15. Способы отделения твердой фазы. Седиментация, центрифугирование, фильтрование, электрофлотация, электрофорез.

Для отделения твердой фазы пользуются следующими методами:

1. гравитационные (седиментация, фильтрация)

2. центробежные (центрифугирование, разделение в циклонах)

3. мембранные (микрофильтрация, ультрафильтрация, обратный осмос, испарение через мембрану, диализ)

4. электрохимические (электрофлотация, электрофорез, электродиализ, электроосмос).

Центробежное отделение тв фазы происходит под действием центробежных и центростремительных сил.

Седиментация – осаждение частиц под действием гравитационного поля. Для улучшения отделения тв фазы дисперсных систем седиментацией необходимо применение спец в-в – флокулянтов, способствующих агрегации или флокуляции частиц и увеличению ск-ти осаждения взвесей. Флокулнты – водорастворимые полимеры с полярными концевыми функциональными группами. Они связывают взвеси в рыхлые сетчатые агрегаты. Эти методы получили распространение для сгущения очищаемой среды и первичного выделения осадков. Метод дает положительный эффект в комбинации с др методами.

Центрифугирование – разделение твердых и жидких фаз в поле центробежных и центростремительных сил. Аппараты для центрифугирования: центрифуги и открытые, напорные или многоярусные гидроциклоны.

Существует ряд центрифуг и центробежных аппаратов различного типа. Однако движение частиц в гравитационном поле одинаково независимо от аппарата. Скорость движения частиц зависит, в первую очередь, от центробежного эффекта (он прямо пропорционален радиусу центрифуги, квадрату угловой ск-ти и диаметру частиц). После центрифугирования для выделения конечного продукта необходимы операции промывки и сушки осадка.

Фильтрация. Фильтры – устройства, в которых очистка жидкостей от частиц твердой фазы осуществляется в процессе их протекания через перегородку, имеющую сквозные микроканалы (поры). Фильтрующая перегородка может задерживать тв частицы либо своей поверхностью с образованием осадка, либо внутренней извилистой поверхностью микроканалов. Движущая сила процесса фильтрования – разность значений давления по обе стороны фильтровальной перегородки.

Виды фильтров: 1. сетчатые: служат для задержания грубых частиц. Изгот-ся из 1 или неск-ких слоев ткани или Ме сетки.

2. волокнистые: их делают из фильтровальной бумаги, спец картона и т.п. применяются лишь при небольших скоростях течения фильтрующегося р-ра (суспензии)

3. зернистые: игот из песка (кварцевого), дробленого шлака, гравия, антрацита и т.п.

Фильтрование под вакуумом примен для очистки маловязких жид-тей.

В основе метода флотации лежит использование различий в смачивании разделяемых частиц водой. Сущность метода электрофлотации сост в том, что удаление частиц дисперсной фазы осущ путем флотации их тонкодиспергированными пузырьками водорода и кислорода, образующимися в рез-те электролиза водной части осветляемой жидкости. При этом на катоде происходит реакция:

2H₂O + 2e -> H₂ + 2OH^-. Образовавшийся OH^- - ионы движутся в направлении анода, где отдают свой заряд с выделением кислорода:

4OH^- - 4e -> 2H₂O + O₂.

Электрофорез – процесс переноса частиц в электрическом поле. Причина явления – наличие разноименных зарядов у тв и жидкой фаз. В результате возникновения электрического поля м/у электродами благодаря малым размерам частиц дисперсной фазы происходит перенос отрицательно заряженной дисперсной фазы к положительному электроду. Заряд на частицах обусловлен наличием на их поверхности двойного электрического слоя из ионов, возникающего либо в результате избирательной адсорбции одного из ионов электролита, либо за счет ионизации поверхностных молекул вещества. Если дисперсная фаза заряжена отрицательно, коллоидные частицы вместе и адсорбированными на них отрицательными потенциалопределяющими ионами движутся к аноду, а положительно заряженные противоионы – катоду. И наоборот.