等。
三、物理脱氮工艺物理脱氮工艺是通过物理方法将氮化物从污水中分离出来。
常见的物理脱氮方法有气浮法和膜分离法。
1. 气浮法气浮法是利用气体的浮力将氮化物从污水中分离出来。
通过注入气体,使气泡在污水中形成气泡团,气泡团与氮化物结合后上浮到污水表面,然后通过刮泡器将其刮除。
2. 膜分离法膜分离法是利用特定的膜将氮化物从污水中分离出来。
常见的膜分离方法有微滤、超滤和反渗透等。
这些膜具有不同的孔径,可以选择性地截留氮化物。
综上所述,污水处理工艺中常用的脱氮方法有生物脱氮工艺、化学脱氮工艺和物理脱氮工艺。
气浮原理介绍1.气浮原理气浮分离原理主要是利用微气泡发生装置在污水中通入大量的、高度分散的微气泡(通常需要投加混凝剂或浮选剂),使之作为载体与悬浮在水中的颗粒(油滴)或絮状物粘附,形成整体密度小于水的浮体,依靠浮力作用一起上浮到水面,形成浮渣后去除,来达到水中固体与液体、液体与液体分离的净水方法。
气浮分离包括三个过程,气泡产生、气泡与悬浮物(颗粒或油滴)附着、气泡带着悬浮物(颗粒或油滴)上升到液面聚结后去除。
(一)气浮分离分为三个过程气泡产生;气泡与悬浮物(颗粒或油滴)附着;气泡带着悬浮物(颗粒或油滴)上升到液面,聚结通过撇油器去除。
气泡产生方法:a溶气法:气泡直径小(约20~100μm),可认为控制气泡与水接触时间,可通过加压溶气或多相流泵等产生。
b布气(分散气体)法:气泡直径较大(约100~10000μm)。
喷射器、微孔布气和叶轮搅拌产生。
c电解法:气泡直径小(约10~60μm),但耗电量大,电板易结垢,操作困难。
d静电喷涂气体法。
(二)气泡与悬浮物附着微气泡对疏水性悬浮物和油滴有天然吸附作用,粘附后界面能减小。
接触角:气、液、固三相间互相接触时,在气-液界面张力线和固-液界面张力线之间的夹角(对着液相的),用θ表示。
亲水性:容易被水润湿的物质, θ<90。
疏水性:不容易被水润湿的物质θ>90。
在三相接触点上,三界面的张力处于平衡状态:σLS=σLG COS(180°−θ)+σGS(1)附着前,单位界面面积上的界面能之和为:E1=σLS+σLG附着后,单位附着面积上的界面能为:E2=σGS界面能降低值为:∆E=E1−E2=σLS+σLG−σGS(2)将式(1)代入式(2),整理得:∆E=σLG(1−cosθ)(3)(三)气泡与悬浮物分离过程气泡粘附着悬浮物(油滴)逐步形成浮渣,上升到污水气液表面,气泡破碎析出,污染物聚集后聚结成团后经排污排出。
2.CFU工作原理紧凑旋流气浮分离器(CFU)是我公司在吸收国际先进技术的基础上,将旋流离心分离技术与气浮分离技术有机结合,并通过大量CFD(计算流体动力学分析)优化,开发出来的具有国际先进水平的高效气浮油水分离器。
气浮法原理气浮法是一种常用的水处理方法,通过将气泡注入水中,利用气泡的浮力将悬浮物质从水中分离出来。
气浮法广泛应用于污水处理、饮用水净化以及工业废水处理等领域。
其原理简单而高效,具有很强的去除悬浮物质的能力。
气浮法的核心原理是利用气泡与悬浮物质的附着作用,通过气泡的浮力将悬浮物质从水中提取出来。
气浮设备通常包括气浮池、气浮装置和气泡发生器。
首先,水通过气浮池,气浮池内的气浮装置会释放大量微小气泡,这些气泡会在水中形成气泡浮床。
悬浮物质会附着在气泡上,随着气泡一起上升到水面,形成浮渣。
最后,浮渣被刮集器收集起来,从而实现悬浮物质的分离和去除。
气浮法的原理具有很强的适用性,能够有效处理各种类型的悬浮物质。
不仅可以去除悬浮固体,还可以去除悬浮油脂和悬浮颗粒。
这使得气浮法成为一种非常灵活和多功能的水处理方法。
在实际应用中,气浮法的原理还可以与化学絮凝剂相结合,以增强去除效果。
通过在水中加入絮凝剂,可以使悬浮物质凝聚成较大的团块,便于气泡的浮力将其提取出来。
