Є ще 3 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб флотації рідини, що включає генерування бульбашок шляхом змішення рідини, що флотує, і газу, що флотує, і формування бульбашково-рідинного потоку, подачу цього бульбашково-рідинного потоку в рідину, що підлягає флотації, флотацію рідини шляхом адсорбції поверхнево-активних речовин (ПАР) і вилучення поверхнево-інактивних речовин (ПІР) на спливаючих бульбашках під дією гідродинамічного тиску швидкісного бульбашково-рідинного потоку, бульбашково-плівкову екстракцію поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР) з бульбашок за допомогою бульбашково-плівкового екстрактора (БПЕ), вилучення сфлотованих поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР) на переробку або утилізацію, а також накопичення або подачу до споживача очищеної рідини, який відрізняється тим, що при генеруванні бульбашок об'єднують швидкісні потоки рідини, що флотує, і газу, що флотує, в які додатково вводять швидкісні потоки активуючих речовин і тим самим одночасно формують узагальнений швидкісний бульбашково-рідинний потік з активованими бульбашками, всередину газового простору яких проникають активуючі речовини з амфіфільними властивостями їх молекул і з іонною, цвіттеріонною, або дипольною природою розподілу зарядів в полярних групах цих молекул, при чому попередньо змішують швидкісний потік газу і активуючих речовин, а потім швидкісний потік газу і активуючих речовин у вигляді швидкісного потоку аерозолі або диму змішують з швидкісним потоком рідини, при цьому змішення швидкісних потоків рідини, що флотує, газу, що флотує, і активуючих речовин здійснюють синхронно в місці їх зіткнення в єдиному обмеженому об'ємі в полі змінного тиску, а як активуючі речовини використовують рідкі, газоподібні або тверді порошкові речовини, що мають властивість управляти флотацією активованими бульбашками шляхом адсорбції з внутрішнього газового простору бульбашок на поверхні оболонок цих бульбашок і вплив на адсорбцію цільових поверхнево-активних речовин (ПАР), що флотують, і вилучення цільових поверхнево-інактивних речовин (ПІР), що флотують на активованих бульбашках.

Текст

Дивитися

Реферат: Винахід належить до процесів розділення флотації рідких гетерогенних середовищ, переважно рідини. Відповідно до винаходу спосіб флотації рідини включає генерування бульбашок шляхом змішення рідини, що флотує, і газу, що флотує, і формування бульбашково-рідинного потоку, подачу цього бульбашково-рідинного потоку в рідину, що підлягає флотації, флотацію рідини шляхом адсорбції поверхнево-активних речовин (ПАР) і вилучення поверхнево-інактивних речовин (ПІР) на спливаючих бульбашках під дією гідродинамічного тиску швидкісного бульбашково-рідинного потоку, бульбашково-плівкову екстракцію поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР) з бульбашок за допомогою бульбашковоплівкового екстрактора (БПЕ), вилучення сфлотованих поверхнево-активних речовин (ПАР) і UA 103411 C2 (12) UA 103411 C2 поверхнево-інактивних речовин (ПІР) на переробку або утилізацію, а також накопичення або подачу до споживача очищеної рідини, при генеруванні бульбашок об'єднують швидкісні потоки рідини, що флотує, і газу, що флотує, в які додатково вводять швидкісні потоки активуючих речовин і тим самим одночасно формують узагальнений швидкісний бульбашково-рідинний потік з активованими бульбашками, всередину газового простору яких проникають активуючі речовини з амфіфільними властивостями їх молекул і з іонною, цвіттеріонною, або дипольною природою розподілу зарядів в полярних групах цих молекул, при чому попередньо змішують швидкісний потік газу і активуючих речовин, а потім швидкісний потік газу і активуючих речовин у вигляді швидкісного потоку аерозолі або диму змішують з швидкісним потоком рідини, при цьому змішення швидкісних потоків рідини, що флотує, газу, що флотує, і активуючих речовин здійснюють синхронно в місці їх зіткнення в єдиному обмеженому об'ємі в полі змінного тиску, а як активуючі речовини використовують рідкі, газоподібні або тверді порошкові речовини, що мають властивість управляти флотацією активованими бульбашками шляхом адсорбції з внутрішнього газового простору бульбашок на поверхні оболонок цих бульбашок і вплив на адсорбцію цільових поверхнево-активних речовин (ПАР), що флотують, і вилучення цільових поверхнево-інактивних речовин (ПІР), що флотують на активованих бульбашках. UA 103411 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до процесів розділення флотацією рідких гетерогенних середовищ, переважно водних розчинів і дисперсій, надалі рідини, при вилученні дисперсних часток і достеменно розчинених речовин з рідин бульбашками газу, і може знайти застосування для очищення питних вод в побуті і харчовій промисловості, доочищення технічних і стічних вод промислових підприємств, а також для розділення пульпи в гірничорудній, хімічній, нафтохімічній, біологічній і інших галузях промисловості. З рівня техніки відомі різні способи флотації рідини, серед яких найбільш характерними можуть бути ті, що наведені нижче. Відомий спосіб флотації рідини, в якому аерацію пульпи здійснюють іонізованим повітрям ["Способ флотационного обогащения полезных ископаемых" SU458337 (Ершов B.C.) B03D 1/02, 30.01.1975, аналог] [1]. За рахунок