气泡离开液面后进入泡沫相,在泡沫相中发生一系列变化,在下部泡沫的推动下上升,夹带大量液体在重力作用下向烧杯回流。气泡是由相邻不规则多面体组成,相邻气泡间形成液膜,每3个液膜以一定角度相交,即Plateau边界层[10],如图4所示。
Plateau边界层内的液体主要由于重力的作用发生排液,液膜在重力与Plateau边界层附加压力的双重作用下也发生排液变薄[11]。同时,气泡受挤压、气体扩散和排液变薄等因素的影响,发生聚并,生成的高浓度的液体被重新分配到液膜与Plateau边界层中去,因此装液量不能太大[12]。
由图5可知:随着装液量的增加,夹液量也增大,收集的消泡液中水分较多而使得富集比降低。并且,装液量也不能 太小,否则,对形成连续稳定的气泡层不利,也不利于分离操作。
3·正交实验
3.1正交实验方法
在以上单因素实验的基础上,选取气体流量qv、pH、表面活性剂浓度c、装液量V 4个因素进行正交实验,每个因素都取3水平,考察气浮对脱色率(R)的影响。正交实验因素水平和实验结果分别见表1和表2。
3.2正交实验结果与分析
表3中Tij分别为不同因素(j)不同水平(i)实验结果的总和,Mij分别为不同因素不同水平实验结果的平均值,Jj为各因素之列的极差,由于JB>JA>JD>JC,即实验中影响气浮法脱除阳离子X-GRL的4个因素的主次关系为B(pH)>A(气体流量)>D(装液量)>C(表面活性剂浓度),从而得出的实验条件是B1A2 D3 C3,即pH 9.0,气体流量300 mL/min,装液量450 mL,表面活性剂浓度1.4 mmol/L。该条件下,脱色率95.7%,富集比13.5。
4·结论
以阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠为捕获剂,采用气浮法对水溶液中的阳离子红X-GRL具有良好的去除效果。pH值、气体流量、表面活性剂浓度、装液量都对气浮效果有影响。在pH为9.0、气体流量为300 mL/min、装液量为450 mL、表面活性剂浓度为1.4 mmol/L时,阳离子红X-GRL去除效果最佳,此时脱色率(R)和富集比(β)分别为95.7%和13.5。该方法易于操作,设备、工艺简单,运行成本低廉,对染料去除效果较好,且不会产生二次污染,在废水处理行业具有潜在广泛的应用前景。
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