这种联合应用可以进一步提高气浮法的去除效率,特别适用于处理浓度较高的废水。
除了在水处理领域,气浮法的原理也被广泛应用于其他工业领域。
例如,气浮法可以用于矿石浮选过程中的矿泡浮选,通过气泡的浮力将有用矿物从矿石中分离出来。
此外,在石油工业中,气浮法也被用于油水分离过程,通过气泡将悬浮的油脂从水中分离出来。
总之,气浮法作为一种高效的水处理方法,其原理简单而有效。
通过利用气泡的浮力将悬浮物质从水中提取出来,可以实现高效的悬浮物质去除。
同时,气浮法的原理也具有很强的适用性,能够处理各种类型的悬浮物质,广泛应用于污水处理、饮用水净化以及工业废水处理等领域。
在未来的发展中,气浮法有望成为水处理领域的重要技术手段,为保护水资源、改善水质做出更大的贡献。
污水气浮处理方法及污水处理气浮池一、引言污水处理是保护环境和人类健康的重要环节,而气浮处理是其中一种常用的方法。
本文将介绍污水气浮处理的原理、方法和气浮池的设计要点。
二、污水气浮处理的原理污水气浮处理是利用气泡的浮力将污水中的悬浮物质分离出来的方法。
其原理是通过给污水注入一定量的空气或气体,使污水中的悬浮物质与气泡结合形成浮团,然后利用浮力使浮团上浮,最终分离出悬浮物质。
三、污水气浮处理的方法1. 压力气浮法:将污水通过泵送入气浮池,在池内加入一定压力的空气,形成气泡。
气泡与污水中的悬浮物质结合形成浮团,然后浮团上浮,通过池内的排水装置将浮团分离出来。
2. 顶部引流气浮法:将污水注入气浮池的底部,通过给池底加压,使污水中的气泡上浮。
在池顶设置引流装置,将浮团从池顶引出,再通过分离装置将浮团分离出来。
3. 底部引流气浮法:将污水注入气浮池的顶部,通过给池顶加压,使污水中的气泡下沉。
在池底设置引流装置,将浮团从池底引出,再通过分离装置将浮团分离出来。
四、气浮池的设计要点1. 池体尺寸:气浮池的尺寸应根据处理的污水流量和水质特点来确定。
一般来说,池体的长度要大于宽度,以便于气泡与污水中的悬浮物质充分接触。
2. 池内设备:气浮池内应设置适当的搅拌装置,以促进气泡与污水的混合和悬浮物质的聚集。
同时,还需要设置排水装置和分离装置,以分离出浮团。
3. 气泡生成装置:气浮池中的气泡生成装置应具备稳定的气泡产生能力和适当的气泡尺寸。
常用的气泡生成装置有曝气管、气泡发生器等。
4. 溢流装置:为了防止气浮池内污水的溢出,应设置溢流装置,将溢出的污水引入后续处理单元。
五、案例分析以某污水处理厂为例,该厂每天处理污水量为1000立方米,采用压力气浮法进行处理。
气浮池的尺寸为20米长、10米宽、5米高。
池内设有搅拌装置、排水装置和分离装置。
气泡生成装置采用曝气管。
通过该气浮处理系统,污水中的悬浮物质被有效地分离出来,达到了环保要求。
分散空气气浮法分散空气气浮法是一种利用气体的溶解和扩散作用来实现物质分离的方法。
其基本原理是将待处理的混合物通过一个或多个分散器喷入到含有一定量气体(通常是空气)的容器中,然后让气体在混合物中扩散和溶解,使待处理物质与气体分离。
具体来说,分散空气气浮法通常包括以下几个步骤:1、预处理:将待处理的混合物进行初步处理,去除其中的固体颗粒、油脂等杂质。
2、搅拌:将预处理后的混合物通过搅拌器进行均匀搅拌,使其中的悬浮物分散均匀。
3、喷洒:将经过预处理和搅拌的混合物通过分散器喷入含有一定量气体(通常是空气)的容器中。
4、气泡形成:当混合物进入容器后,气体会在混合物中形成微小的气泡,这些气泡会随着时间的推移逐渐增大并上升。
,5、吸附分离:当气泡上升到一定高度时,由于重力的作用,气泡会与混合物分离,而待处理物质则会被气泡吸附在气泡表面并随着气泡上升。
6、收集分离产物:当气泡上升到容器口时,可以通过减压或其他方法将吸附在气泡表面的待处理物质从气泡中释放出来,并进行后续的处理或分离。