аерації пульпи іонізованим повітрям досягається регулювання швидкості флотації. Для інтенсифікації процесу вживають іонізоване повітря, що містить негативні аероіони, а для уповільнення або повного припинення процесу, вживають повітря, що містить позитивні аероіони. Недоліком відомого способу [1] є принципова неможливість сильної електризації поверхні повітряних бульбашок якими-небудь аероіонами, і відповідно, недостатній ступінь вилучення поверхнево-активних речовин (ПАР) у разі, коли в процесі флотації для аерації пульпи вживають іонізоване повітря, що містить вказані іони. Викликано це тим, що дрібнодисперсні бульбашки, що утворюються з повітря з індукованими в нім аероіонами, дуже швидко втрачають свій заряд у водному середовищі і тому не забезпечують бажаного ефекту розділення речовин в системі (агрегаті) флотації, оскільки, позбувшись заряду вже в початковий момент свого існування, вони далі піддаються коалесценції (злиттю) в крупні бульбашки. В результаті скорочується загальна площа поверхні їх контакту з частками, що флотують, і знижується ефективність флотаційного розділення. Відомий також спосіб флотації рідини, що включає іонізацію повітря з отриманням іонів з однойменними зарядами, введення іонізованого повітря в камеру флотації з дисперсною рідиною і видалення продуктів розділення ["Способ флотационного разделения" SU1297914 (А1) (Волгоградский политехнический институт) B03D 1/00, C02F 1/28, 23.03.1987, аналог] [2]. Для підвищення ступеня вилучення поверхнево-активних речовин (ПАР) шляхом запобігання коалесценції (злиття) бульбашок, на корпус камери флотації додатково подають напругу того ж знаку, що і знак отримуваних аероіонів. Недоліком відомого способу [2] є низька ефективність розділення водних розчинів і дисперсій із-за неможливості проникнення електростатичного поля углиб водно-бульбашкового об'єму, тобто в середу (простір) з високою діелектричною проникністю для регулювання властивостей бульбашок при їх утворенні і, відповідно, для забезпечення їх оптимальної контактної площі і сил зчеплення з поверхнево-активними речовинами (ПАР), що флотують і які знаходяться в рідині, що флотує. Відомий також спосіб флотації рідини, що включає попередню іонізацію повітря з отриманням в нім однойменно заряджених аероіонів, транспортування цього повітря в камеру флотації і диспергування його там шляхом пропускання через розділову сітку з утворенням бульбашок і видалення пінного продукту, що містить дисперсні частки компоненту, що флотують, з поверхні пульпи ["Способ флотационного разделения гетерогенных систем" SU1369804 (А1) (Волгоградский политехнический институт) B03D 1/00, 30.01.1988, аналог] [3]. Для підвищення ефективності розділення шляхом регулювання розмірів бульбашок іонізованого повітря безпосередньо в процесі їх утворення, на розділову сітку додатково подають напругу однойменного із знаком заряду іонізованого повітря, а в зоні піни створюють напругу, протилежну по знаку заряду іонізованого повітря. Проте у відомому способі [3] повітря втрачає переважну частину своїх аерофонів, ще не досягнувши зарядженої розділової сітки, і тому в процесі флотації багато бульбашок коалесціювали (зливалися), не досягаючи зони утворення піни, і дисперсні частки компонента, що флотують, назад повертаються в пульпу, що не забезпечує високу ефективність розділення. Відомий спосіб флотації рідини, що включає іонізацію повітря з отриманням іонів з однойменними зарядами з подальшим введенням іонізованого повітря в камеру флотації з розчином, що очищається, і видаленням продуктів розділення ["Способ флотационной очистки растворов от дисперсных частиц" RU2048446 (СІ) (Лопатенко СВ.) (UA), C02F 1/24, 20.11.1995, аналог] [4]. 1 UA 103411 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Для підвищення ступеня очищення і прискорення процесу, іонізації піддають повітря, заздалегідь змішане з дрібнодисперсними частками поверхнево-активної речовини (ПАР), причому, як поверхнево-активну речовину (ПАР) використовують аніонні, катіонні і амфолітні поверхнево-активні речовини (ПАР). Недоліком відомого способу [4] є те, що електризація заздалегідь отриманих повітрянодисперсних систем, викликає дуже швидку подальшу рекомбінацію заряджених часток дисперсної фази в цих системах за законом збереження їх електронейтральності. Рекомбіновані частинки не зависають в газовій фазі, що направляється до місця формування з неї потоку бульбашок, а осідають на стінках транспортуючої системи і в просторі пористого диспергуючого пристрою (диспергуючої решітки). Це приводить до меншого, в порівнянні з очікуваним, ефекту фізико-хімічної модифікації поверхні бульбашок, що утворюються, і тому в процесі флотації вони не забезпечують максимально можливої ефективності розділення компонентів дисперсної системи. В процесі флотації багато бульбашок руйнуються, не досягаючи зони піни, і дисперсні частки речовини, що флотують, назад повертаються в пульпу. Відомий також спосіб флотації рідини, що включає флотацію із застосуванням поверхневоактивних речовин (ПАР) гетерополярної будови, їх попередню підготовку перемішуванням з водою і диспергованим повітрям ["Способ очистки сточных вод" RU2160713 (С2) (Горный институт Кольского научного центра РАН) C02F 1/24, 20.12.2000, аналог] [5]. Для інтенсифікації