气浮基本原理

气浮基本原理

1、基本概念

往水中通入空气，产生高度分散的微小气泡，（有时还需要投加混凝剂或浮选剂），使水中的悬浮物与空气泡粘附在一起，靠气泡的浮力（视密度<1）一起上浮到水面，形成浮渣而加以去除，实现固液或液液分离的过程。

2、实现气浮分离的必要条件

①必须向水中提供足够数量的微细气泡（气泡理想尺寸为15～30μm）；

②必须使悬浮物呈悬浮状态；

③必须使气泡与悬浮物产生粘附作用，从而附着于气泡上浮升。

3、悬浮颗粒与气泡粘附的原理

水中悬浮固体颗粒能否与气泡粘附主要取决于颗粒表面的性质。颗粒表面易被水湿润，该颗粒属亲水性；如不易被水湿润，属疏水性。亲水性与疏水性可用气、液、固三相接触时形成的接触角大小来解释。在气、液、固三相接触时，固、液界面张力线和气、液张力线之间的夹角称为湿润接触角以θ表示。为了便于讨论，液、气、固体颗粒三相分别用1，2，3表示。如图所示，如θ<90ο为亲水性颗粒，不易与气泡粘附，θ>90ο为疏水性颗粒，易于与气泡粘附。

在气、液、固相接触时，三个界面张力总是平衡的。以σ表示界面张力，有：

σ1.3=σ1.2cos(180 ْ－θ)+ σ2.3

式中：σ1.3——液、固界面张力；

σ1.2——液、气界面张力；

σ2.3——气、固界面张力；

θ——接触角。

水中气泡与颗粒粘附之前单位界面面积上的界面能为W1=σ1.3十σ1.2，而粘附后则减为W2=σ2.3，界面能减少的数值为：ΔW＝W1一W2＝σ1.3 十σ1.2 一σ2.3

得；ΔW＝σ1.2(1-cosθ)

当θ→0 ْ，即颗粒完全被水湿润，cosθ→l，ΔW→0，颗粒不与气泡粘附，就不宜用气浮法处理；

当θ→180 ，颗粒完全不被水湿润，cosθ→-1，ΔW→2σ1.2，颗粒易于与气泡粘附，宜于气浮法处理；

此外如σ1.2很小，ΔW亦小，也不利于气泡与颗粒的粘附。

4、投加化学药剂对气浮效果的促进作用

(1)投加表面活性剂维持泡沫的稳定性

(2)利用混凝剂脱稳

以油的颗粒为例，表面活性物质的非极性端吸附于油粒上，极性端则伸向水中，极性端在水中电离，使油粒被包围了一层负电荷，产生了双电层现象，增大了ζ-电位，不仅阻碍油粒兼并，也影响抽粒与气泡粘附。为此在气浮之前，宜将乳化稳定体系脱稳、破乳。

(3)投加浮选剂改变颗粒表面性质