其主要特点包括:1、操作简单:分散空气气浮法的操作比较简单,只需要将待处理的混合物通过一个或多个分散器喷入含有一定量气体(通常是空气)的容器中即可。
2、适用范围广:分散空气气浮法可以用于处理各种类型的混合物,包括液体、固体和气体等。
3、分离效果好:分散空气气浮法可以通过气泡的形成和上升,将待处理物质与气体分离,从而实现高效的物质分离。
4、对杂质具有一定的去除能力:分散空气气浮法可以通过气泡吸附的方式去除待处理物质中的一些杂质,从而提高分离效果。
5、可以实现自动化控制:分散空气气浮法可以通过自动化控制系统实现连续生产,提高生产效率和质量稳定性。
需要指出的是,分散空气气浮法也存在一些局限性,例如对于某些特殊的混合物可能需要进行预处理或者使用其他分离方法。
此外,在实际应用中还需要考虑安全性、成本等因素。
分散空气气浮法具有操作简单、适用范围广、分离效果好等优点,被广泛应用于水处理、食品加工、制药等领域。
第六章气浮分离法6.1 概述泡沫吸附分离现象是日常生活个常见的现象,利用肥皂泡沫去除身体或衣物卜的污垢就是一个最好的例子。
什么是气浮分离法?采用某种方式,向水样中通入大量微小气泡,使待分离物质(如离子、分子、胶体、固体颗粒、悬浮微粒),因其表面活性不同,可被吸附或粘附在从溶液中升起的泡沫表面上, 从而使某组分得以分离的方法,称气浮分离法或气泡分离法。
也称浮选分离或泡沫浮选分离。
本身没有表面活性的物质,经加入表面活性剂后可变为有活性的物质,亦可用浮选法分离。
这是分离和富集痕量物质的一种有效方法。
问题:1. 特分离物质为什么会选择性地吸附在气泡上?2. 如何最大限度达到富集效果?下面介绍泡沫吸附分离技术的基本原理。
6.2 气浮分离法的分离机理上面提到在气浮分离法中用到表面活性剂,那么我们首先介绍一下表面活性剂的性质,以及它在水中的表现行为。
一.表面活性剂的结构和在水界面上取向表面活性剂的分子一般由两部分组成,一部分是亲水的、极性的,另一部分是疏水的、非极性。
如以硬脂酸为例,它具有亲水的极性头,如COHO部分,也具有疏水的非极性尾,即R—CH2—(CH2)n一部分。
如下图所示:COHO R CH2(CH2)n可以用“”来表示表面活性剂的分子.其中“”表示极性头,““表示非极性尾。
在水—油体系中,表面活性剂分子将聚集在水—油界面上并定向地排列,其中的极性头向着水相.非极性尾向着油相。
而在气—液界面上,一般是极性头向着水.非极性尾向着伸向气相。
图6.1为表面活性剂在界面上取向的情况。
图6.1表面活性剂在界面上取向(以下不讲,如果温度、压力和组成一定,则液体的表面张力也一定。
若向此体系加入少量物质而引起此液体表面张力的明显下降,这种物质就称为表面活性剂。
表面活性剂溶入溶液后表现出两个基本性质:1 水溶液中溶解行为是很快地聚集在水面并形成亲水基团在水中,亲油基伸向气相的定向单分子排列,使空气和水的接触面减小,从而使表面张力急剧下降,同时,多余的分子则在溶液内部形成分子状态的聚集体--胶束,并分布在液相主体内;2 超过表面活性剂形成胶束的最低浓度后,溶液表面张力不再降低,但在相界面上,由于上述定向排列的单分子层的作用,具有选择性的定向吸附作用,会显著地改变原溶液的界面的性质,造成各种界面作用,泡沫分离就是充分利用表面活性剂的界面作用发展起来的一种新型的分离方法。
表面活性剂溶入水中后,很快聚集在水面上,使水相空气的界面积减少.从而使表面张力迅速下降。
由表面活性剂的加入对溶液表面张力影响的示意图可以看出,少量表面活性剂就会引起溶液的表面张力急剧下降。
实验还表明,不同的直链型表面活性剂所引起的表面张力的下降情况是不一样的。
如在脂肪酸中,直链(R基)愈长。
表面张力下降愈剧烈。
由图还可看出,当表面活性剂分子浓度到达—定值后,表面张力即不再随表面活性剂浓度的上升而下降,这是因为表面活性剂分子开始在溶液中缔合成团,即形成胶束(或胶团),并分布在液相主体内。
