廢舊塑料浮選過(guò)程中氣泡粘附行為的可視化研究.pdf

1、隨著廢舊塑料環(huán)境污染的日益嚴(yán)重,對(duì)廢舊塑料的回收利用已經(jīng)成為各國(guó)政府與企業(yè)高度重視的問(wèn)題。塑料浮選作為一種基于表面活性劑的分離技術(shù),可以很大程度的提高廢舊塑料的分選純度,為下一步再生利用提供了有利條件。在塑料浮選過(guò)程中,塑料顆粒與氣泡是否會(huì)發(fā)生粘附現(xiàn)象是塑料浮選過(guò)程的成敗關(guān)鍵。而表面活性劑在塑料表面的吸附以及以對(duì)界面張力的改變都對(duì)氣泡與塑料間的相互作用有著重要影響,因此面對(duì)種類(lèi)繁多的廢舊塑料,對(duì)表面活性劑濃度和種類(lèi)的選擇顯得尤為重要。本

2、文主要研究表面活性劑對(duì)氣泡粘附行為的影響,并對(duì)比生物表面活性劑和化學(xué)合成表面活性劑的作用效果,討論生物表面活性劑是否可以替代化學(xué)表面活性劑。為此,采用高速攝影技術(shù),在設(shè)定的兩種撞擊平板(玻璃和聚丙烯)條件下,分別在純水中比較了十二烷基硫酸鈉(SDS),鼠李糖脂和茶皂素三種表面活性劑溶液中氣泡撞擊平板過(guò)程的速度變化,粘附效果以及粘附時(shí)間。
　　研究結(jié)果表明,表面活性劑濃度的改變對(duì)氣泡粘附行為有明顯的影響。隨著濃度的的緩慢增加氣泡發(fā)生

3、粘附現(xiàn)象的時(shí)間會(huì)相應(yīng)的縮短或延長(zhǎng),但到達(dá)表面活性劑CMC時(shí)發(fā)生三相接觸的時(shí)間顯著延長(zhǎng)了。1×10-5mol/LSDS溶液中,氣泡(當(dāng)量直徑為3.6-4.0mm)在聚丙烯平板上發(fā)生三相接觸的時(shí)間為155ms,當(dāng)溶液濃度增大到3×10-5mol/L后tTPC減小到140ms,SDS濃度只增加了2×10-5mol/L氣泡發(fā)生粘附的時(shí)間卻減少了約10％;相同濃度條件下的茶皂素溶液中,氣泡形成三相接觸的時(shí)間從1×10-5mol/L時(shí)的190ms改

4、變?yōu)?×10-5mol/L的835ms,tTPC增加了320%。隨著表面活性劑濃度增大到其CMC后,氣泡-平板發(fā)生三相接觸的時(shí)間發(fā)生了明顯的延長(zhǎng):SDS溶液中tTPC增加到300ms以上,而在正常觀測(cè)時(shí)間內(nèi)茶皂素溶液中并沒(méi)有發(fā)生氣泡粘附現(xiàn)象。
　　研究還表明,生物表面活性劑對(duì)氣泡粘附行為的阻礙效果強(qiáng)于化學(xué)表面活性劑SDS。不同于親水平板,疏水表面與浮選氣泡相接觸后會(huì)由于微氣泡疏水引力的存在而形成三相接觸界面,從而氣泡粘附在固體表面

5、。水中生物表面活性劑的加入使間隔于固體表面與氣泡之間水化層穩(wěn)定性增加,3×10-5mol/L茶皂素溶液中,氣泡在聚丙烯表面形成TPC的時(shí)間為805ms,相比于純水中所需要的時(shí)間(157ms)以及相同條件下鼠李糖脂與SDS溶液中氣泡發(fā)生粘附的時(shí)間(分別為125ms與140ms),體現(xiàn)出了對(duì)氣泡粘附的顯著阻礙作用。在三種表面活性劑CMC時(shí),SDS與鼠李糖脂溶液中雖然氣泡粘附在固體表面的時(shí)間延長(zhǎng)了,但仍然會(huì)出現(xiàn)TPC現(xiàn)象,而在觀測(cè)時(shí)間內(nèi)茶皂素

6、溶液中并未現(xiàn)三相接觸界面,相比之下說(shuō)明生物表面活性劑茶皂素對(duì)氣泡粘附的阻礙作用最為顯著。
　　最后,實(shí)驗(yàn)同時(shí)驗(yàn)證了氣泡尺寸也是影響氣泡粘附的重要因素,小尺寸氣泡更易于在聚丙烯板下發(fā)生粘附。純水條件下當(dāng)量直徑為3.6-4.0mm的氣泡在聚丙烯表面形成TPC的時(shí)間為158ms,而當(dāng)量直徑為0.9-1.4mm的氣泡粘附在聚丙烯平板只需要97ms;加入生物表面活性劑茶皂素后,當(dāng)其濃度為3×10-5mol/L時(shí),小尺寸氣泡在聚丙烯表面上形成