Флотационная очистка достаточно широко используется в практических технологиях обработки воды. Ее интенсификация во многом определяется использованием моделей, отражающих реальность процессов, происходящих в процессе очистки воды [1–5]. В этой связи рассмотрим комплексы, состоящие из частиц загрязнений, реагентов и газовых пузырьков, например, при флотоочистке сточных вод от металлов. На (рис. 1) показаны возможные варианты образования таких комплексов, которые могут возникать, например, при флотоочистке сточных вод от металлов.
Взаимодействие комплексов между собой и переход их из одного состояния в другое составляет основу моделей процессов физико — химической очистки сточных вод.
Рассмотрим так называемые конкурирующие процессы, при осуществлении которых одно вещество (загрязнение) взаимодействует параллельно с несколькими реагентами (например, коагулянт и флокулянт), которые, таким образом, конкурируют друг с другом. Например, коагулянт В избирательно действует на загрязнение, находящееся в состоянии А, и которое может перейти в состояние Х или Y.
Кинетическое уравнение:
Для начальных условий: t = 0, концентрация исходных загрязнений в состоянии А
CA = a0 , а в других состояниях:
CB = b0 , CX = CY = 0 решение:
(загрязнение А взаимодействует с коагулянтом В и флокулянтом С)
Кинетическое уравнение:
Для начальных условий: t = 0, CA = a0 , CB = b0 , CC = c0 решение:
или
В последовательных процессах продукт одной стадии переходит в следующую стадию.
Последовательные процессы могут содержать от двух до нескольких тысяч стадий.
Например, простой случай модели многостадийной флотации.
Для начальных условий: t = 0, CA = a0 , CB = СC = 0.
Кинетические уравнения:
Решение: CA = a0 exp (–k1 t),
Концентрация конечного продукта:
Рассмотрим случай ионной флотации.
где А — исходное загрязнение (ион металла), В — комплекс ион металла-собиратель, С — флотокомплекс комплекс ион металла-собиратель-газовый пузырек, Х — состояние в пенном слое.