Влияние рН, природы и концентрации электролитов на флотационное извлечение дисперсной фазы эмульсии

Показатель рН оказывает существенное влияние на протекание практически всех физико-химических процессов. Величина рН эмульсии измерялась на иномере. На рисунке представлено влияние величины рН на степень извлечения дисперсной фазы эмульсии.

С уменьшением величины рН степень извлечения возрастает и достигает максимальных значений при рН = 3,0–3,5, соответствующих наименьшей агрегативной устойчивости капель эмульсии, то есть их изоэлектрическому состоянию, что свидетельствует о том, что эффективность захвата капелек нефтепродукта флотоагрегатами зависит не только от величины структурно-механического, но и от электрического факторов их устойчивости [3; 4].

Описанное влияние связано, прежде всего, с тем, что при увеличении концентрации ионов водорода H+ снижается энергия электростатического отталкивания капель эмульсии с пузырьками воздуха. Это происходит вследствие высокой адсорбируемости ионов водорода на поверхности частиц масляной фазы и снижения поверхностного заряда.

Таким образом, можно сделать вывод, что эффективность очистки воды от эмульгированных нефтепродуктов определяется наличием электростатического барьера отталкивания поверхностей частиц и пузырьков воздуха в процессе микрофлотации. Естественно, что скорость процесса флотации, так же как и степень флотационного извлечения дисперсной фазы эмульсии, зависит от величины потенциального барьера отталкивания и возрастает по мере его снижения, то есть по мере снижения рН среды.

Влияние природы и концентрации электролитов обусловлено в первую очередь их воздействием на электроповерхностные свойства флотируемых частиц (см. таблицу).

Известно [1; 3; 5], что скорости флотации для электролитов, отличающихся заряд-ностью катиона, примерно одинаковы при концентрациях, соответствующих правилу Шульце-Гарди и рядам Дерягина. Положительное влияние исследованных электролитов на эф-

Влияние величины рН на степень флотационного извлечения дисперсной фазы эмульсии:

1 – флотация без СР *; 2 – флотация со СР (концентрация 150 мг/л)

Примечание. *СР – смешанный реагент, полученный на основе нефтеотхода, структурированного полимеротходом.

Остаточное содержание нефтепродуктов при очистке вод с различным содержанием электролитов (начальная концентрация нефтепродуктов – 150 мг/л)

Характеристика процесса Содержание электролита Остаточное содержание нефтепродуктов после 15 мин флотации, мг/л Остаточное содержание нефтепродуктов после 30 мин флотации, мг/л Флотация без СР 10,0 г/л NaCl 29,3 16,6 30 мг/л A12(S04)3 62,4 41,3 30 мг/л A12(S04)3 + + 2 г/л NaCl 31,6 18,3 5 мг/л A12(S04)3 + + 2 г/л NaCl 51,2 28,9 Флотация со СР (размер частиц 0,5– 2,0 мм) 10,0 г/л NaCl 1,2 0,21 30 мг/л A12(S04)3 + + 2 г/л NaCl 1,6 0,22 5 мг/л A12(S04)3 + + 2 г/л NaCl 2,1 0,27 Флотация со СР (размер частиц 0,03– 0,1 мм) 10,0 г/л NaCl 0,28 0,03 30 мг/л A12(S04)3 + + 2 г/л NaCl 0,36 0,03 5 мг/л A12(S04)3 + + 2 г/л NaCl 0,49 0,04 фективность флотации возрастает в ряду NaCl < СаС12 < A12(SО4)3.

Увеличение концентрации электролита повышает скорость флотации. Природа и концентрация электролитов является важным фактором, влияющим на эффективность очистки воды от нефтепродуктов, оказывающим воздействие на величину электростатического барьера отталкивания частиц в процессе их гетерокоалесценции [2]. Очевидно, что при переходе от флотационных к процессам флотации с использованием твердого реагента это влияние, в той или иной мере, должно сохраняться. Вместе с тем из описанных выше процессов флотации с участием CР следует, что наряду с природой и концентрацией электролитов существенный вклад в эффективность очистки воды от нефтепродуктов начинают вносить свойства коалесцирующей поверхности (см. таблицу).

Во флотационном процессе при использовании твердого реагента в качестве собирателя дисперсной фазы генерируемые в аппарате пузырьки воздуха несут на себе функцию непрерывно обновляющегося «транспортного средства», поставляющего дисперсную фазу эмульсии к поверхности адсорбента. Лимитирующей стадией такого процесса является коалесценция и последующая сорбция жидких углеводородов плавающей сор- бционной загрузкой. В этом случае необходимыми условиями для обеспечения эффективной очистки воды от нефтепродуктов являются: высокая плавучесть и сорбционная емкость загрузки, а также гидрофобность поверхности сорбента.

Таким образом, результаты исследований по влиянию природы и концентраций электролитов на процесс флотации позволяют сделать заключение о том, что их воздействие на эффективность очистки хотя и существенно, но не позволяет в полной мере обеспечить нормативные требования по остаточному содержанию нефтепродуктов.