процесу очищення і скорочення часу флотації, витримку отриманої газорідинної суміші проводять до стану граничної адсорбції на межі розділу фаз газ-рідина, а потім водно-бульбашкову суміш направляють в об'єм рідкої маси, що флотує. Перемішування поверхнево-активних речовин (ПАР) з водою і диспергованим повітрям, проводять в співвідношенні 3:1-11:1, причому поверхнево-активні речовини (ПАР) вводять у воду перед подачею диспергованого повітря, забезпечуючи його концентрацію у воді не нижче за критичну концентрацію міцелоутворення. Недоліком відомого способу [5] є велика не виробнича втрата поверхнево-активних речовин (ПАР) і те, що процес очищення складається з декількох автономних стадій. Найбільш близьким по кількості загальних ознак і технічному результату, що досягається, є відомий спосіб флотації рідини, здійснений у відомій установці для очищення води флотацією, що включає генерування бульбашок шляхом змішення рідини, що флотує, і газу, що флотує, і формування бульбашково-рідинного потоку, подачу цього бульбашково-рідинного потоку в рідину, що підлягає флотації, флотацію рідини шляхом адсорбції поверхнево-активних речовин (ПАР) на спливаючих бульбашках, бульбашково-плівкову екстракцію поверхнево-активних речовин (ПАР) з бульбашок, видалення сфлотованих поверхнево-активних речовин (ПАР) на переробку або утилізацію, а також накопичення або подачу до споживача очищеної рідини ["Установка для очистки воды флотацией" RU2247077 (С1) (Гевод B.C., Руденко А.Г.) C02F 1/24, B03D 1/14, 27.02.2005, найбільш близький аналог - прототип] [6]. Для підвищення інтенсивності масообміну рідини (води) в ємності, підвищення продуктивності і ступеня очищення, формування бульбашково-рідинного потоку здійснюють аератором, виконаним у вигляді водоповітряного ежектора, бульбашково-плівкову екстракцію поверхнево активних речовин (ПАР) з бульбашок здійснюють за допомогою бульбашковоплівкового екстрактора (БПЕ), що складається з безлічі екстракційних трубок, а рідину, що флотують, через обвідну всмоктуючу магістраль насосом безперервно подають в ежектор для формування бульбашково-рідинного потоку і подачу цього бульбашково-рідинного потоку в рідину, що підлягає флотації, флотацію рідини шляхом адсорбції поверхнево-активних речовин (ПАР) на спливаючих бульбашках. У відомому способі флотації рідини, окрім адсорбції поверхнево-активних речовин (ПАР) на спливаючих бульбашках, здійснюють одночасно і вилучення поверхнево не активних домішок, які ще називають поверхнево-інактивними речовинами (ПІР), при цьому поверхнево-інактивні речовини (ПІР), що сфлотовані, в подальшому процесі флотації видаляють на переробку або утилізацію спільно з поверхнево-активними речовинами (ПАР). Таким чином, відбувається циркуляційний оборотний безперервний процес очищення води від поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР) до моменту, коли в екстракційних трубках бульбашково-плівкового екстрактора (БПЕ) перестануть утворюватися висхідні плівки поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР), які вилучаються, що сигналізує про припинення процесу перетворення бульбашок в плівки і завершення очищення рідини (води), що флотують. Недоліком відомого способу є те, що в нім відсутня можливість управляти флотацією шляхом зміни інтенсивності адсорбції цільових (витягуваних) поверхнево-активних речовин 2 UA 103411 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 (ПАР) і вилучення поверхнево-інактивних речовин (ПІР) на спливаючих бульбашках, що не забезпечує високої швидкості очищення води від цих речовин і обмежує область його застосування, зокрема для очищення води флотацією. Технічною задачею, на вирішення якої спрямований винахід, є удосконалення відомого способу шляхом інтенсифікації процесу флотації і вибіркового введення в газорідинний потік бульбашок активуючих речовин, які забезпечують формування активованих бульбашок, що дозволяють змінювати інтенсивність адсорбції цільових поверхнево-активних речовин (ПАР) і вилучення цільових поверхнево-інактивних речовин (ПІР) на цих бульбашках. Технічний результат, який досягається при вирішенні поставленої технічної задачі і використанні вдосконаленого способу, полягає в можливості управляти флотацією активованими бульбашками за рахунок фізико-хімічної модифікації їх поверхні з боку газової фази бульбашок, що забезпечує ефективне скріплення (адсорбцію) цільових поверхневоактивних речовин (ПАР) і вилучення поверхнево-інактивних речовин (ПІР) на спливаючих бульбашках, підвищуючи якість і швидкість очищення флотованої рідини і цільового вилучення з неї флотованих поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР). Поставлена технічна задача вирішується, а технічний результат досягається тим, що включає генерування бульбашок шляхом змішення рідини, що флотує, і газу, що флотує, і формування бульбашково-рідинного потоку, подачу цього бульбашково-рідинного потоку в рідину, що підлягає флотації, флотацію рідини шляхом адсорбції поверхнево-активних речовин (ПАР) і вилучення поверхнево-інактивних речовин (ПІР) на спливаючих бульбашках, бульбашково-плівкову екстракцію поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР) з бульбашок, вилучення сфлотованих поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР) на переробку або утилізацію, а