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氣浮的基本原理

1.帶氣絮粒的上浮和氣浮表面負(fù)荷的關(guān)系

粘附氣泡的絮粒在水中上浮時(shí),在宏觀上將受到重力G浮力F等外力的影響。帶氣絮粒上浮時(shí)的速度由牛頓第二定律可導(dǎo)出,上浮速度取決于水和帶氣絮粒的密度差,帶氣絮粒的直徑(或特征直徑)以及水的溫度、流態(tài)。如果帶帶氣絮粒中氣泡所占比例越大則帶氣絮粒的密度就越小;而其特征直徑則相應(yīng)增大,兩者的這種變化可使上浮速度大大提高。

然而實(shí)際水流中;帶氣絮粒大小不一,而引起的阻力也不斷變化,同時(shí)在氣浮中外力還發(fā)生變化,從而氣泡形成體和上浮速度也在不斷變化。具體上浮速度可按照實(shí)驗(yàn)測定。 根據(jù)測定的上浮速度值可以確定氣浮的表面負(fù)荷。而上浮速度的確定須根據(jù)出水的要求確定









水中氣泡的形成及其特性

形成氣泡的大小和強(qiáng)度取決于空氣釋放時(shí)各種用途條件和水的表面張力大小。(表面張力是大小相等方向相反,分別作用在表面層相互接觸部分的一對力,它的作用方向總是與液面相切。)

(1)氣泡半徑越小,泡內(nèi)所受附加壓強(qiáng)越大,泡內(nèi)空氣分子對氣泡膜的碰撞機(jī)率也越多、越劇烈。因此要獲得穩(wěn)定的微細(xì)泡,氣泡膜強(qiáng)度要保證。

(2)氣泡小,浮速快,對水體的擾動(dòng)小,不會(huì)撞碎絮粒。并且可增大氣泡和絮粒碰撞機(jī)率。但并非氣泡越細(xì)越好,氣泡過細(xì)影響上浮速度,因而氣浮池的大小和工程造價(jià)。此外投加一定量的表面活性劑,可有效降低水的表面張力系數(shù),加強(qiáng)氣泡膜牢度,r也變小。

(3)向水中投加高溶解性無機(jī)鹽,可使氣泡膜牢度削弱,而使氣泡容易或并大。



表面活性劑和混凝劑在氣浮分離中的作用和影響

(1)表面活性物質(zhì)影響

如水中缺少表面活性物質(zhì)時(shí),小氣泡總有突破泡壁與大泡并合的趨勢,從而破壞氣浮體穩(wěn)定。此時(shí)就需要向水中投加起泡劑,以保證氣浮操作中氣泡的穩(wěn)定。所謂起泡劑,大多數(shù)是由極性一非極性分子組成的表面活性劑,表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)符號一般用0表示,圓頭端表示極性基,易溶于水,伸向水中(因?yàn)樗菑?qiáng)極性分子);尾端表示非極性基,為疏水基,伸人氣泡。由于同號電荷的相斥作用,從而防止氣泡的兼并和破滅,增強(qiáng)了泡沫穩(wěn)定性,因而多數(shù)表面活性劑也是起泡劑。

對有機(jī)污染物含量不多的廢水進(jìn)浮法處理時(shí),氣泡的分散度和泡沫的穩(wěn)定性可能時(shí)是必須的(例如飲用水的氣浮過濾)。但是當(dāng)其濃度超過一定限度后由于表面活性物質(zhì)增多,使水的表面張力減小,水中污染粒子嚴(yán)重乳化,表面電位,此時(shí)水中含有與污染粒子相同荷電性的表面活性物的作用則轉(zhuǎn)向反面,這時(shí)盡管起泡現(xiàn)象強(qiáng)烈,泡沫形成穩(wěn)定;但氣一粒粘附不好,氣浮效果變低。因此,如何掌握好水中表面活性物質(zhì)的含量,便成為氣浮處理需要探討的重要課題之一。





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