6.3.6.Понятие о химической, биологической и ионной флотации.

Способ химической флотации основан на протекании реакций с выделением газов, например, таких как: О₂ ,СО₂, Сl₂ и др., пузырьки которых прилипают к загрязняющим частицам и выносят их в пенный слой. Пена, содержащая загрязняющие частицы удаляется с поверхности воды в шламоприемник.

Биологическую флотацию используют для уплотнения осадков из первичных отстойников при очистке бытовых сточных вод. Указанные осадки нагревают до 35-55 ^oС и выдерживают при этих температурах в течение нескольких суток. В результате воздействия микроорганизмов на обрабатываемые осадки выделяются пузырьки газа, которые транспортируют частицы осадка в пенный слой, где они уплотняются и обезвоживаются, что позволяет снизить затраты на последующие операции их обработки - механическое обезвоживание, сбраживание, термическую сушку и сжигание.

Процесс ионной флотации используют для выделения из сточных вод таких металлов, как Мо, W, Re, V и др.

Сущность этого процесса заключается в том, что в сточные воды вводятся поверхностно-активные вещества (собиратели), которые обеспечивают флотируемым металлам водоотталкивание и сродство к пузырькам воздуха, которые выносят загрязнения в слой пены. Пену удаляют из флотационной камеры и извлекают из нее сконцентрированные ионы удаляемых металлов.

6.4. Экстракция.

Жидкостная экстракция - это процесс извлечения вещества из водного раствора в жидкую органическую фазу, не смешивающуюся с водой. Процессы жидкостной экстракции используются для выделения из сточных вод ценных органических веществ (например, фенолов и жирных кислот), а также тяжелых цветных металлов (меди, никеля, цинка, кадмия, ртути и др.).

Введем основные термины, используемые теории экстракции. Экстрагент - это органическое вещество, образующее с извлекаемым загрязняющим веществом соединение, способное переходить в органическую фазу. Экстрагентами служат органические кислоты, спирты, эфиры, кетоны, амины и др.

Разбавителем называют органическую жидкость, не смешивающуюся с водой и служащую растворителем экстрагента (керосин, бензол, ксилол, уайт-спирит и др.). Иногда экстрагентом называют всю органическую фазу, т.е. р-р собственно экстрагента в разбавителе.

В случае, когда экстрагент является твердым веществом, не растворяющимся в обычных разбавителях, для его перевода в жидкое состояние применяют специальные растворители (например спирты).

Органическая и водная фазы после проведения экстракционной стадии называют соответственно экстрагентом и рафинатом. Загрязняющие компоненты выделяются из экстрагента двумя путями: либо ректификацией, либо реэкстракцией, в результате которых обычно достигается и регенерация экстрагента. В качестве реэкстрагирующих растворов (реэкстрагентов) используют водные растворы кислот, солей и оснований. Водный раствор после реэкстракции называют реэкстрактом.

Основные количественные характеристики экстракционного процесса следующие: коэффициент распределения экстрагируемого вещества , коэффициент разделения или коэффициент селективности и степень извлечения Е.

Коэффициент распределения k_p- это отношение общей концентрации загрязняющего элемента в органической и водной фазах при установлении равновесия:

k_p = C_э / C_ст  сonst ( 6.0)

где С_э, С_cт - концентрация экстрагируемого вещества соответственно в экстрагенте и сточной воде при установившемся равновесии, кг/м³ .

Коэффициент распределения зависит от температуры, при которой проводится экстракция, а также от наличия различных примесей. Кроме того, такие факторы, как рН водной фазы и величина окислительно-восстановительного потенциала, могут вызвать изменение величины на несколько порядков, что придает процессу экстрагирования достаточную гибкость при практической реализации и управлении процессом. Данные о коэффициенте распределения некоторых загрязняющих веществ между экстрагентами и водой представлены в таблице 6.6.

Таблица 6.29