також накопичення або подачу до споживача очищеної рідини, згідно винаходу, при генеруванні бульбашок об'єднують швидкісні потоки рідини, що флотує, і газу, що флотує, в які додатково вводять швидкісні потоки активуючих речовин і тим самим одночасно формують узагальнений швидкісний бульбашковорідинний потік з активованими бульбашками, всередину газового простору яких проникають активуючі речовини з амфіфільними властивостями їх молекул і з іонною, цвіттеріонною, або дипольною природою розподілу зарядів в полярних групах цих молекул, при цьому змішення швидкісних потоків рідини, що флотує, газу, що флотує, і активуючих речовин здійснюють синхронно в місці їх зіткнення в єдиному обмеженому об'ємі в полі змінного тиску, а як активуючі речовини використовують рідкі, газоподібні або тверді порошкові речовини, що мають властивість управляти флотацією активованими бульбашками шляхом адсорбції з внутрішнього газового простору бульбашок на поверхні оболонок цих бульбашок і вплив на адсорбцію цільових поверхнево-активних речовин (ПАР), що флотують, і вилучення цільових поверхневоінактивних речовин (ПІР) що флотують, на активованих бульбашках. У зв'язку з тим, що при генеруванні бульбашок об'єднують швидкісні потоки рідини, що флотує, і газу, що флотує, в які додатково вводять швидкісні потоки активуючих речовин і тим самим одночасно формують узагальнений швидкісний бульбашково-рідинний потік з активованими бульбашками, всередину газового простору яких проникають активуючі речовини з амфіфільними властивостями їх молекул і з іонною, цвіттеріонною, або дипольною природою розподілу зарядів в полярних групах цих молекул, то при цьому змішення швидкісних потоків рідини, що флотує, і газу, що флотує, і активуючих речовин здійснюють синхронно в місці їх зіткнення в єдиному обмеженому об'ємі в полі змінного тиску, наприклад, в генераторі бульбашок, (струменевому апараті), де забезпечується високий ступінь диспергації газу в рідині і активуючих речовин в газі, за рахунок хвилевого збудження, взаємопроникнення і конверсії робочих середовищ (рідини, що флотує, газу, що флотує, і активуючих речовин) з утворенням модифікованих бульбашок, усередині оболонок яких з газової фази концентруються активуючі речовини. В результаті утворюється безліч дрібних активованих бульбашок, які у вигляді швидкісного бульбашково-рідинного потоку надходять у флотатор, в якому знаходиться рідина, що підлягає флотації. Активовані бульбашки у міру просування їх з обмеженого об'єму в полі змінного тиску, де відбувається їх генерування, на флотацію у флотатор, змінюють свої розміри, у зв'язку із зміною гідростатичного тиску усередині стовпа газорідинного потоку по шляху їх транспортування і, надходить в камеру флотації у великій кількості, а потім у міру спливання в просторі флотованої рідини, вони розширюються, збільшуючи площу своєї поверхні, що підсилює (прискорює) процес накопичення цільових поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР), залежно від необхідності і властивостей використовуваних активуючих речовин, дозволяє змінювати, тобто збільшувати інтенсивність адсорбції одних і/або зменшувати 3 UA 103411 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 інтенсивність адсорбції інших цільових поверхнево-активних речовин (ПАР) і витягання поверхнево-інактивних речовин (ПІР) на спливаючих бульбашках, управляючи тим самим процесом флотації. У зв'язку з тим, що як активуючі речовини використовують рідкі, газоподібні або тверді порошкові цільові речовини, що мають властивість управляти флотацією активованими бульбашками шляхом адсорбції з внутрішнього газового простору бульбашок на поверхні оболонок цих бульбашок і впливу на адсорбцію цільових поверхнево-активних речовин (ПАР), що флотують, і вилучення цільових поверхнево-інактивних речовин (ПІР), що флотують, на активованих бульбашках, розширюється номенклатура використовуваних активуючих речовин і їх агрегатного стану для підвищення ефективності флотації і підвищення якості і швидкості обробки (очищення) рідини, що флотують, або цільового вилучення корисних компонентів з об'єму, в якому здійснюється флотація. Таким чином, змішення швидкісних потоків рідини, що флотує, газу, що флотує, і активуючих речовин відбувається синхронно в місці їх зіткнення в єдиному обмеженому об'ємі в полі змінного тиску, забезпечується високий ступінь диспергації газу в рідині і активуючих речовин в газі за рахунок хвилевого збудження, взаємопроникнення і конверсії робочих середовищ (рідини, що флотує, газу, що флотує і активуючих речовин) з утворенням модифікованих бульбашок, тобто, бульбашок, на оболонках яких концентруються активуючі речовини. Надалі винахід пояснюється прикладом його здійснення з посиланнями на схему варіанту виконання пристрою, за допомогою якого може бути здійснений вдосконалений спосіб флотації рідини. На кресленні зображена схема варіанту виконання пристрою, за допомогою якого може бути здійснений вдосконалений спосіб флотації рідини. У загальному випадку вдосконалений спосіб флотації рідини, включає генерування бульбашок шляхом змішення рідини, що флотує, і газу, що флотує, і формування бульбашковорідинного потоку, подання цього бульбашково-рідинного потоку в рідину, що підлягає флотації, флотацію рідини шляхом адсорбції