Пав – реагенты-собиратели,адсорбируясь на частицах, понижают их смачиваемость, т.е. Делают ихгидрофобными. В качестве реагентов-собирателей используют: масла, жирныекислоты и их соли, амины и др. Повышения гидрофобности частиц можно достичь исорбцией молекул растворенных газов на их поверхности.
Эффект разделения флотацией зависит от размера и количества пузырьковвоздуха. По некоторым данным оптимальный размер пузырьков =15-30 мкм. При этомнеобходима высокая степень насыщения воды пузырьками, или большоегазосодержание. Удельный расход воздуха снижается с повышением концентрациипримесей, так как увеличивается вероятность столкновения и прилипания. Большоезначение имеет стабилизация размеров пузырьков в процессе флотации. Для этойцели вводят различные пенообразователи, которые уменьшают поверхностную энергиюраздела фаз. Некоторые из этих веществ обладают собирательными ипенообразующими свойствами.
Вес частиц не должен превышать силы прилипания ее к пузырьку и подъемнойсилы пузырьков. Размер частиц, которые хорошо флотируются, зависит от плотностиматериала и =0,2-1,5 мм.
Различают следующие способы флотационной обработки сточных вод: свыделением воздуха из растворов; с механическим диспергированием воздуха; сподачей воздуха через пористые материалы, электрофлотацию и химическуюфлотацию. [7]
Электрохимические методы очистки сточных вод.
Электохимические методы имеют ряд преимуществ перед химическимиспособами: 1) упрощение технологической схемы и эксплуатации технологическихустановок, легкая автоматизация их работы, уменьшение производственныхплощадей, необходимых для размещения очистных сооружений; 2) возможностьобработки сточных вод без предварительного разбавления; 3) снижениесолесодержания стоков и уменьшение количества осадков при обработке [10].
Из электрохимических методов очистки сточных вод гальваническогопроизводства наибольшее распространение получил электрокоагуляционный метод,применяемый для очистки от взвешенных частиц и коллоидно-дисперсных систем,ионов цветных металлов, и особенно хрома. В процессе электрокоагуляциипроисходит растворение аллюминевых или железных анодов, сопровождающеесяподщелачиванием раствора, приводящим к образованию оксидов металлов, при этомгидроксиды железа и аллюминия выступают в качестве коагулянтов. Методэлектрокоагуляции имеет ряд достоинств: компактность установки, отсутствиенеобходимости в реагентах – восстановителях и осадителях, простота обслуживанияи универсальность[11]. Сдерживающим фактором в его развитии является большойрасход металла и электроэнергии.
Наряду с электрокоагуляцией, широкое распространение получилэлектрофлотокоагуляционный метод очистки сточных вод, который сочетает два метода– электрокоагуляционную обработку и электрофлотацию полученных гидроксидовметаллов. Данный процесс может быть осуществлен в одном электролизере: прирастворении анода происходит образование коагулянта, а на катоде выделяютсявысокодисперсные пузырьки водорода, обеспечивающие флотацию продуктовкоагуляции [12].
Среди электрохимических методов особое место занимает электрофлотация –физико-химический процесс, сочетающий в себе такие электрохимические методы,как электродиализ, электрофорез, электрохимическое окисление-восстановлене.Являясь по своей физической сущности электрохимическим и гидромеханическимпроцессом, электрофлотация выгодно отличается от традиционных методов благодарявысокой эффективности и простоте аппаратурно-технологического процесса [13,14].Например, процесс разделения ускоряется по сравнению с методом отстаивания в5-10раз [15].
Электрохимические методы являются достаточно эффективными длявосстановления шестивалентного хрома. Установлено, что электрохимический методприменим лишь в том случае, если электролит содержит в качестве активатора неменее 1% ионов хлора, так как при отсутствии его железные аноды пассивируются иэлектрохимическое восстановление не происходит [16]. Для предприятий, сточныеводы которых содержат ионы тяжелых металлов и расход этих вод составляет 5-50м3в сутки, использование электрохимических методов очистки экономически выгоднеепо сравнению с реагентными. Применение электрохимических методов, в том числеэлектрохимическое регулирование рН, в отличие от реагентных методов, позволяетбез дополнительного обессоливания очищенной воды создать замкнутую схемуводопользования.[12, 15, 20]
ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИЯ.
В этом процессе очистка сточных вод от взвешенных частиц проходит припомощи пузырьков газа, образующихся при электролизе воды. На аноде возникаютпузырьки кислорода, а на катоде – водорода. Поднимаясь в сточной воде, этипузырьки флотируют взвешенные частицы.
При использовании растворимых электродов происходит образование хлопьевкоагулянтов и пузырьков газа, что способствует более эффективной флотации.
