Inżynieria Ekologiczna Nr 2

TECHNOLOGIE ODOLEJANIA GRUNTÓW, ODPADÓW, ŒCIEKÓW
Podstawy teoretyczne
Teoretyczne ujêcie mechanizmu rozdzia³u mieszanin dwóch cieczy wzajemnie nie rozpuszczaj¹cych
siê, tworz¹cych uk³ady emulsyjne, jest na ogó³ zagadnieniem z³o¿onym i
praktycznie niemo¿liwym do wyczerpuj¹cego rozwi¹zania, a tym bardziej gdy uk³ady te
zanieczyszczone s¹ cz¹stkami sta³ymi. Zagadnienie to ulega jeszcze dalszej komplikacji,
gdy poddawana rozdzia³owi mieszanina zawiera rozproszon¹ fazê gazow¹ i gdy faza taka
lepiej zwil¿a cz¹stki sta³e, powoduj¹c ich unoszenie. Mamy wówczas do czynienia z uk³adami
czterofazowymi, które prowadz¹ do powstawania piany i w efekcie powstawania zjawiska
flotacji. Powstaj¹ce w ten sposób uk³ady zawiesinowe (emulsje) s¹ na ogó³ bardzo
trwa³e a ich stabilnoœæ zale¿y od wielkoœci kropel fazy rozproszonej, wielkoœci napiêæ
miêdzyfazowych i ró¿nic gêstoœci obu faz ciek³ych oraz od zawartoœci i gêstoœci cz¹stek
sta³ych ich sk³adu granulometrycznego i kszta³tu ziarna, jak równie¿ – i to w decyduj¹cej
mierze – od stopnia zwil¿ania ich powierzchni przez jedn¹ lub drug¹ ciecz.
Si³y powierzchniowe zwi¹zane z rozmiarem kropel, czêsto wspomagane przez istnienie
na powierzchni miêdzyfazowej czynnika emulguj¹cego, powierzchniowo czynnego,
przeciwstawiaj¹ siê dzia³aniu si³y ciê¿koœci i nawet sile odœrodkowej. Dlatego przed przyst¹pieniem
do rozdzia³u takich emulsji korzystnie jest w pierwszej kolejnoœci poddaæ je
dzia³aniu prowadz¹cemu do zniszczenia stabilnoœci emulsji. Procesy ³amania emulsji s¹
ró¿ne i stanowi¹ odrêbn¹ dziedzinê zagadnieñ. Najskuteczniejsze jednak s¹ polielektrolity
kationowe, których dzia³anie powoduje koagulacjê kropel cieczy rozproszonej i czêsto
równie¿ flotacjê cz¹stek sta³ych, co u³atwia wyp³yw ich na powierzchniê cieczy ciê¿szej
oraz przyspiesza koalescencjê i sedymentacjê.
W unoszeniu kropel rozproszonej fazy l¿ejszej ku powierzchni cieczy ciê¿szej (uk³ad
O/W) i opadaniu kropel rozproszonej fazy ciê¿szej w ci¹g³ej fazie l¿ejszej (uk³ad W/O)
rz¹dz¹ te same prawa co sedymentacj¹ zawiesin. Szczegó³owy opis teoretyczny zagadnienia
wykracza poza ramy niniejszego referatu i zosta³ podany w literaturze fachowej.
G³ównym czynnikiem powoduj¹cym rozdzia³ uk³adów emulsyjnych dwu- i trójfazowych
s¹ ró¿nice gêstoœci faz rozproszonych i ci¹g³ego oœrodka ciek³ego.
Rozdzia³ emulsji typu ciecz-ciecz w du¿ym stopniu zale¿y tak¿e od napiêæ powierzchniowych
wystêpuj¹cych na granicy zetkniêcia siê poszczególnych faz czyli od napiêæ miêdzyfazowych
oraz od k¹ta zwil¿ania Q powierzchni elementów podczas przep³ywu emulsji.
Bardziej z³o¿one zale¿noœci wystêpuj¹ w procesie rozdzia³u emulsji zanieczyszczonych
czêœciami sta³ymi. Poza zwil¿alnoœci¹, istotnymi wielkoœciami w procesie rozdzia³u uk³adów
emulsyjnych s¹ ponadto zjawiska powoduj¹ce ³¹czenie kropel mniejszych na wiêksze
zwane koalescencj¹ oraz si³y przeciwstawiaj¹ce siê rozdzielaniu kropel wiêkszych na mniejsze,
zwane spójnoœci¹ czyli kohezj¹.
Z wymienionych zale¿noœci wynika koniecznoœæ dokonania optymalnego doboru tworzyw
zastosowanych do budowy urz¹dzeñ stosowanych do rozdzia³u emulsji w celu uzyskania
maksymalnej sprawnoœci rozdzia³u. Dotyczy to zw³aszcza powierzchni czynnej hydrocyklonu
i elementów wype³niania osadników wielostrumieniowych i koalizera.
Równie wa¿nym zagadnieniem w procesie rozdzia³u emulsji jest niedopuszczenie do
powstania nadmiernych si³ œcinaj¹cych, zw³aszcza gdy obecne s¹ w nich zawiesiny cia³ sta-
³ych, które krêpuj¹ ruchy wzglêdne i pog³êbiaj¹ si³y tn¹ce. Ponadto na sprawnoœæ rozdzia³u
131