поверхнево-активних речовин (ПАР) і вилучення поверхнево-інактивних речовин (ПІР) на спливаючих бульбашках, бульбашково-плівкову екстракцію поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР) з бульбашок, вилучення сфлотованих поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхневоінактивних речовин (ПІР) на переробку або утилізацію, а також накопичення або подання до споживача очищеної рідини. Особливістю вдосконаленого способу флотації рідини, є те, що при генеруванні бульбашок об'єднують швидкісні потоки рідини, що флотує, і газу, що флотує, в які додатково вводять швидкісні потоки активуючих речовин і тим самим одночасно формують узагальнений швидкісний бульбашково-рідинний потік з активованими бульбашками, всередину газового простору яких проникають активуючі речовини з амфіфільними властивостями їх молекул і з іонною, цвіттеріонною, або дипольною природою розподілу зарядів в полярних групах цих молекул При цьому змішення швидкісних потоків рідини, що флотує, газу, що флотує, і активуючих речовин здійснюють синхронно в місці їх зіткнення в єдиному обмеженому об'ємі в полі змінного тиску, а як активуючі речовини використовують рідкі, газоподібні або тверді порошкові речовини, що мають властивість управляти флотацією активованими бульбашками шляхом адсорбції з внутрішнього газового простору бульбашок на поверхні оболонок цих бульбашок і впливу на адсорбцію цільових поверхнево-активних речовин (ПАР), що флотують, і вилучення цільових поверхнево інактивних речовин (ПІР), що флотують, на активованих бульбашках. У зв'язку з тим, що змішення швидкісних потоків рідини, що флотує, газу, що флотує, і активуючих речовин здійснюють синхронно в місці їх зіткнення в єдиному обмеженому об'ємі в полі ' змінного тиску, наприклад, в генераторі бульбашок, - (струменевому апараті), забезпечується високий ступінь диспергації газу в рідині і активуючих речовин в газі, за рахунок хвилевого збудження, взаємопроникнення і конверсії робочих середовищ (рідини, що флотує, газу, що флотує, і активуючих речовин) з утворенням модифікованих бульбашок, на оболонках яких концентруються активуючі речовини за рахунок їх швидкої адсорбції з внутрішнього газового простору. Вдосконалений спосіб флотації рідини може бути здійснений, наприклад, за допомогою пристрою, зображеного на схемі (креслення). Пристрій містить флотатор 1, в нижній частині якого встановлений аератор 2, а у верхній частині із проміжком S встановлений бульбашково-плівковий екстрактор (БПЕ) 3, що складається з безлічі екстракційних трубок 4, встановлених в трубний решітці 5. 4 UA 103411 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Під трубною решіткою 5 розташована порожнина 6 для відбору сфлотованої рідини, а над трубною решіткою 5 розташована порожнина 7 для накопичення і відбору поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР). Пристрій містить генератор 8 бульбашок, у якого перший вхід сполучений з напірним трубопроводом 9 для подання рідини (наприклад, води), що флотує, в лінії якого встановлений рідинний насос 10, другий вхід, сполучений з трубопроводом 11 для подання газу (наприклад, повітря), що флотує, третій вхід сполучений з трубопроводом 12 для подання активуючих речовин, вибірково сполученим трьома трубопроводами 13, 14, 15 з ємностями 16, 17, 18, що містять активуючі рідкі, газоподібні або тверді порошкові цільові речовини А 1, В1, С1, а вихід сполучений вихідним трубопроводом з аератором 2 флотатора 1. Флотатор 1 забезпечений заправним трубопроводом 19 для його стартового заповнення рідиною, що флотують. Пристрій містить ємність 20 для сфлотованої рідини (наприклад, води), у якої вхід сполучений трубопроводом 21 з порожниною 6 для відбору сфлотованої рідини флотатора 1, а вихід сполучений з вихідним трубопроводом 22 для транспортування сфлотованої (очищеної рідині, наприклад, води) в накопичувач або в систему споживання. Вихідний трубопровід 22 для транспортування сфлотованої очищеної рідини сполучений обвідним трубопроводом 23 з трубопроводом 9 для подання рідини (наприклад, води), що флотує, через змішувач 24. Порожнина 7 для накопичення і відбору поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхневоінактивних речовин (ПІР) флотатора 1 вихідним трубопроводом 25 і трьома трубопроводами 26, 27, 28 вибірково сполучена з ємностями 29, 30, 31 для накопичення цільових поверхневоактивних речовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР) Ar, Br, Cr, відбір яких здійснений активованими бульбашками в процесі флотації у флотаторі 1, і ініційований активуючими речовинами, що вибірково надходять в генератор 8 з ємностей 16, 17, 18, що містять активуючі рідкі, газоподібні або тверді порошкові цільові активуючі речовини А1, В1, С1. Ємності 29, 30, 31 забезпечені вихідними трубопроводами 32, 33, 34. Трубопроводи 9, 11, 13-15, 19, 22, 23, 26-28, 32-34 забезпечені клапанами, відповідно 35-48. У верхній частині флотатора 1 встановлений дренажний патрубок 49 для виведення газу, що флотує, в атмосферу. Здійснюють спосіб флотації рідини, за допомогою варіанту виконання пристрою (креслення) таким чином. У початковому положенні в пристрої (креслення) всі клапани 35-48 закриті, а рідинний насос 10 вимкнений. Відкривають клапан 40 і по трубопроводу 19 заповнюють флотатор 1 рідиною, що