气泡与絮体颗粒的粘附机理

1、气泡与絮体颗粒的粘附机理天然水戒工业废水中，往注含有孑种各样的有机和无机物质.其中包括胶体和-些难轄或不溶性的悬浮物“这些悬浮物中的憎水性较强的癫粒在水中可以直接和迤粘附.憎水性不强的经过叢面改性后世可与气泡粘附，而胶体颗粒必须先脱稳萦凝后才能和微吒泡枯附。2A1气泡与絮体颗粒的粘附机理气泡与號体额粒的粘附过程是己实现接融的絮粧和气池2间水化膜变破裂及水排弦的复杂过程.气粗有很强的疏水性，当气泡与絮体颗粒粘附时.释放出相当大的熟睡作用能直至水化膜破製形成固一气界虹在这一过程中、气抱首先应排幵具与離悴颗粒之间的水”然后在挤掉气泡和粥体外的水化膜.才能实现气泡与累体的粘附.由于气泡与水的密度差较大

2、气泡在水中的上升連度较絮体颗粒的上升逹度大，因就气泡与紫体相互粘附的关键在于气泡与絮体接融时能否将两&之间的水化膜挤律.-股r泡酣累体颗粒的粘附过程分为四个阶园：第阶段*气泡与絮体颗粒的相互养近.气浮头产生的撒细气剋在接紅室的上升速度饕大干絮体频粒的上升遼度，因而迁僧不断排开其与絮述顕粒之间的曾迺水层中的水分而相互毙近.气泡和鸳体额料的相互接触几率与气浮头的搅拌强度、气泡和絮粒的大小答有戋.花这一阶段.代泡需缆免服曾通朮层的阻力作功.第二阶段：雷体颗粒与气泡外层的水蛀膜铁触.瓯来悭通水层的水份”由于气泡与絮休颗粒的相互靠近而逐渐被挤出，直至絮体靈粒表面的水化腔和气泡外的水化腰相互接触.

3、由丁水化腔的水分子堆在衷面虢能的作用下定向排列.因此要挤掉水化膜中的水井子需要t七克服普通水层的阻力更多的能量.第三阶段：水化膜的变薄和破裂"蘭着气泡和絮体颗粒的进一步翕近”水化膜逐渐变薄，最终导玫气泡和絮体颗粒之间的水化股的破裂第四阶段：气泡与絮体颗融的粘附戸当气也和絮休題拉之间的水化腹破裂后.气泡和絮体藏粒相互粘附，此时形成了囲一液一气三相接触界面.饨泡和絮休颗粒之局粘附的牢固程度可由两苕粘附前后体系自由能的城少来度取固一气、气一液和固一液界面的单位面积，相应的界面张力分别为s、g、九，则粘附前后体系的自由能变化为：“(21)将2.8式代入2.11式，得：AG=Xig(c

4、6;s-0(2.12)令W=-AG=Xig(1-cos?)(213)式2.13表征了气泡和絮体颗粒粘附的牢固程度.气泡与絮体颗粒的粘附形式(1) 礴撞粘附由于絮粒与微气泡都带有一定的憎水性能，它们的比袤面积又很大，并且都有过剩的自由界面能，因此，两者具有相互粘附而降低各自表面能的谢势.左一定的水力条件下，具有足够动能的微气泡和絮体相互碰撞时，挤开气泡的外层水化膜后，通过分子间的范德华力发生粘附.由于絮体松软、宽大且易变形，微气泡又有一定的弹性，碰撞后絮体与微气泡之间发生多点粘附，帖附点越多，絮体和气泡粘附的越牢，因此在气浮过程中絮休的尺寸不能太少，絮体中的剩余憎水基团不能太少，否则累体和气泡不

5、能粘附或粘附后容易脫落，从而影响气浮效果.很据斯托克斯准数，即作用于絮体颗粒的惯性力和粘S1Z比，将气泡与絮体颗粒的R撞分为粘性碰撞和惯性碰撞两种，其中粘性碰撞效率不高，但当气泡的雷诺数大于20时.由于回旋卷吸使碰撞几率提高：惯性碰撞其纪律与絮体颗粒大小、气泡大小、和水的流态等众多因素有关，犬蚤的研究表明，如果气泡的数疑和表面积越大，气泡和絮体颗粒的碰撞几率就越大.(2) 絮体颗粒的网捕、包卷和架桥作用两个或多个絮体颗粒相互结大时.将微细气泡网捕进去；动能较大的微气泡进入大絮体的网状结构的凹槽内，被游动的絮粒所包卷；己粘附气泡的絮体颗粒之间相互接触、碰撞时，通过絮粒、气泡或两者的吸附架桥而结大

6、,成为夹泡带气絮粒.（3）微细气泡在絮体颗粒的析出及共聚并大微细气泡在絮体颗粒上析出，并直接参与絮体颗粒的凝聚，并和絮体颍粒一起长大，这样，气泡夹在紫体颗粒中间，既发挥了微细气泡的漩聚作用,又防止了气泡和絮体赖粒的脱附，从而使带勺絮粒不仅在上浮过程中保持有足够的强度，而且成为浮渣后也不易下沉.2.43带代絮粒的上浮速度粘附了气泡的颗粒在水中上浮时，受到重力片、浮力斤和HI力“的作用带气颗粒的受力见图26带颗粒的上浮速度可由牛顿第二定律计算：=FZ-R人（2.14）式中：u带气颗粒的上浮速度<cm/s）；m一带气颗粒的质虽（g）;I一时间（s）.重力片可由下式表示：图2-6球状颗粒在水中的

7、受力分析F厂p妙（2.15）浮力R可由下式表示：Ff=p,gV（2.16）式中：pi、卩£分别为水和带气颗粒的密度；g为重力加速度；V为聯粒的体积（球形颗粒V=nd76,其中d为颗粒的平均直径）.根据牛顿定律，当水流为素流（Re=）000-25000）时，水对自由颗粒的阻力为：Fz-AA（ptul12）.（2.17）式中：入为阻力系数：A为自由颗竝的投影面枳（球形颗粒A=nd74）；(218)(2(218)(2叽为带气颗粒在水中的上浮速度.当带气颗粒所受外力平術时，.f厂r即：Pig"-P$gV=M（Pl%丿2）可得：请=183(lp$/p川八(2.20)对干层流(Re&l

8、t;l),us-(pi-Pj)g/18/(2.21)对于何于素流和层流2.间的过度区(Re=10-1000),/J=022d-p,/p/)2,3/(v,n)(2.22)可见在水流的各种流态F,带气颗粒的上浮連度受到以下因素的影响：(1)当带气颗粒的密度小于废水的密度时，带气颗粒上浮；当带气颗粒的密度尊干废水的密度时，带气颗粒能够悬浮在水中的任何位置，最终甌水流流出：当带气颗粒的密度大于废水的密度时，带气颗粒反而下沉至池底.可见，在气浮过程中满足气浮的条件是，带气颗粒的密度比水小，否则带气颗粒不能上浮，达不到气浮的目的。(2)带气颗粒的上浮速度与颗粒粒径的平方成正比，因此，为了缩短气浮时间，提高气浮效率就必须増加絮体颗粒的有效直径.瑕据气浮原理，改善气浮效果的途径有两种：一是通过改变废水中污染物的表面性质便其憎水性增强，易于和水中产生气泡相互粘附但是改变污染物的表面性质往往需要加入大量的化学药剂，而且