RU2048446C1 - Method for flotation purification of solutions from dispersed particles - Google Patents
Method for flotation purification of solutions from dispersed particles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2048446C1 RU2048446C1 SU4939109A RU2048446C1 RU 2048446 C1 RU2048446 C1 RU 2048446C1 SU 4939109 A SU4939109 A SU 4939109A RU 2048446 C1 RU2048446 C1 RU 2048446C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- particles
- surfactant
- air
- solution
- bubble
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам очистки растворов от дисперсных частиц и металлсодержащих ионов и может быть использовано на предприятиях химической промышленности, цветной и черной металлургии. The invention relates to methods for cleaning solutions from dispersed particles and metal-containing ions and can be used in enterprises of the chemical industry, non-ferrous and ferrous metallurgy.
Известен способ флотационного извлечения частиц полезных ископаемых, включающий аэрацию пульпы ионизированным воздухом [1]
Основными недостатками способа являются введение в раствор поверхностно-активного вещества (ПАВ), которое остается в нем после удаления частиц; не достаточно высокая эффективность извлечения частиц за счет электростатического поля пузырьков вследствие высокой электропроводности водных растворов.A known method of flotation extraction of mineral particles, including aeration of the pulp with ionized air [1]
The main disadvantages of the method are the introduction into the solution of a surface-active substance (surfactant), which remains in it after removal of particles; not sufficiently high efficiency of particle extraction due to the electrostatic field of bubbles due to the high electrical conductivity of aqueous solutions.
Наиболее близким является способ флотационного разделения, включающий предварительную ионизацию воздуха с получением ионов с одноименными зарядами, введение ионизированного воздуха во флотационную камеру с дисперсной жидкостью, подачу на корпус флотационной камеры напряжения того же знака, что и знак получаемых ионов, удаление продуктов разделения [2]
Недостатками способа является невысокая степень очистки, и невысокая скорость процесса очистки раствора. При подаче на корпус флотационной машины напряжения того же знака, что и знак получаемых ионов, дисперсная жидкость (частицы и пузырьки) принимает одинаковый потенциал. При этом электростатическая сила между пузырьком с ионами воздуха и извлекаемой частицей уменьшается, одновременно уменьшается и сила отталкивания между одноименно заряженными пузырьками, что способствует их сближению, а значит слиянию, т.е. укрупнению. Кроме того, эффективность процесса извлечения частиц из жидкости определяется как результат их соударения (этому способствует электрическое поле) и закрепления частиц на поверхности пузырька (для этого во флотируемый раствор вводят ПАВ, которое снижает величину поверхностного натяжения на границе раствор воздух и гидрофобизирует поверхность частиц). Поэтому к недостаткам способа следует отнести избыточное содержание в растворе после флотации ПАВ, которое вводится с целью увеличения степени извлечения частиц.The closest is the flotation separation method, including preliminary ionization of air to produce ions with the same charges, introducing ionized air into the flotation chamber with dispersed liquid, applying voltage of the same sign to the flotation chamber body as the sign of the resulting ions, removing separation products [2]
The disadvantages of the method is the low degree of purification, and the low speed of the cleaning process of the solution. When voltage is applied to the flotation machine body of the same sign as the sign of the resulting ions, the dispersed liquid (particles and bubbles) takes the same potential. In this case, the electrostatic force between the bubble with air ions and the extracted particle decreases, while the repulsive force between the same charged bubbles decreases, which contributes to their rapprochement, and therefore to merge, i.e. enlargement. In addition, the efficiency of the process of extracting particles from a liquid is determined as the result of their collision (this is facilitated by an electric field) and particles are fixed on the surface of the bubble (for this, surfactants are introduced into the floated solution, which reduces the surface tension at the interface between the air and hydrophobizes the particle surface). Therefore, the disadvantages of the method include the excessive content in the solution after flotation of surfactants, which is introduced in order to increase the degree of particle extraction.
