第6章特殊浮選技術(shù)和工藝6．1特殊浮選的定義和類型6．1．1特殊浮選的發(fā)展特殊浮選技術(shù)：把用于膠粒的數(shù)埃至數(shù)微米的微觀粒級(jí)的固固、固液及液液、溶質(zhì)分離的浮選技術(shù)。主要包括離子浮選、沉淀浮選和吸附浮選，與常規(guī)浮選的區(qū)別：特殊浮選僅有40多年的歷史，尚在不斷地研究發(fā)展。在20世紀(jì)70年代逐步開始工業(yè)應(yīng)用。6．1．2特殊浮選的類型1、按浮選過程泡沫多少及收集被浮產(chǎn)品分類①泡沫浮選：形成穩(wěn)定泡沫層的浮選過程，目的物富集在泡沫中。②浮膜浮選：在浮選體系表面出現(xiàn)一層很薄的不穩(wěn)定泡沫，并形成固體疏水性產(chǎn)物浮膜。目的物富集在浮膜中，類似于浮選中的表層浮選。③萃取浮選：被氣泡浮起的目的物聚集在水一油界面上的有機(jī)液體層中。有機(jī)液體層中的目的物以溶解的形式或懸浮的形式存在。④無泡沫浮選：氣泡將目的物從設(shè)備下部運(yùn)送到上部液面后立即破裂，形成垂直方向目的物分布的濃度梯度。被富集目的物仍為水相。2、按分選機(jī)理和被浮物形態(tài)分類①離子浮選：利用表面活性劑易在液一氣界面吸附富集的特性，以溶質(zhì)分子或離子為對(duì)象的浮選過程。②沉淀浮選：加入沉淀劑，使溶液中的目的組分生成沉淀后再加入捕收劑或不加捕收劑進(jìn)行浮選。③吸附浮選：加入載體，利用載體對(duì)目的物的吸附、交換吸附、共沉淀、吸收作用，預(yù)先捕獲目的物，然后再用捕收劑浮選載體顆粒。6．2特殊浮選的基本原理6．2．1離子浮選的基本原理1、離子浮選的基礎(chǔ)：是表面活性劑在氣一液界面吸附和目的物與表面活性劑之間發(fā)生作用。2、影響表面活性物質(zhì)吸附量因素：表面活性劑結(jié)構(gòu)，表面活性劑濃度和介質(zhì)環(huán)境。3、捕收劑（表面活性物質(zhì)）與目的礦物作用形式：①靜電締合作用：離子型表面活性劑可在液一氣界面吸附形成雙電層，電荷符號(hào)相反的目的離子靠靜電引力聚集在此雙電層的緊密層和擴(kuò)散層中，并隨氣泡進(jìn)入泡沫層形成兩相泡沫。②絡(luò)合或螯合作用及疏水性沉淀：捕收劑與重金屬離子形成的絡(luò)合物(或螯合物)，無論為可溶性或水不溶性沉淀，由于非極性基朝氣，極性基及其所結(jié)合的金屬離子朝水，因而具有表面活性(疏水性)，易在氣泡上吸附或粘附，形成液一氣二相泡沫，或形成亞晶物或沉淀物與水、氣相構(gòu)成的三相泡沫或浮膜。③烷基黃藥等大量藥劑與大多數(shù)有色金屬、稀有金屬、貴金屬離子生成沉淀，這種沉淀物有疏水性，直接向泡沫富集。這種靠絡(luò)合螯合或疏水性沉淀的分選過程具有較好的選擇性。6．2．2沉淀浮選的基本原理沉淀浮選是向體系中按化學(xué)當(dāng)量加入所需的沉淀劑，使目的物全部轉(zhuǎn)為沉淀，再加入表面活性劑覆蓋顆粒的部分表面使之能向氣泡粘附或氣泡在其疏水面析出。6．2．3吸附浮選的基本原理吸附浮選處理的對(duì)象是離子、分子、膠團(tuán)、細(xì)菌、藻類、微細(xì)粒礦物等，通常的吸附載體是活性炭、硅藻土、分子篩、活性礬土、磺化煤、離子交換樹脂、氫氧化鐵、氫氧化鋁等。由于吸附浮選是通過浮選載體而達(dá)到對(duì)象的富集分選，因而載體的吸附特性、吸附容量、再生性能、浮選特性等是影響吸附浮選的重要因素。吸附載體是一種吸附劑。載體的固體組成、結(jié)構(gòu)及表面狀態(tài)、比表面積等對(duì)吸附特性、吸附容量影響很大。比表面積大、總表面能高的物質(zhì)可成為優(yōu)良的吸附劑。6．3特殊浮選工藝和設(shè)備特殊浮選工藝比較簡(jiǎn)單，多為無浮選回路的單槽操作，浮選槽容積大。特殊浮選各種工藝方法的特點(diǎn)及應(yīng)用：6．3．1充氣浮選分離表面活性劑、蛋白質(zhì)、有機(jī)物、油類等較輕物質(zhì)及濃縮活性污泥時(shí)多采用充氣浮選機(jī)。使氣體通過多孔裝置，分散成幾毫米直徑的氣泡鼓入液體中。遇到很濃的液體時(shí)，需設(shè)置中等大小氣泡的擴(kuò)散器，以便產(chǎn)生局部紊流促使氣泡破碎。