Основную роль при электрофлотации играют пузырьки, образующиеся накатоде. Размер пузырьков водорода значительно меньше, чем при других методахфлотации. Он зависит от краевого угла смачивания и кривизны поверхностиэлектродов. Диаметр пузырьков меняется от 20 до 100 мкм. Мелкие пузырькиобладают большей растворимостью, чем крупные. Из пересыщенных растворовмельчайшие пузырьки выделяются на поверхности частичек загрязнений и тем самымспособствует эффекту флотации.
Следовательно, при электрофлотации извлечение загрязнений происходит врезультате прилипания к частицам подымающихся в воде пузырьков, а такжеобразования на поверхности частичек пузырьков из пересыщенного раствора. Дляполучения пузырьков требуемого размера необходим правильный подбор материала,диаметра проволоки катода и плотности тока. Оптимальное значение плотности тока200-260 А/м2, величина газосодержания – около 0,1%.
Принебольших объемах сточных вод (10-15 м3/ч) электрофлотационныеустановки могут быть однокамерные, при больших – следует применять двухкамерныеустановки, которые могут быть горизонтальными или вертикальными. Они состоят изэлектродного отделения и отстойной части. [15]
электрофлотационныйметод извлечения ионов металлов из стоков гальванопроизводств.
Большинство используемых методов для обезвреживания сточныхвод основано на превращении вредных веществ в безвредные, но не на утилизацию.Метод, применяемый на предприятиях в целях очистки сточных и промывных вод,позволяющий эффективно извлекать ионы тяжелых металлов в виде гидроксидов иоксидов является электрофлотацией с нерастворимыми анодами.
Высокая эффективность электрофлотационного процесса посравнению с обычными методами флотации объясняется малыми размерами пузырьков,радиус которых составляет 5,30 мкм. Большое значение играет так же значительныйзаряд поверхности пузырьков, затрудняющий коагуляцию.
ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ
В электрофлотационных установках для проведения процесса флотациииспользуют газообразные продукты — водород и кислород, выделяющиеся наэлектродах при электролизе обрабатываемой воды. На катоде происходитразряд молекул воды с образованием водорода:
2Н2О + 2е → Н2 + 2НО-
На аноде процесс окисления сопровождается выделением кислорода:
2Н2О → О2 + 4Н++ 4е
Размер пузырьков газа определяется природой и формой электродов, а такжеусловиями проведения электролиза (плотностью тока, температурой и др.).Принципиально электролиз позволяет получить заранее заданное распределениепузырьков газа по размерам. Электролитическое диспергирование газа обеспечиваеттакже получение наиболее высокодисперсной газовой фазы, что позволяетиспользовать электрофлотаторы для очистки воды от устойчивых коллоидныхзагрязнителей.
Электрофлотационные установки разделяют по направлению движения воды ифлотирующих газов в них на противоточные и прямоточные с горизонтальным иливертикальным расположением электродов. Электрофлотационные аппараты имеют однуили несколько камер. Многокамерный электрофлотатор состоит обычно из успокоителя,электродных камер и флотоотстойника. Сточная вода поступает в приемную камеру,отделенную от основной части перегородкой. Электродный блок представляет собойнабор катодов и анодов. Проходя через электроды, вода насыщается газообразнымипродуктами реакции, что приводит к всплыванию частиц.
Электроды выполняют в виде пластин, однако чаще применяют их в видепроволочной сетки из меди или нержавеющей стали. Размер пузырьков газа,покидающих электроды, зависит от величины краевого угла смачивания и кривизныповерхности электродов, поэтому, изменяя диаметр проволоки, удаетсярегулировать дисперсность газовой фазы. Оптимального распределения по размерамгазовых пузырьков, а также газонаполнения достигают варьированием плотноститока на электродах.
При горизонтальном расположении электродов во флотационной камере на нихмогут оседать твердые частицы, которые нарушают нормальную работу аппарата.Имеются конструкции, позволяющие избавиться от указанного недостатка. Например,электрофлотатор, в котором аноды выполнены в форме трехгранных призм,расположенных в шахматном порядке на дне аппарата. Катоды представляют собойотдельные проволочные сетки, изогнутые под углом и расположенные над анодамипараллельно граням.
Очищаемая вода поступает в приемную камеру 7, откуда переливается вофлотационную камеру, в которой насыщается пузырьками газа. Пузырьки газафлотируют загрязняющие компоненты на поверхность, где частицы скапливаются ввиде пены, которая удаляется по наклонному желобу. Внутри желобапроходит трубопровод с горячей водой. Пенообразная масса в результате нагревачастиц гаснет и стекает в сборник. Освобожденная от взвешенных частиц водапереливается в камеру и удаляется из аппарата. Частицы, которые тяжелее воды,опускаются вниз и выводятся через штуцер.