Є ще 7 сторінок.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб флотації рідини, що включає генерування бульбашок за допомогою ежектора, в якому виконують змішення швидкісного потоку газу і активуючих речовин до стану аерозолю, потім синхронне об'єднання отриманого швидкісного потоку газу і активуючих речовин у вигляді швидкісного потоку аерозолю з швидкісним потоком рідини в місці їх зустрічі в єдиному обмеженому об'ємі в полі змінного тиску і формування бульбашково-рідинного потоку, подальшу подачу цього бульбашково-рідинного потоку в рідину, що підлягає флотації, флотація рідини шляхом адсорбції поверхнево-активних речовин і вилучення поверхнево-інактивних речовин на спливаючих бульбашках під дією гідродинамічного тиску швидкісного бульбашково-рідинного потоку, бульбашково-плівкова екстракція поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин з бульбашок за допомогою бульбашково-плівкового екстрактора, видалення сфлотованих поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин на переробку або утилізацію, а також накопичення або спрямування до споживача очищеної рідини, який відрізняється тим, що при генеруванні бульбашок за допомогою ежектора потік активуючих речовин заздалегідь піддають ультразвуковій диспергації за допомогою ультразвукового генератора до стану мікроаерозолю, а потім отриманий ультразвуковою диспергацією швидкісний потік мікроаерозолю активуючих речовин змішують з швидкісним потоком газу, після чого швидкісний потік мікроаерозолі активуючих речовин і газу об'єднують з швидкісним потоком води синхронно в місці їх зустрічі в єдиному обмеженому об'ємі в полі змінного тиску і формують флотуючий бульбашково-рідинний потік з мікродисперсним аерозолем усередині бульбашок, який спрямовують в рідину, яка підлягає флотації, а як активуючі речовини використовують розчини олігомерів катіонних і аніонних поверхнево-активних поліелектролітів в діапазоні молекулярних мас, рівних 1000-10000 атомних одиниць маси, що здатні піддаватися ультразвуковій диспергації за допомогою ультразвукового генератора до стану мікроаерозолю і одночасно мати властивість управляти флотацією активованими бульбашками шляхом адсорбції мікроаерозолю цих поліелектролітів з внутрішнього газового простору сформованих бульбашок на поверхні оболонок цих бульбашок і впливати на адсорбцію флотованих цільових поверхнево-активних речовин і цільових поверхнево-інактивних речовин на активованих бульбашках.

2. Спосіб флотації рідини за п. 1, який відрізняється тим, що як активуючі речовини використовують розчини олігомерів катіонних і аніонних поверхнево-активних поліелектролітів з наступної групи речовин:

- полістиролсульфокислота, аніонний поліелектроліт (ВК-1);

- співполімер акриламіду і акрилату натрію, гідролізований на 30 %, аніонний поліелектроліт (Сепаран NП-30);

- співполімер акриламіду і триметиламінометакрилату метилхлорид, аніонний полімер (ААТМАМА);

- полігексаметиленгуанідину гідрохлорид, катіонний поліелектроліт;

- співполімер вінілпіролідону і триметиламінометакрилату, катіонний поліелектроліт (ВА-322);

- оксиметильований поліакриламід, катіонний полімер (ОКФ);

- полідиметиламіноетилметакрилату ацетат, катіонний поліелектроліт (ПДМАЕМА);

- полі-4-вініл-N-бензилтриметиламонію хлорид, катіонний поліелектроліт (ВПК-101);

- полідиметилдіаліламонію хлорид, катіонний поліелектроліт (ПДМДАА);

- поліетиленімін, катіонний поліелектроліт (ПЕІ).

