气浮过程中，微小气泡先与水中的悬浮颗粒(油粒)相粘附，形成整体密度小于水的“气泡-颗粒”复合体，使其随气泡一起浮升到水面。因此，实现气浮分离必须具备三个基本条件：一是必须在水中产生足够数量的微小气泡;二是必须使待分离的颗粒形成不溶性固态或液态悬浮体;三是必须使气泡能够与颗粒相粘附。 微小气泡的形成： 微小气泡的主要通过分散空气、溶解空气再释放及电解三种方式产生。下面主要介绍溶解空气再释放法。 空气的溶解： 空气对水属于难溶气体，它在水中的传质速率可表示为：N=K(LC*-C)=KL△C(1)式中：N-空气传质速率，kg/m2·h;KL-液相总传质系数，m3/m2·h;C*，C-分别为空气在水中的平衡浓度和实际浓度，kg/m3。 由式(1)可见：在温度和溶气压力一定时(即C*为定值)，要提高空气传质速率，可以通过增大液相流速或紊动程度来减薄液膜厚度或者增大液相总传质系数，在有限的溶气时间内使空气在水中尽量接近饱和。 溶解空气的释放： 溶气水的释放一般是在溶气释放单元内完成的，分为两个过程，先是消能过程，然后是气泡并大过程。这两个过程实际上是同时存在的，但有明显的区分。一般的释放器在消能过程中气泡的合并较小，经过消能后压力损失达95%，气泡直径合并到3~5μm;而在气泡并大过程中压力损失为5%，气泡直径合并到30~50μm[3]。溶气释放单元包括减压释放装置和溶气管路。减压释放装置(如减压阀、释放器)的作用是将压力溶气水减压，为溶于水中的过饱和空气以微小气泡的形式释放创造条件。溶气管路的作用是将减压后的溶气水迅速送入气浮池，使之在与废水接触当中释放微气泡并与水中的悬浮颗粒粘附。通常要求溶气释放器所提供的微气泡直径在20～100μm。压力溶气设备和空气释放设备是气浮处理系统重要的辅助性设备，两类设备各自效率的高低将直接影响气浮分离的处理效果。 不溶性固态或液态悬浮体的形成 容易被水润湿的物质称为亲水性物质;难于被水润湿的物质称为疏水性物质。一般地，疏水性颗粒易与气泡粘附，而亲水性颗粒难以与气泡粘附。因此，水中悬浮物的疏水性是气浮浮选的zui基本条件。若用浮选法分离亲水性颗粒，则必须用浮选剂将其表面特性改变成疏水性，使之能与气泡粘附。浮选剂根据其作用的不同，可分为捕收剂、气泡剂和调整剂几类。其中调整剂又分为抑制剂、活化剂和介质调整剂三大类。 
悬浮颗粒与气泡粘附 水中悬浮固体颗粒能否与气泡粘附主要取决于颗粒表面是否亲水性。是否亲水性可用接触角来解释。在三相接触时，固液界面张力线和气液张力线之间的夹角称为湿润接触角以θ表示。为了便于讨论，气、液、固体颗粒三相分别用1，2，3表示。θ<90°为亲水性颗粒，不易与气泡粘附，θ>90°为疏水性颗粒，易与气泡粘附。在气、液、固相接触时，三个界面张力总是平衡的。有： σ1.3=σ1.2cos(180°-θ)+σ2.3(2) 式中：σ1.3水、固界面张力;σ1.2液、气界面张力;σ2.3气、固界面张力;θ接触角。 在水中气泡与颗粒粘附之前，单位界面面积上的界面能为W1=σ1.3+σ1.2，而粘附后则减为W2=σ2.3，界面能减少的数值为： △W=W1-W2=σ1.3+σ1.2-σ2.3(3)将式(2)代入式(3)得; △W=σ1.2(1-cosθ)(4)式(4)说明在水中并非任何物质都能粘附到气泡上。悬浮颗粒与气泡接触，当θ→0°时，cosθ→l，△W→0，颗粒*被水湿润，不与气泡粘附，不宜用气浮法处理;当θ→90°时，cosθ→0，△W→σ1.2，颗粒与气泡粘附不牢，不宜用气浮法处理;当θ→180°时，cosθ→-1，△W→2σ1.2，颗粒*不被水湿润，易与气泡粘附，宜用气浮法处理。因此，颗粒越是疏水，即接触角θ越大，颗粒与气泡表面形成粘附的可能性也越大。此外如果σ1.2很小，则△W亦小，也不利于气泡与颗粒的粘附。 |
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