флотують, приблизно до рівня нижніх кінців екстракційних трубок 4 бульбашково-плівкового екстрактора (БПЕ) 3, повітря, що при цьому витісняється, з флотатора 1 виводиться через екстракційні трубки 4 і дренажний патрубок 49 флотатора 1. Відкривають клапани 35, 36 і включають рідинний насос 10. Рідина, що флотує, за допомогою рідинного насоса 10 через відкритий клапан 35 по трубопроводу 9 і змішувач 24 надходить в генератор 8 швидкісним потоком рідини, де змішується зі швидкісним потоком газу, що флотує, який надходить через відкритий клапан 36 по трубопроводу 11. В результаті змішення в генераторі 8 швидкісного потоку рідини, що надходить по трубопроводу 9, з швидкісним потоком газу, що флотує, який надходить по трубопроводу 11, відбувається формування швидкісного бульбашково-рідинного потоку і подання цього бульбашково-рідинного потоку через аератор 2 в рідину, що знаходиться у флотаторі 1 і що підлягає флотації. У флотаторі 1 здійснюється флотація рідини шляхом адсорбції поверхнево-активних речовин (ПАР) і вилучення поверхнево-інактивних речовин (ПІР) на спливаючих бульбашках і бульбашково-плівкова екстракція поверхнево-активних речовин (ПАР) і вилучення поверхневоінактивних речовин (ПІР) з бульбашок у бульбашково-плівковому екстракторі (БПЕ) 3. Після встановлення в генераторі 8 сталого процесу змішення швидкісного потоку рідини, що флотує і який надходить по трубопроводу 9, з швидкісним потоком газу, що флотує, який надходить по трубопроводу 11, відкривають, наприклад, клапан 37, внаслідок чого активуюча речовина, наприклад А1, з ємності 16 через трубопровід 13 і по трубопроводу 12 надходить швидкісним потоком в генератор 8. У генераторі 8 швидкісний потік активуючих речовин А 1, що надходить по трубопроводу 12, змішується зі швидкісним бульбашково-рідинним потоком, утвореним шляхом змішення швидкісного потоку рідини, що флотує і який надходить по трубопроводу 9, зі швидкісним потоком газу, що флотує, який надходить по трубопроводу 11, внаслідок чого одночасно 5 UA 103411 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 формують узагальнений швидкісний бульбашково-рідинний потік з активованими бульбашками, всередину газового простору оболонок яких проникають активуючі речовини А 1 з амфіфільними властивостями їх молекул і з іонною, цвіттеріонною, або дипольною природою розподілу зарядів в полярних групах цих молекул. При цьому змішення швидкісних потоків рідини, що флотує, газу, що флотує, і активуючих речовин А1 здійснюють синхронно в місці їх зіткнення в єдиному обмеженому об'ємі в полі змінного тиску - тобто в порожнині генератора 8. В результаті забезпечується високий ступінь диспергації газу в рідині і активуючих речовин в газі, за рахунок хвилевого збудження, взаємопроникнення і конверсії робочих середовищ (рідини, що флотує, газу що флотує, і активуючих речовин) з утворенням модифікованих бульбашок, на оболонках яких з газової фази концентруються активуючі речовини. При цьому утворюється безліч дрібних активованих бульбашок які у вигляді швидкісного бульбашково-рідинного потоку надходять через аератор 2 у флотатор 1, в якому знаходиться рідина, що підлягає флотації. Активовані бульбашки у міру просування їх з обмеженого об'єму в полі змінного тиску, тобто з генератора 8, де відбувається їх генерування, на флотацію через аератор 2 у флотатор 1, змінюють свої розміри, у зв'язку із зміною гідростатичного тиску стовпа рідинно-газового потоку по шляху їх транспортування, і надходять у флотатор 1 у великій кількості. Потім у міру спливання в просторі рідини, що флотують, у флотаторі 1 вони розширюються збільшуючи площу своєї поверхні для накопичення цільових поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР), що, залежно від необхідності і властивостей використовуваних активуючих речовин А1, дозволяє змінювати, тобто збільшувати інтенсивність адсорбції одних і/або зменшувати інтенсивність адсорбції інших цільових поверхнево-активних речовин (ПАР) і вилучення поверхнево-інактивних речовин (ПІР) на спливаючих бульбашках, управляючи тим самим процесом флотації у флотаторі 1. Як активуючі речовини використовують рідкі, газоподібні або тверді порошкові цільові речовини, що мають властивість управляти флотацією активованими бульбашками за рахунок адсорбції з внутрішнього газового простору оболонок бульбашок на зовнішні поверхні оболонок цих бульбашок і впливу на адсорбцію цільових поверхнево-активних речовин (ПАР), що флотують і вилучення цільових поверхнево-інактивних речовин (ПІР), що флотують, на активованих бульбашках. При цьому під дією гідродинамічного натиску (тиску) швидкісного бульбашково-рідинного потоку, що надходить через аератор 2 у флотатор 1, рівень рідини що флотують, підвищується, і вона через проміжок S надходить у порожнину 6 для відбору сфлотованої рідини. У флотаторі 1 рідина з активованими бульбашками висхідним потоком піднімається вгору. При цьому адсорбуються цільові поверхнево-активні речовини (ПАР), що флотують, і вилучаються цільові поверхнево-інактивні речовини (ПІР), що флотують, на активованих бульбашках, які надходять всередину екстракційних трубок 4 бульбашково-плівкового екстрактора (БПЕ) 3. Бульбашки повітря з цільовими поверхнево-активними речовинами (ПАР), що флотують, і цільовими поверхнево-інактивними