表面活性劑對(duì)浮選氣泡動(dòng)力學(xué)特性影響的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、浮選作為一種高效快速的固液分離技術(shù),廣泛應(yīng)用于污水處理、水質(zhì)凈化、選礦和石油開采等諸多工業(yè)領(lǐng)域。在浮選過程中,空氣以小氣泡的形式分散在浮選系統(tǒng)中,作為載體,將粘附在其上的懸浮物帶到液面。浮選過程通常采用表面活性劑來(lái)調(diào)節(jié)氣泡尺寸及穩(wěn)定性以提高浮選效率。因此,深入認(rèn)識(shí)在表面活性劑存在下的氣泡動(dòng)力學(xué)特性,對(duì)提高浮選效率具有重要的理論價(jià)值。
　　 論文在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上,針對(duì)目前研究較少的1～5mm的中尺度浮選氣泡,采用高速攝影技術(shù)

2、,在一個(gè)方截面浮選柱中實(shí)驗(yàn)研究了表面活性劑對(duì)單氣泡和氣泡團(tuán)動(dòng)力學(xué)特性的影響,并探討了其影響機(jī)理。實(shí)驗(yàn)中,單氣泡和氣泡團(tuán)采用不同氣泡發(fā)生裝置生成,液體使用蒸餾水和不同濃度的三種表面活性劑溶液,氣泡的瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)利用MS75K(MegaSpeedCorp)高速攝影儀實(shí)時(shí)記錄,氣泡的形狀、大小、軌跡、速度和分布均由圖像處理軟件(AVIPlayer,MegaSpeedCorp)分析獲得。
　　 研究結(jié)果表明,除了噴嘴直徑與進(jìn)氣流量外,表面活

3、性劑的存在對(duì)單個(gè)氣泡的運(yùn)動(dòng)特性也有非常重要的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),由于Marangoni效應(yīng),適量的表面活性劑可以有效地減小氣泡體積,抑制氣泡變形,降低氣泡上升速度和增強(qiáng)氣泡上升軌跡的規(guī)則性。相比于純水,曲拉通100的濃度為0.15×10-3mol／L時(shí),氣泡高寬比的振蕩幅度縮減了57％,終端上升速度減小了35％,體積平均減小40％,氣泡的運(yùn)動(dòng)軌跡更有規(guī)則,偏離中心位置較純水中小。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn),氣泡的形狀振蕩影響著氣泡的瞬時(shí)速度,氣泡形狀越扁,

4、瞬時(shí)上升速度越大。在實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi),不同表面活性劑對(duì)氣泡的影響程度差異較大,曲拉通100的影響程度強(qiáng)于聚乙二醇和正戊醇。
　　 研究結(jié)果還表明,不同進(jìn)氣流量下,表面活性劑的存在均顯著影響了氣泡團(tuán)的運(yùn)動(dòng)速度和尺寸分布特性。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),相比于純水中,由于Marangoni效應(yīng)限制了氣泡的聚并行為和增強(qiáng)了氣泡的穩(wěn)定性,表面活性劑溶液中,氣泡團(tuán)的上升速度減小,但氣泡團(tuán)的上升速度大于單個(gè)氣泡的上升速度。表面活性劑溶液中,氣泡團(tuán)的尺寸分布范圍