Цель изобретения повышение степени очистки и ускорение процесса извлечения частиц. The purpose of the invention is to increase the degree of purification and accelerate the process of particle extraction.
Это достигается тем, что при способе флотационной очистки растворов от дисперсных частиц, включающем ионизацию воздуха с получением ионов с одноименными зарядами, последующее введение ионизированного воздуха во флотационную камеру с дисперсным раствором, удаление продуктов разделения, перед ионизацией воздух предварительно смешивают с частицами ПАВ и затем полученную смесь подвергают ионизации. This is achieved by the fact that with the method of flotation purification of solutions from dispersed particles, including ionization of air to produce ions with the same charges, the subsequent introduction of ionized air into a flotation chamber with a dispersed solution, removal of separation products, air is pre-mixed with surfactant particles before ionization and then the resulting the mixture is ionized.
В качестве ПАВ используют ионогенные (анионные, катионные и амфолитные), растворимые в очищаемом растворе поверхностно-активные вещества. As surfactants, ionic (anionic, cationic and ampholytic) surfactants are used that are soluble in the solution being cleaned.
Воздух до процесса ионизации смешивают с высокодисперсными частицами ПАВ. Затем полученную смесь подвергают ионизации в поле коронного разряда. Пузырек при его формировании наполняют ионами воздуха и заряженными частицами. В результате изменяется величина естественного заряда пузырька, который возникает вследствие отклонения от электронейтральности двойного электрического слоя на границе раздела поверхность пузырька раствор. На величину и знак естественного заряда оказывает существенное влияние типа ПАВ и его концентрация на границе пузырек раствор. В зависимости от знака заряда извлекаемой частицы пузырек наполняют униполярно ионизированной смесью воздуха и частиц ПАВ, которая изменяет естественный заряд пузырька. Величину заряда пузырька определяют по уравнению
q qест± 
R радиус пузырька;
ρ- объемная плотность заряда ионизированной смеси.The air before the ionization process is mixed with highly dispersed surfactant particles. Then the resulting mixture is subjected to ionization in the field of corona discharge. During its formation, the bubble is filled with air ions and charged particles. As a result, the value of the natural bubble charge changes, which arises as a result of a deviation from the electroneutrality of the double electric layer at the interface between the solution bubble surface. The magnitude and sign of the natural charge is significantly affected by the type of surfactant and its concentration at the boundary of the solution bubble. Depending on the sign of the charge of the extracted particle, the bubble is filled with a unipolarly ionized mixture of air and surfactant particles, which changes the natural charge of the bubble. The value of the charge of the bubble is determined by the equation
qq eats ±
R is the radius of the bubble;
ρ is the volume charge density of the ionized mixture.
Знак заряда пузырька выбирают противоположным знаку заряда частицы. The sign of the charge of the bubble is chosen opposite to the sign of the charge of the particle.
Полость пузырька заполняет введенная униполярно ионизированная смесь и за счет электростатических сил притяжения и конвективного движения частично оседает на внутреннюю поверхность пузырька. Если раствор обладает большим электрическим сопротивлением, то заряды накапливаются на границе раздела пузырек раствор и радиус действия электростатического поля с течением времени практически не изменяется. В случае электропроводных растворов заряды на поверхности не накапливаются, осевшие частицы ПАВ разряжаются и растворяются, нейтральные молекулы ПАВ остаются на поверхности и влияют на его естественный заряд в зависимости от их типа и концентрации. Образовавшийся слой (ионогенных и дипольных) молекул ПАВ на границе пузырек раствор и оставшийся объемный заряд в пузырьках способствуют повышению эффективности соударения частицы с пузырьком за счет искусственно созданного электростатического поля и повышают эффективность захвата поверхностью пузырька частиц за счет снижения поверхностного натяжения пузырька. The cavity of the bubble is filled by the introduced unipolarly ionized mixture and, due to electrostatic forces of attraction and convective motion, partially settles on the inner surface of the bubble. If the solution has a large electrical resistance, then the charges accumulate at the interface of the bubble solution and the radius of the electrostatic field practically does not change over time. In the case of electrically conductive solutions, charges on the surface do not accumulate, settled surfactant particles are discharged and dissolved, neutral surfactant molecules remain on the surface and affect its natural charge depending on their type and concentration. The resulting layer of (ionic and dipole) surfactant molecules at the boundary of the bubble solution and the remaining space charge in the bubbles increase the efficiency of collision of the particle with the bubble due to the artificially created electrostatic field and increase the efficiency of capture of the particle surface by the bubble by reducing the surface tension of the bubble.