Текст

Дивитися

Реферат: Спосіб флотації рідини включає генерування бульбашок за допомогою ежектора, в якому виконують змішення швидкісного потоку газу і активуючих речовин до стану аерозолю. Потім здійснюють синхронне об'єднання отриманого швидкісного потоку газу і активуючих речовин у вигляді швидкісного потоку аерозолю з швидкісним потоком рідини в місці їх зустрічі в єдиному обмеженому об'ємі в полі змінного тиску і формування бульбашково-рідинного потоку, подальшу подачу цього бульбашково-рідинного потоку в рідину, що підлягає флотації, флотація рідини шляхом адсорбції поверхнево-активних речовин і вилучення поверхнево-інактивних речовин на спливаючих бульбашках під дією гідродинамічного тиску швидкісного бульбашковорідинного потоку, бульбашково-плівкова екстракція поверхнево-активних речовин і поверхневоінактивних речовин з бульбашок за допомогою бульбашково-плівкового екстрактора, видалення сфлотованих поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин на переробку або утилізацію, а також накопичення або спрямування до споживача очищеної рідини. При генеруванні бульбашок за допомогою ежектора потік активуючих речовин заздалегідь піддають ультразвуковій диспергації за допомогою ультразвукового генератора до стану мікроаерозолю. Потім отриманий ультразвуковою диспергацією швидкісний потік мікроаерозолю активуючих речовин змішують з швидкісним потоком газу, після чого швидкісний потік мікроаерозолю активуючих речовин і газу об'єднують з швидкісним потоком води синхронно в місці їх зустрічі в єдиному обмеженому об'ємі в полі змінного тиску і формують флотуючий бульбашковорідинний потік з мікродисперсним аерозолем усередині бульбашок, який спрямовують в рідину, яка підлягає флотації. Як активуючі речовини використовують розчини олігомерів катіонних і аніонних поверхнево-активних поліелектролітів в діапазоні молекулярних мас, рівних 100010000 атомних одиниць маси, що здатні піддаватися ультразвуковій диспергації за допомогою ультразвукового генератора до стану мікроаерозолю і одночасно мати властивість управляти флотацією активованими бульбашками шляхом адсорбції мікроаерозолю цих поліелектролітів з внутрішнього газового простору сформованих бульбашок на поверхні оболонок цих бульбашок і впливати на адсорбцію флотованих цільових поверхнево-активних речовин і цільових поверхнево-інактивних речовин на активованих бульбашках. UA 89331 U (12) UA 89331 U UA 89331 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до процесів розділення за допомогою флотації рідких гетерогенних середовищ, переважно водних розчинів і дисперсій, надалі рідини, при вилученні дисперсних частинок і істинно-розчинних речовин з рідин бульбашками газу методом флотації 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. Флотація (фр. flottation, від flotter плавати) - один з методів збагачення корисних копалин і очищення води, який оснований на відмінності в здатності частинок утримуватися на міжфазовій поверхні, що обумовлено відмінністю в питомих поверхневих енергіях. Гідрофобні (погано змочуються водою) частинки вибірково закріплюються на межі розподілу фаз, зазвичай газу і води, і відділяються від гідрофільних (добре змочуються водою) частинок. При флотації бульбашки газу прилипають до частинок, що погано змочуються водою, і піднімають їх до поверхні. В даний час флотація отримала широке застосування для очищення води від розчинних поверхнево-активних органічних речовин і суспензій, розділення сумішей, прискорення відстоювання в хімічній, нафтопереробній, харчовій 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.) B03D1/02, 30.01.1975] [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 будь-якими аероіонами, і відповідно, недостатній ступінь вилучення поверхнево-активних речовин (ПАР) у разі, коли в процесі флотації для аерації пульпи вживають іонізоване повітря, що містить зазначені іони. Викликано це тим, що дрібнодисперсні бульбашки, що утворюються з повітря з індукованими в ньому аероіонами, дуже швидко втрачають свій заряд у водному середовищі і тому не забезпечують бажаного ефекту розділення речовин в системі (агрегатах) флотації, оскільки, втративши заряд вже в початковий момент свого існування, вони далі піддаються коалесценції (злиттю) у великі бульбашки. В результаті скорочується загальна площа поверхні їх контакту з частинками, що флотують, і знижується ефективність флотаційного розділення. Відомий спосіб флотації рідини, що включає іонізацію повітря з отриманням іонів з однойменними зарядами, введення іонізованого повітря в камеру флотації з дисперсною рідиною і вилучення продуктів розділення ["Способ флотационного разделения" SU 1297914 (Al) (Волгоградский политехнический институт) B03D1/00, C02F1/28, 23.03.1987] [2]. Для підвищення ступеня вилучення поверхнево-активних речовин (ПАР) шляхом запобігання коалесценції (злиттю) бульбашок, на корпус камери флотації додатково подають напругу того ж знаку, що і знак одержуваних аероіонів. Недоліком відомого способу [2] є низька ефективність розділення водних розчинів і дисперсій через неможливість проникнення електростатичного поля вглиб воднобульбашкового 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 та знаходяться в рідині, яку флотують. Відомий спосіб флотації рідини, що включає попередню іонізацію повітря з отриманням в ньому 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 частинки компоненту, що флотують, з поверхні пульпи ["Способ флотационного разделения гетерогенных систем" SU1369804 (Al) (Волгоградский политехнический институт) B03D1/00, 30.01.1988] [3]. Для підвищення ефективності розділення шляхом регулювання розмірів бульбашок іонізованого повітря безпосередньо в процесі їх утворення, на розділову сітку додатково подають напругу однойменну із знаком заряду іонізованого повітря, а в зоні піни створюють напругу, протилежну за знаком заряду іонізованого повітря. 1 UA 89331 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Проте у відомому способі [3] повітря втрачає переважну частину своїх аерофонів, ще не досягнувши зарядженої розділової сітки, і тому в процесі флотації багато бульбашок коалесціюють (зливаються), не досягаючи зони утворення піни, і дисперсні частинки компонента, що флотують, повертаються назад 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 ["Спосіб очищення флотації розчинів від дисперсних частинок" RU2048446 (СІ) (Лопатенко С.