氣泡的大小必須適當(dāng)，以保證在待浮顆粒上有較高的粘附率。用來除去輕物質(zhì)(油脂、纖維、紙、有機(jī)物)的裝置中，一般設(shè)置兩個(gè)分區(qū)，其一為混合和乳化作用區(qū)，其二為比較平靜的浮選區(qū)。在乳濁液區(qū)，懸浮固體靠空氣的攪拌和混合所產(chǎn)生的螺線流加長(zhǎng)了氣泡運(yùn)動(dòng)的路程；在浮選分離區(qū)，橫向流動(dòng)非常緩慢，因而降低了對(duì)水流的紊動(dòng)。充氣式浮選機(jī)又分為浮選柱和槽式泡沫分離器。(a)試驗(yàn)室用浮選柱；(b)槽式泡沫分離器；(c)浮選柱操作方式1—單一型；2—濃縮型；3—凈化型；4—復(fù)合型A—捕收劑；B—破泡器；C—還流；F—泡沫；G—送氣；H—泡液；L—液相；S—給料浮選柱有幾種操作方式，其中“濃縮型”是讓部分泡沫返回柱內(nèi)泡沫區(qū)，以得到濃度更高的泡沫產(chǎn)品?！皟艋汀笔窍蚣磳⑴懦龅牡琢髦醒a(bǔ)加捕收劑，使底液進(jìn)一步得到提純凈化。消泡方法有：①化學(xué)消泡法—噴入消泡劑。②物理消泡法—使溫度驟變(驟熱或驟冷)消泡、超聲波振動(dòng)消泡、旋風(fēng)消泡、噴射消泡。⑧機(jī)械消泡法—機(jī)械攪拌消泡、離心消泡。④組合式消泡法—各種熱裝置和機(jī)械裝置組合。6．3．2氣析式浮選氣析式浮選工藝分為加壓浮選、減壓浮選(或稱為真空浮選)、電解浮選三種類型1、加壓浮選加壓浮選裝置：壓力泵、空氣壓縮機(jī)、溶氣罐、減壓閥、浮選槽。工作程序：壓力泵將原水或部分處理水連同0．19～O．49MPa壓力的壓縮空氣導(dǎo)入密閉的溶氣罐，水在溶氣罐停留1～5min后再經(jīng)減壓閥連同未加壓的廢水導(dǎo)入開放于常壓的浮選槽，空氣在浮選槽析出，與目的物形成泡沫或浮渣，由刮板刮出；水在浮選槽內(nèi)停留10～30min，處理水由浮選槽底部或槽的另一端排出。加壓浮選流程(a)全部原水加壓流程；(b)部分原水加壓流程；(c)處理水循環(huán)加壓流程(1)加壓浮選流程①全部原水加壓流程：適用于原水中懸浮物含量高，需發(fā)泡量大且絮凝體的破壞對(duì)浮選無影響的浮選過程。②部分原水加壓流程：部分原水加壓溶氣后再與未加壓的原水混合進(jìn)入浮選槽。適于絮凝體加壓破壞后一旦與未加壓原水混合可再次絮凝的水質(zhì)。③處理水循環(huán)加壓流程：根據(jù)原水所需的發(fā)泡量，將處理水的10%～30％加壓溶氣，再與原水混合進(jìn)入浮選槽。適用于污泥濃縮。(2)溶氣方式溶氣罐的壓力和氣體的溶解度是加壓浮選的重要影響因素。氣體在水中的溶解度符合亨利定律，與氣體的分壓成正比。實(shí)踐證明空氣在溶氣罐內(nèi)的溶解效率與壓力、水和壓縮空氣進(jìn)入溶氣罐的方式、送氣速度、滯留時(shí)間、流動(dòng)攪拌條件等因素有關(guān)。加壓浮選的溶氣方式(3)加壓浮選槽的類型加壓浮選槽有矩形、圓形兩種。為了提高表面負(fù)荷率，把斜板沉淀池的原理與浮選槽組合，形成一種多段式加壓浮選槽，多段式浮選槽的標(biāo)準(zhǔn)處理能力為：三段30m3／h，六段60m3／h。多段式加壓浮選槽2、減壓浮選減壓浮選也叫真空浮選，是使空氣在常壓下溶解，而后在密閉槽內(nèi)抽真空減壓，使在常壓下溶解的氣體析出，產(chǎn)生氣泡，從而實(shí)現(xiàn)浮選。減壓浮選適于有臭氣、有害氣體揮發(fā)的浮選過程。缺點(diǎn)是發(fā)泡量受限制，需間斷操作。減壓浮選槽電解浮選裝置1—原水進(jìn)口；2—接真空泵；3—泡沫產(chǎn)品出口；4—沉渣出口；5—處理水3、電解浮選電解浮選也可屬氣泡析出型浮選。氣泡的產(chǎn)生是靠電解時(shí)在陰極和陽(yáng)極分別析出氫和氧形成的。在浮選槽內(nèi)設(shè)置電極，兩電極之間通低壓直流電。6．3．3粘附浮選在粘附分選中，空氣呈分散狀態(tài)與液體混合，在液體自重產(chǎn)生壓力下氣體溶解，并在隨后降壓過程中又被析出，形成氣泡，生成氣泡具有高度擴(kuò)展性的表面，其上負(fù)載富集著各種疏水性物質(zhì)和表面活性