Таким образом, искусственное увеличение заряда пузырька и оседание частиц ПАВ на поверхность пузырька с последующим образованием слоя из молекул ПАВ на границе пузырек раствор способствует увеличению электростатического поля вне пузырька. Это приводит к росту эффективного радиуса пузырька, что уменьшает продолжительность флотации и увеличивает степень флотационной очистки растворов от частиц. Thus, the artificial increase in the charge of the bubble and the deposition of surfactant particles on the surface of the bubble, followed by the formation of a layer of surfactant molecules at the boundary of the bubble, the solution increases the electrostatic field outside the bubble. This leads to an increase in the effective radius of the bubble, which reduces the duration of flotation and increases the degree of flotation purification of solutions from particles.
В качестве ПАВ используют ионогенные (катионные и анионные), а также амфолитные вещества, хорошо растворимые в очищаемом растворе. Это связано с тем, что частицы ПАВ, оседая на поверхность пузырек раствор, должны раствориться, диссоциировать на ионизированные молекулы ПАВ. Наличие последнего процесса способствует повышению степени очистки и ускорению флотации частиц. As surfactants, ionic (cationic and anionic), as well as ampholytic substances that are readily soluble in the solution being purified, are used. This is due to the fact that the surfactant particles, settling the solution onto the surface of the bubble, must dissolve, dissociate into ionized surfactant molecules. The presence of the latter process improves the degree of purification and accelerates the flotation of particles.
Смешивание воздуха с частицами ПАВ осуществляют из оптимального условия заполнения поверхностного слоя пузырек раствор молекулами ПАВ, т.е. из условия образования мономолекулярного слоя. Такое соотношение воздуха и частиц ПАВ зависит от типа ПАВ, эффективности осаждения частиц на внутреннюю поверхность пузырька, размера частиц и степени их растворимости в очищаемом растворе. Air is mixed with surfactant particles from the optimal conditions for filling the surface layer of a bubble solution with surfactant molecules, i.e. from the conditions for the formation of a monomolecular layer. This ratio of air to surfactant particles depends on the type of surfactant, the efficiency of the deposition of particles on the inner surface of the bubble, the size of the particles and their degree of solubility in the solution being cleaned.
Наполнять пузырьки можно любым газом, но наиболее доступным для практического применения является воздух. You can fill the bubbles with any gas, but the most accessible for practical use is air.
Время пребывания пузырька во флотаторе определяется высотой столба жидкости и размером пузырьков, которым можно управлять, изменяя пористость пластинки и давление в системе. The residence time of the bubble in the flotator is determined by the height of the liquid column and the size of the bubbles, which can be controlled by changing the porosity of the plate and the pressure in the system.
Предлагаемый способ поясняется чертежом. The proposed method is illustrated in the drawing.