В.) (UA), C02F1/24,20.11.1995] [4]. Для підвищення ступеня очищення і прискорення процесу, іонізації піддають повітря, заздалегідь змішане з дрібнодисперсними частинками поверхнево-активної речовини, причому як поверхнево-активну речовину використовують аніонні, катіонні і амфолітні поверхневоактивні речовини. Недоліком відомого способу [4] є те, що електризація заздалегідь отриманих повітрянодисперсних систем викликає дуже швидку подальшу рекомбінацію заряджених частинок дисперсної фази в цих системах за законом збереження їх електричної нейтральності. Рекомбіновані частинки не зависають в газовій фазі, що спрямовується до місця формування з неї потоку бульбашок, а осідають на стінках системи транспортування і в просторі пористого диспергуючого пристрою - (диспергуючі грати). Це призводить 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 руйнується, не досягаючи зони піни, і дисперсні частинки речовини, що флотують, назад повертаються в пульпу. Відомий спосіб флотації рідини, що включає флотацію із застосуванням поверхневоактивних речовин гетерополярної будови, їх попередню підготовку перемішуванням з водою і диспергованим повітрям ["Способ очистки сточных вод" RU2160713 (С2) (Горный институт Кольского научного центра РАН) C02F1/24, 20.12.2000] [5]. Для інтенсифікації процесу очищення і скорочення часу флотації, витримку отриманої газорідинної суміші проводять до стану граничної адсорбції на межі розподілу фаз газ-рідина, а потім водно-бульбашкову суміш спрямовують в об'єм рідкої маси, яку флотують. Перемішування поверхнево-активних речовин з водою і повітрям, що диспергує, здійснюється в співвідношенні 3:1-11:1, причому поверхнево-активні речовини вводять у воду перед подачею диспергованого повітря, забезпечуючи їх концентрацію у воді не нижче за критичну концентрацію міцелоутворення. Недоліком відомого способу [5] є велика не продуктивна втрата поверхнево-активних речовин і те, що процес очищення складається з декількох автономних стадій. Відомий спосіб флотації рідини, втілений у відомій установці для очищення води флотацією, що включає генерування бульбашок шляхом змішення рідини, яку флотують, 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 на спливаючих бульбашках, бульбашково-плівкову екстракцію поверхнево-активних речовин з бульбашок, видалення сфлотованих поверхнево-активних речовин на переробку або утилізацію, а також накопичення або спрямування до споживача очищеної рідини ["Установка для очистки воды флотацией" RU2247077 (СІ) (Гевод B.C., Руденко А.Г.) C02F1/24, B03D1/14, 27.02.2005] [6]. Для підвищення інтенсивності масообміну рідини (води) в ємності, підвищення продуктивності і ступеня очищення, формування бульбашково-рідинного потоку здійснюють аератором, який виконано у вигляді водоповітряного ежектора, бульбашково-плівкову екстракцію поверхнево-активних речовин з бульбашок здійснюють за допомогою бульбашковоплівкового екстрактора, що складається з багатьох екстракційних трубок, а рідину, яку флотують, через обвідну всмоктуючу магістраль насосом безперервно подають в ежектор для формування бульбашково-рідинного потоку, подачу цього бульбашково-рідинного потоку в рідину, що підлягає флотації, і флотацію рідини шляхом адсорбції поверхнево-активних речовин на спливаючих бульбашках. У відомому способі флотації рідини, окрім адсорбції поверхнево-активних речовин на спливаючих бульбашках, здійснюють одночасно і вилучення поверхнево-неактивних домішок, які ще називають поверхнево-інактивними речовинами, при цьому сфлотовані поверхнево 2 UA 89331 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 інактивні речовини в подальшому процесі флотації видаляють на переробку або утилізацію спільно з поверхнево-активними речовинами. Таким чином, відбувається циркуляційний оборотний безперервний процес очищення води від поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин до моменту, коли в екстракційних трубках бульбашково-плівкового екстрактора перестануть утворюватися висхідні плівки поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин, які вилучаються, що сигналізує про припинення процесу перетворення бульбашок в плівки і завершення очищення рідини (води), яку флотують. Недоліком відомого способу [6] є те, що в ньому відсутня можливість управляти флотацією шляхом зміни інтенсивності адсорбції цільових (що вилучаються) поверхнево-активних речовин і вилучення поверхнево-інактивних речовин на спливаючих бульбашках, що не забезпечує високої швидкості очищення води від цих речовин і обмежує сферу його застосування, зокрема для очищення води флотацією. Відомий спосіб флотації рідини, що реалізований в способі очищення (доочищення) води, переважно питної, при якому виконують комплексне очищення (доочищення) води, щонайменше в одному очисному модулі, що включає щонайменше один кільцевий багатоступінчастий цикл очищення (доочищення) води, при якому виконують фільтрацію води через насипний піщаний фільтр, після якого відфільтровану воду виводять за допомогою дренажно-відсмоктуючого засобу і подають на бактерицидну обробку води в ультрафіолетовий опромінювач (УФ-опромінювач), після чого виконують флотаційну обробку освітленої води у флотаторі водоповітряною сумішшю, що генерується за допомогою ежектора, в якому виконують зміщення швидкісного потоку рідини з потоком газу, що ежектується, і формують бульбашково-рідинний потік, який забезпечує бульбашково-плівкову екстракцію поверхневоактивних речовин за допомогою бульбашково-плівкового екстрактора, а потім додатково виконують біологічне очищення води в аеробному біореакторі із завантаженням, що складається з активованого вугілля з колоніями аеробних гетеротрофів, що інкубовані в ньому, після чого виконують повторну подачу води на наступний кільцевий багатоступінчастий цикл очищення води - рециркуляцію, при цьому виведення очищеної води виконують після багаторазової рециркуляції ["Спосіб глибокого очищення (доочищення) води, переважно питної" UA98257 (С2) (Гевод B.C., Беліменко Г.С.) C02F1/24; C02F1/32; C02F3/02; C02F9/02; C02F9/14; C02F103/04; 25.04.2012] [7]; ["Пристрій для глибокого очищення (доочищення) води, переважно питної" UA98887 (С2) (Гевод B.C., Беліменко Г.С.) C02F1/24; C02F1/32; C02F3/02; C02F9/02; C02F9/14; C02F103/04; B01D24/02; 25.06.2012] [8]. Недоліком відомого способу [7,8] є те, що в ньому відсутня можливість управляти флотацією шляхом зміни інтенсивності адсорбції цільових (витягуваних) поверхнево-активних речовин і вилучення поверхнево-інактивних речовин на спливаючих бульбашках, що не забезпечує високого ступеня і швидкості очищення води від цих речовин. Відомий спосіб флотації рідини, реалізований в установці для очищення рідини, що включає попередню фільтрацію рідини, подачу насосом рідини в ежектор, а також ежекцію в нього повітря і активуючих речовин (реагентів) і формування активованого бульбашково-рідинного потоку, подачу активованого бульбашково-рідинного потоку на флотацію у флотатор, вилучення (екстракцію) поверхнево-активних речовин на спливаючих бульбашках, відбір флотошлама і відбір освітленої (очищеною) рідини ["Установка для очистки жидкости" RU2039709 (СІ) (Тамбовское акционерное общество "Тамбовец") C02F1/40; C02F1/24; 20.07.1995] [9]. При формуванні активованого бульбашково-рідинного потоку дрібних активованих бульбашок в ежекторі, він у вигляді швидкісного бульбашково-рідинного потоку надходить у флотатор, в якому знаходиться рідина, яку флотують. Це дещо підвищує ефективність флотації, що позитивно впливає на швидкість очищення (обробки) рідини, яку флотують. Недоліком відомого способу [9] є те, що застосування бульбашкової екстракції поверхневоактивних речовин (ПАР) при флотації, не забезпечує високої якості очищення рідини в порівнянні з бульбашково-плівковою екстракцією. Відомий спосіб флотації рідини, що включає насичення води газом в сатураторі під тиском, скидання тиску до атмосферного, флотацію завислих (суспендованих) забруднюючих компонентів бульбашками газу, що виділяються при скиданні тиску, відділення забруднень від очищеної води, причому в сатураторі насичують газом частину потоку води, що очищається і/або очищеної, після чого проводять дроселювання насиченої газом води з одночасним змішуванням з рештою частини води, що очищується, в ежекторі, з утворенням на його виході рівномірно спіненої води ["Способ очистки сточных вод напорной флотацией" RU2327646 (СІ) 3 UA 89331 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 (Аким Э.