речовинами (ПІР), що флотують, висхідним потоком піднімаються по екстракційних трубках 4 екстрактора 3 у вигляді бульбашково-рідинного стовпа, який трансформується в серію рідинних плівок піни, що копланарно переміщаються вгору і які складаються із згаданих цільових поверхнево-активних речовин (ПАР), що флотують, і цільових поверхнево-інактивних речовин (ПІР), що флотують. Плівки піднімаються вгору і звільняються від надлишку рідини, яка стікає по стінках екстракційних трубок 4 екстрактора 3 вниз назад у флотатор 1. На виході з екстрактора 3 плівки лопаються. Вилучений з води концентрат поверхнево-активних речовин (ПАР), що флотують, і цільових поверхнево-інактивних речовин (ПІР), що флотують, у вигляді піни акумулюється в порожнині 7. Піна з порожнини 7 самопливно безперервно по трубопроводу 25 і, наприклад, по трубопроводу 26 при постійно відкритому клапані 43, або при тимчасово відкритому клапані 43, віддаляється в ємність 29 для збору адсорбованих цільових поверхнево-активних речовин (ПАР) і вилученнях поверхнево-інактивних речовин (ПІР) A2 за допомогою активуючих речовин А1, використовуваних з ємності 16. При цьому частково очищена рідина під дією гідродинамічного натиску піднімається через кільцевий проміжок S між бульбашково-плівковим екстрактором (БПЕ) 3 і флотатором 1 до рівня вище за рівень розташування патрубка 21, через який вона по трубопроводу 21 надходить в ємність 20. 6 UA 103411 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Для підвищення ступеня очищення рідини і адсорбції цільових поверхнево-активних речовин (ПАР) і вилучення поверхнево-інактивних речовин (ПІР) A2 відкривають клапан 42 і частково очищена рідина по трубопроводах 22, 23 надходить в змішувач 24, де змішується з швидкісним потоком рідини, що флотує, яка надходить по трубопроводу 9, і у вигляді швидкісного потоку далі надходить в генератор 8 бульбашок. Таким чином, відбувається оборотний процес очищення рідини, що флотують, і вилучення цільових поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР) Ar, який багаторазово повторюється. Аналогічним чином здійснюють очищення рідини і вилучення в ємності 30 або 31 цільових поверхнево-активнихречовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР) B2, і/або C2 за допомогою активуючих речовин В1 і/або С1, що знаходяться в ємностях 17 і/або 18. Надлишок очищеної рідини з ємності 20, періодично вилучають через трубопровід 22 при відкритому клапані 41 для накопичення або подання до споживача. Надлишок цільових поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР) A2 і/або B2, і/або C2 з ємностей 29 і/або 30, і/або 31 вилучають через трубопроводи 32 і/або 33, і/або 34 при відкритому клапані 46 і/або 47, і/або 48 на переробку або утилізацію. Приклад 1 Флотація негативно заряджених дисперсних частинок або іонів. Для цієї мети швидкісний потік активуючої речовини створюють з відповідного катіонного поверхнево-активного поліелектроліту, наприклад, з розчину полігексаметиленгуанідіна або з розчину полізтиленполііміна. Молекули цих з'єднань в процесі хвилевого збудження, взаємопроникнення і конверсії робочих середовищ в їх швидкісних потоках, що об'єднуються, забезпечують модифікацію поверхні бульбашок таким чином, що реалізується процес флотації негативно заряджених дисперсних частинок і іонів. Приклад 2 Флотація позитивно заряджених частинок або іонів. Для цієї мети швидкісний потік активуючої речовини створюють з відповідної аніонної поверхнево-активної речовини (ПАР). Приклад 3 Виборча флотація іонів. Для цієї мети швидкісний потік активуючої речовини формують з розчину або порошкової дисперсії відповідного поверхнево-активного комплексона або з розчинів відповідних жирних кислот або жирних основ, утворюючих важкорозчинні поверхнево-активні з'єднання з іоном, що вилучається. Приклад 4 Флотаційне коригування мінерального складу водного середовища (мінералізованої води). Для цієї мети процес флотації здійснюють із застосуванням відповідних розчинів жирних кислот і жирних основ, реалізовуючи його в дві стадії, або використовують як модифікатор бульбашкової поверхні відповідне цвіттеріонну поверхнево-активну речовину. В цьому випадку результатом процесу флотації є збагачення рідини, що флотують, протонами і гідроксильними іонами, які рекомбінують в молекули води, забезпечуючи вилучення з об'єму флотації еквівалентної кількості інших катіонів і аніонів молекул застосованих модифікаторів бульбашкової поверхні, що зв'язуються з функціональними групами. Таким чином, удосконалення відомого способу шляхом інтенсифікації процесу флотації і вибіркового введення в газорідинний потік бульбашок активуючих речовин, забезпечує формування активованих бульбашок, дозволяє змінювати інтенсивність адсорбції цільових поверхнево-активних речовин (ПАР) і вилучення цільових поверхнево-інактивних речовин (ПІР) на цих бульбашках. За рахунок цього досягається можливість управляти флотацією активованими бульбашками за рахунок фізико-хімічної модифікації їх поверхні з боку газової фази, що забезпечує ефективне зв'язування((адсорбцію) цільових поверхнево-активних речовин (ПАР) і вилучення поверхнево-інактивних речовин (ПІР) речовин на спливаючих бульбашках, підвищуючи якість і швидкість очищення рідини, що флотують. Приведені відомості підтверджують