Устройство для осуществления способа состоит из кюветы 1 для дисперсного раствора, в дно которой вмонтирована пористая пластинка 2 (система капилляров) для продувания смеси и формирования пузырьков газа. Для формирования пузырьков и смеси частиц и воздуха используют компрессор 3, емкость 4 с высокодисперсным порошком (пудрой) ПАВ и емкость 5 для униполярной ионизации частиц ПАВ и молекул воздуха с системой тонких электродов 6, на которые подается высокий потенциал от источника постоянного напряжения 7. Объемный заряд смеси, поступающий в пузырьки, контролируют аспирационным конденсатором 8. A device for implementing the method consists of a cell 1 for a dispersed solution, in the bottom of which a porous plate 2 (capillary system) is mounted to purge the mixture and form gas bubbles. For the formation of bubbles and a mixture of particles and air, a compressor 3, a
П р и м е р 1. Проверку эффективности очистки растворов от дисперсных частиц ртутьсодержащих сублатов (сублаты труднорастворимые соединения, полученные предварительно при взаимодействии неорганической соли ртути и ПАВ) проводили с помощью одноименно заряженных пузырьков. В емкость 4 помещали высокодисперсный порошок катионного ПАВ гексадецилпиридиний хлорида с эффективным диаметром (2-3)х10-6 м. Размер извлекаемых частиц ртутьсодержащих сублатов составлял (2,5-7,0)х10-7 м. Растворы в процессе флотации периодически анализировали на содержание в них ртути по стандартной методике.Example 1. Verification of the effectiveness of cleaning solutions from dispersed particles of mercury-containing sublates (sublates, sparingly soluble compounds obtained previously by the interaction of inorganic mercury salts and surfactants) was carried out using the same charged bubbles. A highly dispersed cationic surfactant powder, hexadecylpyridinium chloride, with an effective diameter of (2-3) x 10 -6 m, was placed in a
Эффективность разделения определяли по степени извлечения частиц из раствора. Степень извлечения ртути из растворов рассчитывали по формуле
α 
α
Опыты проводили на лабораторной установке с объемом цилиндрической кюветы 1 0,25 л. Дном кюветы служила пористая пластинка с размером пар (3-4)х10-5 м. С целью устранения забивания пор крупными частицами ПАВ их размер превышал эффективный диаметр частиц ПАВ. Электрокинетический потенциал частиц измеряли микроэлектрофоретически, а заряд пузырьков по степени их отклонения в однородном электростатическом поле, налагаемом на кювету 1. Кроме того, заряд частиц оценивали по объемной плотности заряда смеси ПАВ и воздуха нагнетаемой в пузырьки. Пенку с поверхности раствора удаляли механически.The experiments were carried out in a laboratory setup with a volume of a cylindrical cell of 0.25 L. The bottom of the cuvette was a porous plate with a pair size of (3-4) x 10 -5 m. In order to eliminate clogging of pores by large surfactant particles, their size exceeded the effective diameter of the surfactant particles. The electrokinetic potential of the particles was measured microelectrophoretically, and the charge of the bubbles by the degree of deviation in a uniform electrostatic field applied to the cell 1. In addition, the charge of the particles was estimated by the volume charge density of a mixture of surfactants and air injected into the bubbles. Foam was removed mechanically from the surface of the solution.
По предлагаемому способу воздух от компрессора 3 под избыточным давлением 0,4 атм подавали в емкость 4, в которую предварительно засыпали 0,1 кг ПАВ в виде пудры. Высокая дисперсность пудры ПАВ позволяет создавать устойчивую аэрозольную систему. После смешивания частиц ПАВ с воздухом в соотношении по массе 1:40 полученную аэрозольную смесь подают в емкость 5 для униполярной ионизации частиц ПАВ и молекул воздуха. Для создания условий, необходимых для зарядки частиц ПАВ и молекул воздуха, на систему острых электродов 6 подают высокое постоянное напряжение 6000 В от источника 7. Производительность источника ионов регулировали, изменяя величину напряжения, приложенного к коронирующим электродам 6. According to the proposed method, air from the compressor 3 under an overpressure of 0.4 atm was supplied to the
Предлагаемый способ очистки растворов от частиц сравнивают с известным способом очистки с помощью одноименно заряженных пузырьков воздуха. Во всех опытах степень очистки повышалась на 18-20% по сравнению с очисткой с использованием ионизированного воздуха, но без частиц ПАВ. Время обработки дисперсных жидкостей пузырьками во всех опытах составляла пять минут. The proposed method of cleaning solutions from particles is compared with a known method of cleaning using the same charged air bubbles. In all experiments, the degree of purification was increased by 18-20% compared with purification using ionized air, but without surfactant particles. The time for processing dispersed liquids with bubbles in all experiments was five minutes.