Л. (RU)) C02F1/24, B03D1/02, C02F103/28, 27.06.2008] [10]; ["Устройство для очистки сточной воды" RU2347751 (С2) (Аким Э.Л. (RU)) C02F1/00, C02F1/24, B03D1/14, 27.02.2009] [11]. Недоліком відомого способу [10,11] є застосування бульбашкової екстракції поверхневоактивних речовин (ПАР) при флотації, що не забезпечує високої якості очищення рідини в порівнянні з бульбашково-плівковою екстракцією. Відомий найбільш близький до заявленого технічного рішення за призначенням і кількістю загальних ознак спосіб флотації рідини, що включає генерування бульбашок за допомогою ежектора, в якому виконують змішення швидкісного потоку газу і активуючих речовин до стану аерозолю, потім синхронне об'єднання отриманого швидкісного потоку газу і активуючих речовин у вигляді швидкісного потоку аерозолю з швидкісним потоком рідини в місці їх зустрічі в єдиному обмеженому об'ємі в полі змінного тиску і формування бульбашково-рідинного потоку, подальшу подачу цього бульбашково-рідинного потоку в рідину, що підлягає флотації, флотація рідини шляхом адсорбції поверхнево-активних речовин і вилучення поверхнево-інактивних речовин на спливаючих бульбашках під дією гідродинамічного тиску швидкісного бульбашковорідинного потоку, бульбашково-плівкову екстракція поверхнево-активних речовин і поверхневоінактивних речовин з бульбашок за допомогою бульбашково-плівкового екстрактора, вилучення флотованих поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин на переробку або утилізацію, а також накопичення або спрямування до споживача очищеної рідини ["Спосіб флотації рідини" UA103411 (С2) (Гевод B.C., Беліменко Г.С.) C02F1/24, B03D1/02, 10.10.2013] [12]. Недоліком відомого способу [12] є те, що в ньому забезпечується диспергація потоку активуючих речовин при зміщенні його з швидкісним потоком газу тільки до стану аерозолю (розмір частинок 10-50 мкм і вище), але не до стану мікроаерозолю (розмір частинок 10-1 мкм і нижче). Крім того, при змішенні швидкісного потоку аерозолю активуючих речовин з швидкісним потоком рідини в місці їх зустрічі формується бульбашково-рідинний потік тільки з дисперсним аерозолем (розмір частинок 10-50 мкм і вище), але не тонко дисперсним мікроаерозолем (розмір частинок 10-1 мкм і нижче) усередині бульбашок. При цьому в процесі подальшої флотації не досягається максимально висока ефективність адсорбції поверхнево-активних речовин і висока ефективність вилучення поверхневоінактивних речовин на спливаючих бульбашках під дією гідродинамічного тиску швидкісного бульбашково-рідинного потоку. Відповідно, не забезпечується висока ефективність бульбашково-плівкової екстракції поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин з бульбашок за допомогою бульбашково-плівкового екстрактора, що знижує ступінь очищення рідини. В основу корисної моделі поставлено задачу, на вирішення якої спрямована корисна модель, яка полягає в удосконаленні відомого способу шляхом: - інтенсифікації диспергації потоку активуючих речовин при змішенні його з швидкісним потоком газу до стану мікроаерозолю (розмір частинок 10-1 мкм і нижче) - інтенсифікації формування бульбашково-рідинного потоку з мікродисперсним аерозолем (розмір частинок 10-1 мкм і нижче) усередині бульбашок - вибору найбільш ефективних активуючих речовин. Технічний результат, який досягається при вирішенні поставленої технічної задачі і використанні вдосконаленого способу, полягає в можливості ефективніше управляти флотацією активованими бульбашками за рахунок фізико-хімічної модифікації їх поверхні з боку газової фази бульбашок, що забезпечує ефективне зв'язування(адсорбцію) цільових поверхневоактивних речовин і вилучення поверхнево-інактивних речовин на спливаючих бульбашках, що істотно підвищує ступінь (якість) і швидкість очищення рідини, яку флотують, також ефективність цільового вилучення з неї поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин, що флотують. Поставлена технічна задача вирішується, а технічний результат досягається тим, що в способі флотації рідини, що включає генерування бульбашок за допомогою ежектора, в якому виконують зміщення швидкісного потоку газу і активуючих речовин до стану аерозолю, потім синхронне об'єднання отриманого швидкісного потоку газу і активуючих речовин у вигляді швидкісного потоку аерозолю з швидкісним потоком рідини в місці їх зустрічі в єдиному обмеженому об'ємі в полі змінного тиску і формування бульбашково-рідинного потоку, подальшу подачу цього бульбашково-рідинного потоку в рідину, що підлягає флотації, флотація рідини шляхом адсорбції поверхнево-активних речовин і вилучення поверхнево-інактивних речовин на спливаючих бульбашках під дією гідродинамічного тиску швидкісного бульбашковорідинного потоку, бульбашково-плівкову екстракція поверхнево-активних речовин і поверхнево 4 UA 89331 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 інактивних речовин з бульбашок за допомогою бульбашково-плівкового екстрактора, видалення сфлотованих поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин на переробку або утилізацію, а також накопичення або спрямування до споживача очищеної рідини, згідно з корисною моделлю, при генеруванні бульбашок за допомогою ежектора потік активуючих речовин заздалегідь піддають ультразвуковій диспергації за допомогою ультразвукового генератора до стану мікроаерозолю, а потім отриманий ультразвуковою диспергацією швидкісний потік мікроаерозолю активуючих речовин змішують з швидкісним потоком газу, після чого швидкісний потік мікроаерозолю активуючих речовин і газу об'єднують з швидкісним потоком води синхронно в місці їх зустрічі в єдиному обмеженому об'ємі в полі змінного тиску і формують флотуючий бульбашково-рідинний потік з мікродисперсним аерозолем усередині бульбашок, який спрямовують в рідину, яка підлягає флотації, а як активуючі речовини використовують розчини олігомерів катіонних і аніонних поверхнево-активних поліелектролітів в діапазоні молекулярних мас, рівних 1000-10000 атомних одиниць маси, що здатні піддаватися ультразвуковій диспергації за допомогою ультразвукового генератора до стан у мікроаерозолю і одночасно мати властивість управляти флотацією активованими бульбашками шляхом адсорбції мікроаерозолю цих поліелектролітів з внутрішнього газового простору сформованих бульбашок на поверхні оболонок цих бульбашок і впливати на адсорбцію флотованих цільових поверхнево-активних речовин і цільових поверхнево-інактивних речовин на активованих бульбашках. У зв'язку з тим, що при генеруванні бульбашок за допомогою ежектора потік активуючих речовин заздалегідь піддають ультразвуковій диспергації за допомогою ультразвукового генератора до стану мікроаерозолю (розмір частинок 10-1 мкм і нижче), досягається інтенсифікація диспергації потоку активуючих речовин при змішенні його