Электрофлотация

К электроконтактным методам обработки можно отнести процесс электорфлотации который позволяет разделить жидкие неоднородные системы.

Сущность метода заключается в разложении постоянном электортоком воды на водород и кислород в виде очень мелких пузырьков, которые охлаждаются на поверхности твердой фазы и увлекают ее верх.

Для флотации в основном используются пузырьки водорода у которых подъемная сила больше и по количеству их в два раза больше чем кислорода. Пузырьки водорода выделяются на катоде. В некоторых процессах для очистки и разделения не очищенной жидкости используются пузырьки и водорода и кислорода.

Электрофлотация широко используется в различных технологических процессов для очистки виноградного сока сухих вин, молока и для извлечения жира из сточных вод мясокомбинатов. При очистки сточных вод пузырьки водорода прнизывая весь слой флотируемой жидкости вытесняет кислород и тем самым снижает уровень окислительновосстановительного потенциала, чем обеспечивают эффективную деаэрацию продукта с одновремееным разделением фаз. Электрофлотация не влияет содержание инвертного сахара в сухих и красящих веществ, не увеличивает щелочность и кислотность среды.

Значит для очистки сточных вод используют пузырьки водорода и кислорода, а для очистки продуктов используется только водород.

При очистки сточных вод электрофлотацией можно извлечь из них до 95% жира.

Существенную роль играет плотность тока. Наиболее эффективен процесс при плотности тока i=20-22 мА/см²

Установлено, что продолжительность процесса электрофлотации уменьшается до определенной оптимальной плотности тока. Дальнейшее увеличение плотности тока приводит к нарастанию насыщения среды пузырьками водорода, что в свою очередь приводит к возникновению в жидкости потоков, которые припятствуют флотации частиц (подъема их наверх)

Основы теории процесса электрофлотации

Скорость флотации зависит от степени аэрации жидкости, которая в свою очередь является при электрофлотации производной от количества водорода. Которая выделяется в жидкости при электролизе.

- закон Фарадея (1)

m- масса водорода

J- сила тока

t- длительность процесса

F- число Фарадея (96500 Кулон/Моль)

А- постоянная величена

Введение для определения длительности процесса следующей величены.

s- площадь рабочей поверхности катода

Н-высота жидкости

V-средняя скорость подъёма пузырьков

t- средняя продолжительность процесса за которое пузырьки водорода проходят расстояние Н от катода до поверхности жидкости при определённой скорости подъёма пузырьков.

(2)

Скорость пузырьков V определяется по закону Стокса

(3)

d – средний диаметр пузырька газа

- плотность жидкости

- плотность газа

h - динамическая вязкость жидкости

В – коэффициент зависит от свойств жидкости

(4)

i-плотность тока

С другой стороны количество водорода который выделяется за время t при постоянной T-сonst и при допущение что средний объём образующихся пузырьков водорода в течении рассматриваемого отрезка времени остаётся постоянным. Определяется по соотнашению:

(5)

N- количество пузырьков

V_n- средний объём одного пузырька

r- средняя плотность водорода в пузырьке

b- степень насыщения жидкости пузырьками водорода- прочентное содержение пузырьков водорода в едениче объёма жидкости.

(6)

Подставим в (6) значения из (4) и (5).

(7)

Степень насыщения жидкости пузырьками водорода при температуре равной const для данной системы будет прямопропорциональна плотности тока и обратна пропорциональна скорости подъёма пузырьков.

Для системы имеют значения размеры пузырьков.

Распределение пузырьков в жидкости носит экспоненциальный порядок.