П р и м е р 2. Опыт проводили по методике, описанной в примере 1. В качестве частиц катионных ПАВ использовали децилпиридиний хлорид и тетрадецилпиридиний хлорид с эффективным диаметром частиц порядка 10-6 м. Степень очистки повышалась на 12-13% для децилпиридиний хлорида и на 15-16% для тетрадецилпиридиний хлорида.Example 2. The experiment was carried out according to the procedure described in example 1. Decylpyridinium chloride and tetradecylpyridinium chloride with an effective particle diameter of about 10 -6 m were used as cationic surfactant particles. The degree of purification was increased by 12-13% for decylpyridinium chloride and 15-16% for tetradecylpyridinium chloride.
П р и м е р 3. Опыт проводили по методике, описанной в примере 1. В качестве частиц ПАВ использовали гексадецилпиридиний хлорид, как и в примере 1. Однако в емкости 4 воздух смешивают с жидкими частицами ПАВ в соотношении 1: 25, которые получают путем пневматического распыления в камеру 4 раствора ПАВ концентрацией 10-2 моль/л. В камере получают устойчивый туман после осаждения более крупных капель на дно камеры 4. Степень очистки повысилась на 5-6% по сравнению с известным способом, но понизилась по сравнению с результатами опытов в примере 1. Это связано с оседанием капель на стенки трубопровода и особенно в капиллярах пористой пластинки 2. Замена пористой пластинки 2 сеткой с размером ячеек (50х50) мкм способствовала повышению степени флотационной очистки растворов.Example 3. The experiment was carried out according to the procedure described in example 1. Hexadecylpyridinium chloride was used as surfactant particles, as in example 1. However, in
П р и м е р 4. Опыты проводили по методике, описанной в примере 1. В качестве частиц анионных ПАВ использовали соли жирных кислот (лауриновой, миристиновой, пальмитиновой и стеариновой). Во всех опытах наблюдалось повышение степени очистки в диапазоне 5-19% по сравнению с очисткой без ПАВ в пузырьках. Example 4. The experiments were carried out according to the method described in example 1. As particles of anionic surfactants used salts of fatty acids (lauric, myristic, palmitic and stearic). In all experiments, an increase in the degree of purification in the range of 5-19% was observed compared with purification without surfactant in the bubbles.
П р и м е р 5. Опыты проводили по методике, описанной в примере 1. В качестве извлекаемых частиц использовали сублаты свинца, частицы ПАВ представлены амфолитным ПАВ алкиламиномонопропионатом натрия. Во всех опытах наблюдалось повышение степени очистки на ≈10%
П р и м е р 6. Опыты проводили по методике, описанной в примере 1. Извлекаемыми частицами были частицы серы размером (05,-1,0) х 10-6 м. Воздух смешивали с частицами катионного ПАВ цетилтриметиламмония бромида в соотношении 1:30. Степень очистки повысилась приблизительно на 15%
Использование предлагаемого способа позволит повысить степень флотационной очистки и уменьшить время обработки растворов, искусственно изменяя знак и величину заряда пузырька в зависимости от знака и величины заряда извлекаемых частиц; не вносить в дисперсную жидкость избыточную концентрацию ПАВ, которые остаются в растворе после флотации, т.е. улучшить качество очищаемых сточных вод; извлекать частицы размером менее 10-5 м независимо от их природы.Example 5. The experiments were carried out according to the procedure described in example 1. Lead sublates were used as recoverable particles, surfactant particles were represented by ampholytic surfactant sodium alkylamino monopropionate. In all experiments, an increase in the degree of purification by ≈10% was observed
PRI me R 6. The experiments were carried out according to the method described in example 1. The recovered particles were sulfur particles of size (05, -1.0) x 10 -6 m. The air was mixed with cationic surfactant particles of cetyltrimethylammonium bromide in a ratio of 1: thirty. The degree of purification increased by approximately 15%