з швидкісним потоком газу відповідно до стану мікроаерозолю (розмір частинок 10-1 мкм і нижче). У зв'язку з тим, що отриманий ультразвуковою диспергацією швидкісний потік мікроаерозолю активуючих речовин змішують з швидкісним потоком газу, після чого швидкісний потік мікроаерозолю активуючих речовин і газу об'єднують з швидкісним потоком води синхронно в місці їх зустрічі в єдиному обмеженому об'ємі в полі змінного тиску, забезпечується формування бульбашково-рідинного потоку, що флотує, з мікродисперсним аерозолем (розмір частинок 10-1 мкм і нижче) усередині бульбашок, який спрямовують в рідину, яку флотують. В результаті утворюється багато дрібних активованих бульбашок, які у вигляді швидкісного бульбашково-рідинного потоку надходять у флотатор, в якому знаходиться рідина, яку флотують. Активовані бульбашки в 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. Потім бульбашки надходять в камеру флотації у великій кількості, і, в міру спливання в рідині, що флотує, розширюються, збільшуючи площу своєї поверхні, це підсилює (прискорює) процес накопичення цільових поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин, залежно від необхідності, а також властивостей активуючих речовин, які використовуються, що дозволяє змінювати, тобто збільшувати інтенсивність адсорбції одних і/або зменшувати інтенсивність адсорбції інших цільових поверхнево-активних речовин і вилучення поверхневоінактивних речовин на спливаючих бульбашках, управляючи тим самим процесом флотації. При цьому підвищується ступінь (якість) і швидкість очищення рідини, яку флотують, і ефективність цільового вилучення з неї флотованих поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин. У зв'язку з тим, що як активуючі речовини використовують розчини олігомерів катіонних і аніонних поверхнево-активних поліелектролітів в діапазоні молекулярних мас, рівних 100010000 атомних одиниць маси, що здатні піддаватися ультразвуковій диспергації за допомогою ультразвукового генератора до стану мікроаерозолю (розмір частинок 10-1 мкм і нижче) і одночасно мати властивість управляти флотацією активованими бульбашками шляхом адсорбції мікроаерозолю цих поліелектролітів з внутрішнього газового простору сформованих бульбашок на поверхні оболонок цих бульбашок і впливати на адсорбцію флотованих цільових поверхнево-активних речовин і цільових поверхнево-інактивних речовин на активованих бульбашках, забезпечується інтенсифікація диспергації потоку активуючих речовин при змішенні його з швидкісним потоком газу до стану мікроаерозолю. При цьому інтенсифікується: - процес флотації, за рахунок формування активованих бульбашок, що дозволяє в процесі флотації підвищити інтенсивність адсорбції цільових поверхнево-активних речовин; 5 UA 89331 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - процес вилучення поверхнево-інактивних речовин на спливаючих бульбашках під дією гідродинамічного тиску швидкісного бульбашково-рідинного потоку; - а також процес бульбашково-плівкової екстракції поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин з бульбашок за допомогою бульбашково-плівкового екстрактора. Окрім згаданих головних відмінностей, спосіб, що заявляється, має і додаткові відмінності, які створюють додатковий технічний результат. У способі флотації рідини, згідно з корисною моделлю, як активуючі речовини використовують розчини олігомерів катіонних і аніонних поверхнево-активних поліелектролітів з наступної групи речовин: - полістиролсульфокислота, аніонний поліелектроліт (ВК-1); - співполімер акриламіду і акрилату натрію, гідролізований на 30 %, аніонний поліелектроліт (Сепаран NП-30); - співполімер акриламіду і триметиламінометакрилату метилхлорид, аніонний полімер (ААТМАМА); - полігексаметиленгуанідину гідрохлорид, катіонний поліелектроліт; - співполімер вінілпіролідону і триметиламінометакрилату, катіонний поліелектроліт (ВА322); - оксіметильований поліакриламід, катіонний полімер (ОКФ); - полідиметиламіноетилметакрилату ацетат, катіонний поліелектроліт (ПДМАЕМА); - полі-4-вініл-N-бензилтриметиламонію хлорид, катіонний поліелектроліт (ВПК-101); - полідиметилдіаліламонію хлорид, катіонний поліелектроліт (ПДМДАА); - поліетиленімін, катіонний поліелектроліт (ПЕІ). Дослідним шляхом встановлено, що речовини, вибрані як активуючі речовини, із згаданої групи розчинів олігомерів катіонних і аніонних поверхнево-активних поліелектролітів мають якнайкраще поєднання властивостей управляти флотацією активованими бульбашками шляхом адсорбції мікроаерозолю (розмір частинок 10-1 мкм і нижче) цих поліелектролітів з внутрішнього газового простору сформованих бульбашок на поверхні оболонок цих бульбашок, а також впливати на адсорбцію флотованих цільових поверхнево-активних речовин і цільових поверхнево-інактивних речовин на активованих бульбашках. Таким чином, завдяки удосконаленню відомого способу шляхом інтенсифікації диспергації потоку активуючих речовин при змішенні його з швидкісним потоком газу до стану мікроаерозолю (розмір частинок 10-1 мкм і нижче), інтенсифікації формування бульбашковорідинного потоку з мікродисперсним аерозолем усередині бульбашок, і вибору найбільш ефективних активуючих речовин, забезпечується можливість ефективніше управляти флотацією активованими бульбашками. Це досягається за рахунок фізико-хімічної модифікації їх поверхні з боку газової фази бульбашок, в процесі якої відбувається більш ефективне зв'язування (адсорбція) цільових поверхнево-активних речовин і вилучення поверхнево-інактивних речовин на спливаючих бульбашках, що підвищує ефективність їх бульбашково-плівкової екстракції у бульбашковому плівковому екстракторі, підвищує ступінь (якість) і швидкість очищення рідини, яку флотують, також ефективність цільового вилучення з неї флотованих поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин. Надалі корисна модель пояснюється прикладом його виконання з посиланнями на креслення (схему) пристрою, за допомогою якого може бути здійснений запропонований вдосконалений спосіб флотації рідини. У загальному випадку вдосконалений спосіб флотації рідини, включає генерування бульбашок за допомогою ежектора, в якому виконують змішення швидкісного потоку газу і активуючих речовин до стану аерозолю, потім виконують синхронне об'єднання отриманого швидкісного потоку газу і активуючих речовин у вигляді швидкісного потоку аерозолю з швидкісним потоком рідини в місці їх зустрічі в єдиному обмеженому об'ємі в полі змінного тиску і формують бульбашково-рідинний потік, подальшу подачу цього бульбашково-рідинного потоку в рідину, що підлягає флотації, флотацію рідини шляхом адсорбції поверхнево-активних речовин і вилучення поверхнево-інактивних речовин на спливаючих бульбашках під дією гідродинамічного тиску швидкісного бульбашково-рідинного потоку, бульбашково-плівкову екстракцію поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин з бульбашок за допомогою бульбашково-плівкового екстрактора, видалення сфлотованих поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин на переробку або утилізацію, а також накопичення або спрямування до споживача очищеної рідини. 