можливість здійснення і промислової придатності способу, що заявляється, який може ефективно використовуватися при вилученні дисперсних часток і достеменно-розчинених речовин з рідин бульбашками газу, а також при очищенні питних вод в побуті і харчовій промисловості, доочищення технічних і стічних вод промислових підприємств, а також при розділенні пульпи в гірничорудній, хімічній, нафтохімічній, біологічній і інших галузях промисловості. Перелік позначень: 7 UA 103411 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 1) флотатор 2) аератор 3) бульбашково-плівковий екстрактор (БПЕ) 4) екстракційна трубка 5) трубна решітка 6) порожнина для відбору рідини, що флотують 7) порожнина для накопичення і відбору поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхневоінактивних речовин (ПІР) 8) генератор бульбашок 9) трубопровід для подачі рідини, що флотує 10) рідинний насос 11) трубопровід для подачі газу 12) трубопровід для подачі активуючих речовин А1, В1, С1 13) трубопровід для активуючої речовини А1 14) трубопровід для активуючої речовини В1 15) трубопровід для активуючої речовини С 1 16) ємкість для активуючої речовини А1 17) ємкість для активуючої речовини В1 18) ємність для активуючої речовини С1 19) заправний трубопровід ємності для рідини, що флотують 20) ємність для сфлотованої рідини 21) перепускний трубопровід 22) вихідний трубопровід 23) обвідний трубопровід 24) змішувач 25) вихідний трубопровід для цільових поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхневоінактивних речовин (ПІР) A2, B2, C2 26) трубопровід для відведення цільових поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхневоінактивних речовин (ПІР) A2 27) трубопровід для відведення цільових поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхневоінактивних речовин (ПІР) B2 28) трубопровід для відведення цільових поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхневоінактивних речовин (ПІР) C2 29) ємність для збору цільових поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР) A2 30) ємність для збору цільових поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР) В2 31) ємність для збору цільових поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР) C2 32) вихідний трубопровід для вилучення цільових поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР) A2 33) вихідний трубопровід для вилучення цільових поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР) B2 34) вихідний трубопровід для вилучення цільових поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР) C2 35-48) клапани 49) дренажний патрубок. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 Спосіб флотації рідини, що включає генерування бульбашок шляхом змішення рідини, що флотує, і газу, що флотує, і формування бульбашково-рідинного потоку, подачу цього бульбашково-рідинного потоку в рідину, що підлягає флотації, флотацію рідини шляхом адсорбції поверхнево-активних речовин (ПАР) і вилучення поверхнево-інактивних речовин (ПІР) на спливаючих бульбашках під дією гідродинамічного тиску швидкісного бульбашково-рідинного потоку, бульбашково-плівкову екстракцію поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхневоінактивних речовин (ПІР) з бульбашок за допомогою бульбашково-плівкового екстрактора (БПЕ), вилучення сфлотованих поверхнево-активних речовин (ПАР) і поверхнево-інактивних речовин (ПІР) на переробку або утилізацію, а також накопичення або подачу до споживача очищеної рідини, який відрізняється тим, що при генеруванні бульбашок об'єднують швидкісні 8 UA 103411 C2 5 10 15 потоки рідини, що флотує, і газу, що флотує, в які додатково вводять швидкісні потоки активуючих речовин і тим самим одночасно формують узагальнений швидкісний бульбашковорідинний потік з активованими бульбашками, всередину газового простору яких проникають активуючі речовини з амфіфільними властивостями їх молекул і з іонною, цвіттеріонною, або дипольною природою розподілу зарядів в полярних групах цих молекул, при чому попередньо змішують швидкісний потік газу і активуючих речовин, а потім швидкісний потік газу і активуючих речовин у вигляді швидкісного потоку аерозолі або диму змішують з швидкісним потоком рідини, при цьому змішення швидкісних потоків рідини, що флотує, газу, що флотує, і активуючих речовин здійснюють синхронно в місці їх зіткнення в єдиному обмеженому об'ємі в полі змінного тиску, а як активуючі речовини використовують рідкі, газоподібні або тверді порошкові речовини, що мають властивість управляти флотацією активованими бульбашками шляхом адсорбції з внутрішнього газового простору бульбашок на поверхні оболонок цих бульбашок і вплив на адсорбцію цільових поверхнево-активних речовин (ПАР), що флотують, і вилучення цільових поверхнево-інактивних речовин (ПІР), що флотують на активованих бульбашках. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9

Додаткова інформація

Автори англійською

Hevod Viktor Serhiiovych, Belimenko Heorhii Serhiiovych

Автори російською

Гевод Виктор Сергеевич, Белименко Георгий Сергеевич

МПК / Мітки

МПК: B03D 1/02, C02F 1/24

Мітки: рідини, флотації, спосіб

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/11-103411-sposib-flotaci-ridini.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб флотації рідини</a>

Подібні патенти