下载文档原格式
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。
2.必须使废水中的污染物质能形成悬浮状态。
3.必须使气泡与悬浮物质产生粘附作用。
它利用离子与表面活性剂形成的复合物或有机化合物，由于具有较低的界面张力和较强的疏水性而优先吸附于上升气泡的气-液界面上或通过扩散而进入气
泡内，随着气泡的上升而被带入处于水相上层静止的一薄层难挥发性有机捕收溶剂中，从而达到与水相分离的目的。溶剂气浮分离法的优点是设备比较简单，可以连续进行，而且在低浓度下分离特别有效，因此就特别适用于溶液中低浓度组分的回收。
气浮过程：
第一阶段——气泡产生
在气浮过程中需要形成大量细微而均匀的气泡作为载体：
（1）气泡量越多，分散度越高，它与有机物粘附的机会也越多。
（2）气泡应有一定的稳定性，但过于稳定的泡沫也难以运送和脱水，因而稳定时间以数分钟为宜。
（3）空气从水中析出的过程：①气泡核的形成过程；②气泡的增长过程。第一个步骤起决定性作用，能否形成稳定的气泡取决于废水的表面张力。表面张力越小，越容易形成稳定的气泡，气泡直径也越小。
第二阶段——有机物与气泡附着
实现气浮分离过程的必要条件是使有机物能粘附在气泡上。
当废水中有气泡存在时，并非所有的有机物都能粘附上去，它们是否与气泡粘附取决于水对该有机物的表面性质（即有机物的疏水性）
一般规律：疏水性颗粒易与气泡粘附，而亲水性颗粒难以与气泡粘附。
①气浮法只适宜于除去水中的疏水性颗粒；②对于亲水性物质，就必须投加
合适的药剂，改变颗粒的表面性质，同样可用气浮法分离。③对于颗粒很细小的微粒，直接用气浮法效果较差，可投加混凝剂以提高其气浮效果
第三阶段——上浮分离
主要由气浮池来实现
污水处理中采用的气浮法，按水中气泡产生的方法可以分为：
溶气气浮法（真空溶气气浮、加压溶气气浮）
该法是气体在一定压力下使空气溶解于水并达到饱和状态，然后骤然减压释放，这是溶解的空气便以微小的气泡从水中析出并进行气浮。
特点：气泡直径约为20—100μm；可人为控制气泡与废水的接触时间
布气气浮法（水泵吸水管吸入空气气浮、射流气浮、扩扩散曝气气浮、叶轮气浮）
电解气浮法
缺点：电耗较高，电极板易结垢，操作管理复杂
气浮效果的好坏取决于：水中空气的溶解量、水中空气的饱和度、气泡的分散程度、气泡的稳定性
仪器与试剂：
简易的鼓气装置：气瓶、漏斗、布气板、压力泵等
各种有机溶剂
气浮药剂（1）捕获剂（2）气泡剂（3）调整剂：抑制剂、活化剂、介质调整剂
实验步骤：
1.组装鼓气装置。根据水中气泡产生的方法可以采取直接鼓气、布气板鼓气、
加压鼓气、电解鼓气等方式，分别实验几种鼓起方式产生的气泡大小、气泡多少及气泡的稳定性。
直接鼓气——由漏斗、气瓶组成简易装置进行试验
布气板鼓气：布气板、气瓶
加压鼓气——压力泵
真空鼓气——真空泵
电解鼓气——电解装置
2.选取不同的有机溶剂作为捕获剂，分别鼓入废水中。观察气泡的稳定性并通
过检验泡沫中提取的有机物的量（或废水中剩余的有机物的量）来检验分离效率。如效率不高，可将两种或以上的有机试剂按一定比例混合，在进行检验。直到找出一种分离效率较高的组合为止。达到只使用一种捕获剂提取出废水中绝大多数可回收的有机溶剂的目的。
PS:在溶剂气浮分离过程中，气浮溶剂对气-液界面上和气泡中的有机物进行捕集，所以对气浮溶剂的要求较高：
1．有机溶剂在水中的溶解度必须小，以减少溶剂对水相的二次污染；
2．有机溶剂的挥发度要小，以减少由于溶剂向大气挥发而造成的损失；
3．溶剂与被气浮溶质的互溶度要高以提高捕收效率；
4．沸点适中，宜于后处理过程。
3.调节溶液的酸度、表面活性剂浓度、气泡大小及流速、气体通入时间等因素，
找出分离的最合适条件。