6 UA 89331 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Головною особливістю вдосконаленого способу флотації рідини, є те, що при генеруванні бульбашок за допомогою ежектора, потік активуючих речовин заздалегідь піддають ультразвуковій диспергації за допомогою ультразвукового генератора до стану мікроаерозолю, а потім отриманий ультразвуковою диспергацією швидкісний потік мікроаерозолю активуючих речовин змішують з швидкісним потоком газу, після чого швидкісний потік мікроаерозолю активуючих речовин і газу об'єднують з швидкісним потоком води синхронно в місці їх зустрічі в єдиному обмеженому об'ємі в полі змінного тиску і формують флотуючий бульбашковорідинний потік з мікродисперсним аерозолем усередині бульбашок, який направляють в рідину, що підлягає флотації, а як активуючі речовини використовують розчини олігомерів катіонних і аніонних поверхнево-активних поліелектролітів в діапазоні молекулярних мас, рівних 100010000 атомних одиниць маси, що здатні піддаватися ультразвуковій диспергації за допомогою ультразвукового генератора до стану мікроаерозолю і одночасно мають властивість управляти флотацією активованими бульбашками шляхом адсорбції мікроаерозолю цих поліелектролітів з внутрішнього газового простору сформованих бульбашок на поверхні оболонок цих бульбашок і впливати на адсорбцію флотованих цільових поверхнево-активних речовин і цільових поверхнево-інактивних речовин на активованих бульбашках. Додатковою особливістю вдосконаленого способу флотації рідини, є те, що як активуючі речовини використовують розчини олігомерів катіонних і аніонних поверхнево-активних поліелектролітів з наступної групи речовин: - полістиролсульфокислота, аніонний поліелектроліт (ВК-1); - співполімер акриламіду і акрилату натрію, гідролізований на 30 %, аніонний поліелектроліт (Сепаран NП-30); - співполімер акриламіду і триметиламінометакрилату метилхлорид, аніонний полімер (ААТМАМА); - полігексаметиленгуанідину гідрохлорид, катіонний поліелектроліт; - співполімер вінілпіролідону і триметиламінометакрилату, катіонний поліелектроліт (ВА322); - оксиметильований поліакриламід, катіонний полімер (ОКФ); - полідиметиламіноетилметакрилату ацетат, катіонний поліелектроліт (ПДМАЕМА); - полі-4-вініл-N-бензилтріметиламонію хлорид, катіонний поліелектроліт (ВПК-101); - полідиметилдіаліламонію хлорид, катіонний поліелектроліт (ПДМДАА); - поліетиленімін, катіонний поліелектроліт (ПЕІ). Вдосконалений спосіб флотації рідини може бути здійснений, наприклад, за допомогою пристрою, зображеного на кресленні (схемі). Пристрій містить флотатор 1, в нижній частині якого встановлений аератор 2, а у верхній частині із проміжком S встановлений бульбашково-плівковий екстрактор 3, що складається з багатьох екстракційних трубок 4, встановлених в трубних гратах 5. Під трубними гратами 5 розташована порожнина 6 для відбору флотованої рідини, а над трубними гратами 5 розташована порожнина 7 для накопичення і відбору поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин. Пристрій містить генератор 8 бульбашок, у якого перший вхід сполучений з напірним трубопроводом 9 для подання рідини (наприклад, води), яку флотують, 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 флотованої рідини (наприклад, води), у якої вхід сполучений трубопроводом 21 з порожниною 6 для відбору флотованої рідини флотатора 1, а вихід сполучений з вихідним трубопроводом 22 для транспортування флотованої (очищеної рідині, наприклад, води) в накопичувач або в систему споживання. Вихідний трубопровід 22 для транспортування флотованої 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 і поверхневоінактивних речовин флотатора 1 вихідним трубопроводом 25 і трьома трубопроводами 26, 27, 28 вибірково сполучена з ємностями 29, 30, 31 для накопичення цільових поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин А2, В2, С2, відбір яких здійснений активованими 7 UA 89331 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 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. У ємностях 16, 17, 18, що містять активуючі рідкі, газоподібні або тверді порошкові цільові речовини Аі, Ві, Сі, встановлені ультразвукові генератори 50,51,52. Для поліпшення процесів змішення потоків повітря і активуючих речовин ежектор 8 для генерування бульбашок, виконаний з форкамерою 53, в якій є другий вхід, сполучений з трубопроводом 11 для подачі флотуючого газу (наприклад, повітря) і третій вхід сполучений з трубопроводом 12 для подачі мікроаерозолю активуючих речовин, вибірково сполученим трьома трубопроводами 13, 14, 15 з ємностями 16, 17, 18, що містять активуючі рідкі, газоподібні або тверді порошкові цільові речовини А1, В1, С1, які піддають ультразвуковій диспергації за допомогою ультразвукових генераторів 50, 51, 52. 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 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 ежектор 8 швидкісним потоком рідини, де змішується з швидкісним потоком газу, що флотує, поступає через відкритий клапан 36 по трубопроводу 11. В результаті змішення в ежекторі 8 швидкісного потоку рідини, що надходить по трубопроводу 9, з швидкісним потоком газу, що флотує, що надходить по трубопроводу 11, відбувається формування швидкісного бульбашково-рідинного потоку і подача цього бульбашково-рідинного потоку через аератор 2 в рідину, яка знаходиться у флотаторі 1 і що підлягає флотації. У флотаторі 1 здійснюється флотація рідини шляхом адсорбції поверхнево-активних речовин і вилучення поверхнево-інактивних речовин на спливаючих бульбашках і бульбашковоплівкова екстракція поверхнево-активних речовин і вилучення поверхнево-інактивних речовин з бульбашок в бульбашково-плівковому екстракторі 3. Після досягнення в ежекторі 8 сталого процесу змішення швидкісного потоку рідини, що надходить по трубопроводу 9, з швидкісним потоком газу, що флотує і надходить по трубопроводу 11, включають, наприклад, ультразвуковий генератор 50, відкривають клапан 37. В результаті ультразвукової обробки активуюча речовина, наприклад А1, з ємності 16 через трубопровід 13 і по трубопроводу 12 надходить швидкісним потоком мікроаерозолю (розмір частинок 10-1 мкм і нижче) у форкамеру 53 ежектора 8, де змішується з швидкісним потоком газу, що флотує, який надходить по трубопроводу 11 і формується швидкісний потік мікроаерозолю активуючих речовин А1 і газу. У ежекторі 8 швидкісний потік мікроаерозолю активуючих речовин А 1, оброблений ультразвуком, і газу змішується зі швидкісним рідинним потоком, що надходить по трубопроводу 11, внаслідок чого одночасно формують узагальнений швидкісний бульбашковорідинний потік з активованими бульбашками, всередину газового простору оболонок яких проникають мікроаерозолі (розмір частинок 10-1 мкм і нижче) активуючих речовин А1 з амфіфільними властивостями їх молекул і з іонною, цвіттеріонною або дипольною природою розподілу зарядів в полярних групах цих молекул. Як активуючі речовини використовують розчини олігомерів катіонних і аніонних поверхневоактивних поліелектролітів в діапазоні молекулярних мас, рівних 1000 10000 атомних одиниць маси, які здатні піддаватися ультразвуковий диспергації за допомогою ультразвукового генератора до стану мікроаерозолю і одночасно мають властивість управляти флотацією активованими бульбашками шляхом адсорбції мікроаерозолю цих поліелектролітів з внутрішнього газового простору сформованих бульбашок на поверхні оболонок цих бульбашок і впливати на адсорбцію флотованих цільових поверхнево-активних речовин і цільових поверхнево-інактивних речовин на активованих бульбашках. 