表面活性剂形成胶束的最低浓度即为临界胶束浓度(CMC)。
临界胶束浓度是一个很重要的数值,一般在0.001一0.02mo1/L范围。
十二烷基硫酸钠在25℃时CMC约为0.008mo1/L。
泡沫分离最好在临界胶束浓度以下进行。
图表面活性剂浓度与表面张力的关系理解:表面张力是一种物理效应,它使得液体的表面总是试图获得最小的、光滑的面积,就好像它是一层弹性的薄膜一样。
其原因是液体的表面总是试图达到能量最低的状态。
表面张力是一种特殊的力,它是液体(纯净液体、溶液)性质的一种表现。
从微观上看,表面张力是因液体表面薄层(约10–9米,并非几何面)内分子间的相互作用,即和液体表面共面且相切的力即为表面张力。
它不同于液体内部分子间的相互作用,从而使液体表面层具有一种特殊性质.表面张力是分子力的一种宏观表现,在内聚力的作用下,表面层液体分子的移动总是尽量地使表面积减小。
在液体表面形成一层弹性薄膜,这样便出现了表面张力。
表面张力起源于表面分子间引力,从其作用效果来看,它属一种拉力。
不同液体表面张力不同,是由于它们有不同的摩尔体积、分子极性和分子力,分子间作用力越大,密度越大,越不容易蒸发的液体,其表面张力越大。
比如:水分子是由氢键缔合的,因此水的表面张力较大.液态汞原子是由金属键缔合的,其表面张力更大.一般液体表面张力系数约为40×10–3N/m左右。
)二.泡沫的形成、结构和稳定性气浮分离法又称为气泡分离法,气泡则是气浮分离法另一重要组成成分,气泡泡沫的形成、结构和稳定性直接影响分离效率。
下面我们首先讨论一下。
1.泡沫的形成气泡的形成过程可以描述如下:当在溶液中形成气泡时,溶液中的表面活性剂分子在气泡表面排列,形成极性头指向水溶液,非极性尾指向气泡内部的单分子膜,如图6.2 (a)所示。
当气泡凭借浮力上升时,将冲击溶液表面的单分子层(如图6.2 (b)所示),甚至从溶液表面跑出,此时在气泡的表面的水膜外层上,形成与上述单分子膜的分子排列完全相反的单分子膜,即如图6.2(c)所示的双分子层气泡体,在气相空间形成接近于球体的单个气泡,许多气泡聚集成大小不同的球状气泡集合体,更多的集合体集聚在一起形成气泡泡沫。
图6.2气泡的形成2.气泡泡沫的结构和稳定性形成泡沫的气泡集合体包括两个部分,一是泡,两个或两个以上的气泡,二是泡与泡之间以少量液体构成的隔膜(液膜)是泡沫的骨架。
此时的泡沫系由很薄的液膜所隔开的大量的气泡所组成,这些气泡呈多面体形状。
典型的三个气泡集合体的结构见图6.3,泡与泡之间壁为平面,三个泡的共同交界处形成有一定曲率半径的小三角形柱体,由于这个曲率半径,使液膜中位于平面内的液体所受的压力要比位于三角柱体壁内的液体所受压力高很多,这一压力梯度会导致液膜中液体由膜向小三角柱体流动,从而使平壁逐渐变薄,最后在阻力的平衡下,膜达到一定的厚度。
当膜间夹角为120°时,压力差最小,泡沫稳定。
图6.3三泡的结构图6.4四泡的稳定结构如果是四个气液聚集在一起,可能生成十字形结构,但它是不稳定的,在相邻的气泡间压力的微小差别造成膜的滑动,直至转变成为上述的三泡稳定结构,如图6.4所示。
(二维的膜情况要复杂—些,最可能的情况是形成侧面为正五边形的十二面而体(即由十二个同样大小的正五边形所围成的小泡),各面之间互成120°的角度。
)我们已经知道泡沫是由被极簿的液膜所隔开的许多气泡所组成的。
当气体通过纯水或搅动纯水时.就会产生泡沫,但它会很快地消失。
只有当含有表面活性剂时,使泡与泡之间构成液膜,气泡可以稳定存在。
泡沫的稳定性还与组分的化学性质和浓度,系统温度和泡沫单体大小、压力、溶液pH 值等因素有关。
这些我们以后讨论。
三.气浮分离法的分离机理表面活性剂在水溶液中易被吸附到气泡的气一液界面上。
表面活性剂极性的一端向着水相,非极性的一端向着气相。
