rabota4

4.Флотационное выделение эмульгированных масел
Общие сведения
Выделение
эмульгированных
органических
веществ
(масел,
жиров,
нефтепродуктов, латексов и др.) из сточных вод представляет собой часто
встречающуюся и довольно сложную задачу. Эмульсиями называются дисперсные
системы, состоящие из двух или более жидких взаимонерастворимых фаз, т.е.
отличающихся своей полярностью. Если одна из жидкостей вода, то другая
неполярная или малополярная жидкость, называемая в общем случае - «масло».
Существует два основных типа эмульсий: дисперсия масла (любой неполярной
жидкости) в воде, (м/в) и дисперсия воды в масле (в/м). Эмульсии первого типа
называются прямыми, а второго - обратными. В зависимости от концентрации
дисперсной фазы (С) эмульсии подразделяют на три класса: разбавленные
(С<0,1%), концентрированные (С<74%) и высококонцентрированные. (С> 74%).
Устойчивость эмульсий обусловливается величиной частиц, температурой,
наличием эмульгатора. Большинство эмульсий являются микрогетерогенными
910-5 – 10-3 см, термодинамически неустойчивыми системами. При длительном
хранении таких эмульсий в них происходит слипание, а затем и слияние капель
(коалесценция). Если ПАВ лучше растворяется в воде, чем в масле, то образуется
прямая эмульсия масло в воде, если растворимость его лучше в масле – обратная
эмульсия: вода в масле.
Методы механической очистки сточных вод от эмульсий позволяют выделить
частицы крупнее 10 – 50 мкм. Эти методы малоэффективны (отстаивание),
малоэкономичны (центрифугирование). Значительно больший эффект дают
электрохимические и физикохимические методы, такие как фильтрация через
гидрофобные осадки, электрокоагуляция, флотация.
Суть флотационного метода состоит в том, что при создании в объеме раствора
развитой границы раздела фаз жидкость-газ (при диспергировании пузырьков
воздуха), масляные частицы закрепляются на пузырьках и выносятся на
поверхность раствора. Механизм этого закрепления может быть различен и
зависит от целого ряда факторов, например, дисперсности пузырьков воздуха и
масляных частиц и т. д.
При прилипании грубодисперсных частиц масла к пузырьку воздуха
образуется трехфазный периметр смачивания (соприкосновение фаз: масло - водавоздух), характеризуемый краевым углом смачивания. При краевых углах
смачивания, близких к нулю, т.е. для частиц, хорошо смачиваемых водой,
величина флотируемости практически равна нулю. Для частиц, плохо
смачиваемых водой, краевой угол смачивания стремится к 180°, а величина
флотируемости к максимуму.
Прямые эмульсии, стабилизированные ионогенными эмульгаторами, можно
разрушить: добавлением электролитов с поливалентными ионами, нейтрализацией
другим эмульгатором, способствующим образованию эмульсий обратного типа,
добавкой вещества, обладающего большими поверхностно-активными свойствами,
чем эмульгатор, которое само не образует прочных пленок, нагреванием эмульсии,
центрифугированием, фильтрованием через пористые материалы, смачиваемые
дисперсионной средой, но не смачиваемые веществом дисперсной фазы и др.
Для
улучшения
показателей
флотации
часто
используют ПАВ,
называемые флотореагентами - это реагенты – собиратели, реагенты вспениватели и др. Реагенты - собиратели, избирательно адсорбируясь на
поверхности
частиц,
покрывают
их
гидрофобной
пленкой,
понижают
смачиваемость, после чего эти частицы прилипают к пузырькам воздуха и выносятся
ими наверх. В качестве собирателей применяют анионоактивные и катионоактивные
ПАВ.
На эффект флотации значительное влияние оказывает размер и количество
пузырьков воздуха, распределенных в воде. Эффективная флотация требует
возможно более тонкого диспергирования воздуха. Флотационная обработка
воды вызывает также окисление ряда токсичных веществ или их отдувку.
Благодаря этому общий санитарно-гигиенический эффект очистки сточных вод
во флотаторах высокий.
Реактивы и средства измерения
1.Эмульсия ПВА, 0,1 г/л
2.Водный раствор NaOH, 0,1 н
3.Водный раствор ПАВ, 0,1 г/л
4.Магнитная мешалка
5.Фотоэлектроколориметр
Ход работы
1 . Построение калибровочного графика.
График построить в координатах концентрация масла - оптическая плотность
Концентрация масла (100, 75, 50, 25,10 мг/л) меняется путем соответствующего
разбавления исходной эмульсии с содержанием ПВА- 100 мг/л. Оптическую
плотность определяют на фотоэлектроколориметре: кювета=50мм, λ=З64нм.
2. Изучение влияния концентрации ПАВ на степень разрушения эмульсии
В пять стаканов на 150 мл налить по 100 мл исследуемой эмульсии и добавить
необходимое количество раствора ПАВ (с=0,1 г/л) – 2, 4, 6, 8, 10 мл.
Содержимое каждого стакана перемешать на магнитной мешалке (1 мин.),
провести флотационную обработку эмульсии на лабораторной установке в течение 3
минут, отобрать пробу в кювету, (не прекращая флотацию) и определить
остаточное содержание масла с помощью калибровочного графика. Вычислить
степень извлечения масла: А = [ (Cисх-Cост)/Cисх]*100%.
3. Изучение влияния рН
Аналогично первой задаче необходимо взять пять стаканов, налить в них по 100
мл эмульсии, добавить оптимальное количество ПАВ (установленное по результатам
первого опыта) и создать рН соответственно: 2, 3, 5,7, 9. После флотационной
обработки определить остаточное содержание масла и степень извлечения масла от рН
среды. Все результаты представить в виде табличных данных и графических
зависимостей.
Вопросы для коллоквиума
1. Дать определение эмульсии, классификации эмульсий.
2. Охарактеризовать устойчивость эмульсий, назвать факторы, ее определяющие.
3. Пояснить суть и механизм флотационного разрушения эмульсий, функции ПАВ.