8 UA 89331 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 При цьому змішення швидкісних потоків рідини, що флотує, газу, що флотує, і активуючих речовин А1 здійснюють синхронно в місці їх зустрічі в єдиному обмеженому об'ємі в полі змінного тиску тобто в порожнині ежектора 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 аерозолі (розмір частинок 10-1 мкм і нижче) активуючих речовин, зокрема А1. При цьому утворюється багато активованих бульбашок, які у вигляді швидкісного бульбашково-рідинного потоку через аератор 2 надходять 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 - ежектора 8, де відбувається їх генерування, на флотацію через аератор 2 у флотатор 1, змінюють свої розміри, у зв'язку зі зміною гідростатичного тиску стовпа рідинногазового потоку по шляху їх транспортування, і поступають у флотатор 1 у великій кількості. Потім у міру спливання в просторі рідини, яку флотують, у флотаторі 1 вони розширюються збільшуючи площу своєї поверхні для накопичення цільових поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин, 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 і вилучення поверхнево-інактивних речовин на спливаючих бульбашках, управляючи тим самим процесом флотації у флотаторі 1. При здійсненні способу як активуючі речовини використовують розчини олігомерів катіонних і аніонних поверхнево-активних поліелектролітів, які вибирають з наступної групи речовин: - полістиролсульфокислота, аніонний поліелектроліт (ВК-1); - співполімер акриламіду і акрилату натрію, гідролізований на 30 %, аніонний поліелектроліт (Сепаран NП-30); - співполімер акриламіду і триметиламінометакрилату метилхлорид, аніонний полімер (ААТМАМА); - полігексаметиленгуанідин гідро хлорид, катіонний поліелектроліт; - співполімер вінілпіролідону і триметиламінометакрилату, катіонний поліелектроліт (ВА322); - оксиметильований поліакриламід, катіонний полімер (ОКФ); - полідиметиламіноетилметакрилату ацетат, катіонний поліелектроліт (ПДМАЕМА); - полі-4-вініл-N-бензилтриметиламонію хлорид, катіонний поліелектроліт (ВПК-101); - полідиметилдіаліламонію хлорид, катіонний поліелектроліт (ПДМДАА); - поліетиленімін, катіонний поліелектроліт (ПЕІ). При цьому під дією гідродинамічного напору (тиску) швидкісного бульбашково-рідинного потоку, що поступає через аератор 2 у флотатор 1, рівень рідини, що флотують, підвищується, і вона через проміжок S надходить в порожнину 6 для відбору флотованої рідини. У флотаторі 1 рідина з активованими бульбашками висхідним потоком піднімається вгору. При цьому адсорбуються цільові флотовані поверхнево-активні речовини і вилучаються цільові поверхнево-інактивні речовини на активованих бульбашках, які надходять всередину екстракційних трубок 4 бульбашково-плівкого екстрактора 3. Бульбашки повітря з флотованими цільовими поверхнево-активними речовинами і цільовими поверхнево-інактивними речовинами висхідним потоком піднімаються по екстракційних трубках 4 бульбашково-плівкового екстрактора 3 у вигляді бульбашковорідинного стовпа, який трансформується в серію рідинних плівок піни, які копланарно переміщаються вгору і становлять собою згадувані флотовані цільові поверхнево-активні речовини (ПАР) і цільові поверхнево-інактивні речовини. Плівки піднімаються вгору і звільняються від надлишку рідини, яка стікає по стінках екстракційних трубок 4 бульбашково-плівкового екстрактора 3 вниз назад у флотатор 1. На виході з бульбашково-плівкового екстрактора 3 плівки лопаються. Вилучений з води концентрат флотованих поверхнево-активних речовин і цільових флотованих поверхнево-інактивні речовини у вигляді піни акумулюється в порожнині 7. Піна з порожнини 7 самопливно безперервно по трубопроводу 25 і, наприклад, по трубопроводу 26 при постійно (або тимчасово) відкритому клапану 43, видаляється в ємність 29 для збору адсорбованих цільових поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин А2, що вилучають за допомогою активуючих речовин А1, використовуваних з ємності 16. 9 UA 89331 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 При цьому частково очищена рідина під дією гідродинамічного напору (тиску) піднімається через кільцевий проміжок S між бульбашково-плівковим екстрактором 3 і флотатором 1 до рівня вище за рівень розташування патрубка 21, через який вона по трубопроводу 21 надходить в ємність 20. Для підвищення ступеня очищення рідини і адсорбції цільових поверхнево-активних речовин та вилучення поверхнево-інактивних речовин А2 відкривають клапан 42 і частково очищена рідина по трубопроводах 22, 23 надходить в змішувач 24, де змішується зі швидкісним потоком флотованої рідини, що надходить по трубопроводу 9, і у вигляді швидкісного потоку далі надходить в ежектор 8 для генерування бульбашок. Таким чином, відбувається оборотний процес очищення рідини, яку флотують, і вилучення цільових поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин А2, який багато разів повторюється. Аналогічним чином здійснюють очищення рідини і вилучення в ємності 30 або 31 цільових поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин В2, і/або С2 за допомогою активуючих речовин В1 і/або С1, що оброблені ультразвуком за допомогою ультразвукових генераторів 51 і/або 52, що знаходяться в ємностях 17 і/або 18. Надлишок очищеної рідини з ємності 20, періодично видаляють через трубопровід 22 при відкритому клапану 41 для накопичення або спрямування до споживача. Надлишок цільових поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин А2 і/або В2, і/або С2 з ємностей 29 і/або 30 і/або 31 видаляють через трубопроводи 32 і/або 33 і/або 34 при відкритому клапану 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 катіонного поверхневоактивного поліелектроліту, наприклад з розчину полігексаметиленгуанідину або з розчину співполімеру вінілпіролідону і триметиламінометакрилату (катіонний поліелектроліт (ВА-322)); або з розчину оксиметильованого поліакриламіду (катіонний полімер (ОКФ)); або з розчину полідиметиламіноетилметакрилату ацетату (катіонний поліелектроліт (ПДМАЕМА)) або з розчину полі-4-вініл-N-бензилтриметиламонію хлориду, (катіонний поліелектроліт (ВПК-101)) або з розчину полідиметилдіаліламонію хлориду, (катіонний поліелектроліт (ПДМДАА)) або з розчину поліетиленполііміну. Молекули цих сполук 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). Зокрема, використовують розчин полістиролсульфокислоти, (аніонний поліелектроліт (ВК1)) або розчин співполімеру акриламіду і акрилату натрію, гідролізований на 30 % - (аніонний поліелектроліт (Сепаран NП-30)), або розчин співполімеру акриламіду і триметиламінометакрилату метилхлорид (аніонний полімер (ААТМАМА)). Приклад 3 Вибіркова 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, які створюють важкорозчинні поверхнево-активні сполуки з іоном, що вилучають. 