Using the proposed method will increase the degree of flotation purification and reduce the processing time of solutions, artificially changing the sign and magnitude of the charge of the bubble depending on the sign and magnitude of the charge of the recovered particles; do not introduce into the dispersed liquid an excessive concentration of surfactants that remain in solution after flotation, i.e. improve the quality of treated wastewater; to extract particles smaller than 10 -5 m, regardless of their nature.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4939109 RU2048446C1 (en) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | Method for flotation purification of solutions from dispersed particles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4939109 RU2048446C1 (en) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | Method for flotation purification of solutions from dispersed particles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2048446C1 true RU2048446C1 (en) | 1995-11-20 |
Family
ID=21576020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4939109 RU2048446C1 (en) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | Method for flotation purification of solutions from dispersed particles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2048446C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2494968C1 (en) * | 2012-03-14 | 2013-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" | Method of purification of natural and sewage waters and device for its realisation |
-
1991
- 1991-05-22 RU SU4939109 patent/RU2048446C1/en active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 1297914, кл. C 02F 1/28, 1985. * |
| Авторское свидетельство СССР N 458337, кл. B 03D 1/02, 1964. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2494968C1 (en) * | 2012-03-14 | 2013-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" | Method of purification of natural and sewage waters and device for its realisation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zouboulis et al. | Treatment of oil-in-water emulsions by coagulation and dissolved-air flotation | |
| DE3567814D1 (en) | Process and device for cleaning a gas stream containing solid or liquid particles in suspension | |
| US3533929A (en) | Electrochemical deionization | |
| US4904412A (en) | Emulsion-forming composition | |
| RU2048446C1 (en) | Method for flotation purification of solutions from dispersed particles | |
| JPS53110974A (en) | Method of separating solid particles from aqueous liquid | |
| Vanderhoff | Well-characterized monodisperse polystyrene latexes as model colloids | |
| RU2010006C1 (en) | Method of extracting and concentrating matters from the solutions | |
| JP2000135488A (en) | Purification of polluted water with organic matter | |
| JPH08187419A (en) | Waste gas treatment and device therefor | |
| Valsaraj et al. | Nonfoaming adsorptive bubble separation processes | |
| Backhurst et al. | Electrolytic flotation in effluent treatment | |
| Kolesnikov et al. | Development of electroflotation technology for extraction of anionic surfactants and nonferrous metal ions from wastewater produced at electroplating industries | |
| DE19502588C1 (en) | Reduction of chemical potential in built up matter in liquid flows | |
| US9586840B2 (en) | Systems and methods for clustering particles by liquid-phase electric plasma discharge | |
| KR100355955B1 (en) | Apparatus for Generating Microbubbles with Positive Charge by Electrolysis | |
| RU2610864C1 (en) | Method of extracting cerium (iv) ions from aqueous solutions | |
| Filippov et al. | Physicochemical mechanisms and ion flotation possibilities using columns for Cr6+ recovery from sulphuric solutions | |
| WO1994011308A1 (en) | Method and device for purification of aqueous solutions by electroflotation | |
| JPH04200660A (en) | Electrostatic filter | |
| RU2187461C2 (en) | Method of water treatment | |
| SU1006384A1 (en) | Method for electrolytically purifying effluents | |
| RU2206367C1 (en) | Method of breaking stable concentrated oil-containing emulsions (options) | |
| Baryshnikov et al. | The electrochemical potential, adsorption and floatability of limonite as a function of solution pH | |
| Davis et al. | Removal of trace amounts of strontium from aqueous solutions by ion flotation. II Continuous scale operation |