将表面活性剂加入含有待分离的离子、分子的水溶液中,表面活性剂的极性端与水相中的离子或其极性分子通过物理(如静电引力)或化学(如配位反应)作用连接在一起。
当通入气泡时,表面活性剂就将这些物质连在一起定向排在气一液界面,被气泡带到液面,形成泡沫层,从而达到分离的目的。
6.3 气浮分离法的类型气泡泡沫的形成是由被极簿的液膜所隔开的许多气泡所组成的。
当气体通过纯水或搅动纯水时,就会产生泡沫,但它会很快地消失。
然而,当水中含有表面活性剂时,表面活性剂可改变被浮选物的表面性质和稳定气泡泡沫,它直接影响着浮选分离的成败。
(气浮分离法的可用两种作用机理来解释:吸附机理捕集剂在气液相界面是定向排列的,分子中的非极性端朝向气泡,带电荷的极性端朝向水溶液,通过静电引力或络合作用与待富集离子缔合或络合,随后气泡将吸附的离子缔合物或络合物输送到液面,形成浮渣或进入有机相。
如离子浮选法。
粘附机理被测离子和捕集剂也可以在溶液中缔合或络合成沉淀,而后粘附在气泡上。
这个粘附作用取决于沉淀的润湿性,由于疏水的沉淀微粒表面与水的亲和力很弱,不能形成稳定的水化膜。
当微粒与气泡碰按时,很容易排开水分子,使其附着于气泡上而被浮选。
如沉淀浮选法。
)根据作用的机理不同气浮分离法可分为:沉淀浮选法、离子浮选法、溶剂浮选法。
1.沉淀浮选法若待分离离子是亲水的,它们很难吸附在气泡上而被浮选分离。
加入捕集剂,使待分离离子由亲水性变成疏水性,便可附在气泡上分离出来。
在含有待分离离子的溶液中,加入一种沉淀剂(称为捕集剂),使之生成共沉淀或胶体,然后加入与沉淀或胶体带相反电荷的表面活性剂。
通入气泡后,它们粘附在气泡上浮升至液面与母液分离,这种分离方法称为沉淀浮选。
根据所加捕集沉淀剂的种类不同沉淀浮选法分为两类:氢氧化物共沉淀浮选法和有机试剂共沉淀浮选法。
氢氧化物共沉淀浮选法常以Fe(Ⅲ)、Al(Ⅲ)等氢氧化物作沉淀载体,形成共沉淀后进行浮选。
有机试剂共沉淀浮选法常用的有机载体有:双硫腙、1-亚硝基2-萘酚等。
例水中痕量Cu、Ni、Pb的AAS测定取250m水样于烧杯,加10 mg / ml AlCl33 ml,加1mg / ml油酸钠(顺式-9-十八烯酸纳),搅拌,再用1 mol / LNH4OH调pH 9.5, 形成Al(OH) 3共沉淀, 继续搅拌15 min。
另取一浮选槽,加入少量H2O, 调好气流,观察气泡大小合适,倒入上述沉淀液,用25 ml 0.1 mol / L NH4OH洗涤烧杯并转入浮选槽。
调整气流40 -60 ml / min浮选5 min,让上层形成稳定的泡沫层。
关气,抽滤除去下层母液,往泡沫层加20 ml EtOH消泡,再用50 ml 0.1mol / L NH4OH洗涤沉淀,分别抽滤除尽乙醇和氨水。
沉淀加4 ml 2 mol / L HNO3片刻,溶解后收集于10 ml容量瓶,用4 ml 2 mol / L HNO3洗涤小烧杯,再2 mol / L HNO3定容,AAS测定。
例如将氢氧化物沉淀进行气浮,因为氢氧化物多为带电荷的胶体沉淀,此时加入带相反电荷的表面活性剂,即可将其气浮分离。
如待分离离子的浓度较小,可以有目的地加入一种载体元素。
如Fe3+等离子,然后加入沉淀剂生成沉淀并吸附痕量待分离组分,再加入带相反电荷的表面活性剂进行气浮分离。
经典的沉淀分离中,使用过滤和离心分离沉淀、费时费事。
与其相比,沉淀浮选法简便快速得多,特别适用于从大体积极稀溶液中富集痕量元素。
两者的不同之处在于:形成共沉淀之后,浮选法加入与沉淀表面带相反电荷的表面活性剂,使表面活性剂离子的亲水基团在沉淀表面定向聚集而使沉淀憎水化。
2.离子浮选法在含有待分离离子的溶液中,加入带相反电荷的某种表面活性剂,使之形成疏水性物质。
通入气泡流,表面活性剂就在气—液界面上定向排列。