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 відповідну 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 видалення з об'єму флотації еквівалентної кількості інших катіонів і аніонів, що зв'язуються з функціональними групами молекул, застосованих як модифікатори бульбашкової поверхні. В удосконаленому способі шляхом інтенсифікації диспергації потоку активуючих речовин при змішенні його з швидкісним потоком газу до стану мікроаерозолю (розмір частинок 10-1 мкм 10 UA 89331 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 і нижче), інтенсифікації формування бульбашково-рідинного потоку з мікроаерозолем усередині бульбашок, і вибору найбільш ефективних активуючих речовин, забезпечується можливість ефективніше управляти флотацією активованими бульбашками. Це досягається за рахунок фізико-хімічної модифікації їх поверхні з боку газової фази бульбашок, в процесі якої відбувається більш ефективне зв'язування (адсорбція) цільових поверхнево-активних речовин і вилучення поверхнево-інактивних речовин на спливаючих бульбашках, що істотно підвищує ефективність їх бульбашково-плівкової екстракції в бульбашково-плівковому екстракторі, також підвищує якість, швидкість очищення флотованої рідини і ефективність вилучення цільових поверхнево-активних речовин і поверхневоінактивних речовин. Наведені відомості підтверджують можливість здійснення і промислового використання способу, що заявляється, який може ефективно використовуватися при вилученні дисперсних частинок і істинно-розчинних речовин з рідин бульбашками газу, а також при очищенні питних вод в побуті і харчовій промисловості, доочищенні технічних і стічних вод промислових підприємств, а також при розділенні пульпи в гірничорудній, хімічній, нафтохімічній, біологічній і інших галузях промисловості. Перелік позначень 1) флотатор 2) аератор 3) бульбашково-плівковий екстрактор 4) екстракційна трубка 5) трубні грати 6) порожнина для відбору флотованої рідини 7) порожнина для накопичення і відбору поверхнево-активних речовин і поверхневоінактивних речовин 8) ежектор 9) трубопровід для подачі флотованої рідини 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 С1 16) ємність для активуючої речовини А1 17) ємність для активуючої речовини В1 18) ємність для активуючої речовини С1 19) заправний трубопровід ємності для флотованої рідини 20) ємність для флотованої рідини 21) перепускний трубопровід 22) вихідний трубопровід 23) обвідний трубопровід 24) змішувач 25) вихідний трубопровід для цільових поверхнево-активних речовин і поверхневоінактивних речовин А2, В2, С2 26) трубопровід для відведення цільових поверхнево-активних речовин і поверхневоінактивних речовин А2 27) трубопровід для відведення цільових поверхнево-активних речовин і поверхневоінактивних речовин В2 28) трубопровід для відведення цільових поверхнево-активних речовин і поверхневоінактивних речовин С2 29) ємність для збору цільових поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин А2 30) ємність для збору цільових поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин В2 31) ємність для збору цільових поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин С2 32) вихідний трубопровід для виведення цільових поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин А2 33) вихідний трубопровід для виведення цільових поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин В2 11 UA 89331 U 5 34) вихідний трубопровід для виведення цільових поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин С2 35-48) клапани 49) дренажний патрубок 50-52) ультразвуковий генератор (УЗГ) 53) форкамера ежектора. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 1. Спосіб флотації рідини, що включає генерування бульбашок за допомогою ежектора, в якому виконують змішення швидкісного потоку газу і активуючих речовин до стану аерозолю, потім синхронне об'єднання отриманого швидкісного потоку газу і активуючих речовин у вигляді швидкісного потоку аерозолю з швидкісним потоком рідини в місці їх зустрічі в єдиному обмеженому об'ємі в полі змінного тиску і формування бульбашково-рідинного потоку, подальшу подачу цього бульбашково-рідинного потоку в рідину, що підлягає флотації, флотація рідини шляхом адсорбції поверхнево-активних речовин і вилучення поверхнево-інактивних речовин на спливаючих бульбашках під дією гідродинамічного тиску швидкісного бульбашковорідинного потоку, бульбашково-плівкова екстракція поверхнево-активних речовин і поверхневоінактивних речовин з бульбашок за допомогою бульбашково-плівкового екстрактора, видалення сфлотованих поверхнево-активних речовин і поверхнево-інактивних речовин на переробку або утилізацію, а також накопичення або спрямування до споживача очищеної рідини, який відрізняється тим, що при генеруванні бульбашок за допомогою ежектора потік активуючих речовин заздалегідь піддають ультразвуковій диспергації за допомогою ультразвукового генератора до стану мікроаерозолю, а потім отриманий ультразвуковою диспергацією швидкісний потік мікроаерозолю активуючих речовин змішують з швидкісним потоком газу, після чого швидкісний потік мікроаерозолі активуючих речовин і газу об'єднують з швидкісним потоком води синхронно в місці їх зустрічі в єдиному обмеженому об'ємі в полі змінного тиску і формують флотуючий бульбашково-рідинний потік з мікродисперсним аерозолем усередині бульбашок, який спрямовують в рідину, яка підлягає флотації, а як активуючі речовини використовують розчини олігомерів катіонних і аніонних поверхнево-активних поліелектролітів в діапазоні молекулярних мас, рівних 1000-10000 атомних одиниць маси, що здатні піддаватися ультразвуковій диспергації за допомогою ультразвукового генератора до стану мікроаерозолю і одночасно мати властивість управляти флотацією активованими бульбашками шляхом адсорбції мікроаерозолю цих поліелектролітів з внутрішнього газового простору сформованих бульбашок на поверхні оболонок цих бульбашок і впливати на адсорбцію флотованих цільових поверхнево-активних речовин і цільових поверхнево-інактивних речовин на активованих бульбашках. 2. Спосіб флотації рідини за п. 1, який відрізняється тим, що як активуючі речовини використовують розчини олігомерів катіонних і аніонних поверхнево-активних поліелектролітів з наступної групи речовин: - полістиролсульфокислота, аніонний поліелектроліт (ВК-1); - співполімер акриламіду і акрилату натрію, гідролізований на 30 %, аніонний поліелектроліт (Сепаран NП-30); - співполімер акриламіду і триметиламінометакрилату метилхлорид, аніонний полімер (ААТМАМА); - полігексаметиленгуанідину гідрохлорид, катіонний поліелектроліт; - співполімер вінілпіролідону і триметиламінометакрилату, катіонний поліелектроліт (ВА-322); - оксиметильований поліакриламід, катіонний полімер (ОКФ); - полідиметиламіноетилметакрилату ацетат, катіонний поліелектроліт (ПДМАЕМА); - полі-4-вініл-N-бензилтриметиламонію хлорид, катіонний поліелектроліт (ВПК-101); - полідиметилдіаліламонію хлорид, катіонний поліелектроліт (ПДМДАА); - поліетиленімін, катіонний поліелектроліт (ПЕІ). 12 UA 89331 U Комп’ютерна верстка В. Мацело 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 13

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: спосіб, флотації, рідини

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/15-89331-sposib-flotaci-ridini.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб флотації рідини</a>

Подібні патенти