Техногенные воды отдельных технологических производств содержат в ряде случаев в качестве загрязнений ионы металлов, для извлечения которых может быть использована ионная флотация [1–2].
Ионная флотация — метод разделения, в котором используются специфические свойства, характерные для поверхности раздела фаз «жидкость-газ», с целью концентрирования ионов или других заряженных частиц из водных растворов. Применение ионной флотации для извлечения металлов из разбавленных растворов достаточно известно. В 1959 году Ф. Себба (ЮАР) первым описал этот процесс [1]. В дальнейшем другие разработчики, в том числе и наши соотечественники С.Ф. Кузькин и А.М. Гольман, развили этот способ до промышленного внедрения в процессах обогащения полезных ископаемых [1]. С учетом того, что в литературе по водоочистке этот способ недостаточно освещен, приведем более подробное описание этого способа.
В случае флотации ионов и молекул концентрации извлекаемого компонента по порядку величины обычно не превышают 10-4 –10-3 М, а в случае флотации осадков — 10-3 –10-2 М. При этом низкие концентрации, а также коллоидный размер извлекаемых частиц обусловливают невозможность эффективного выделения компонентов большинством существующих способов.
Для проведения процесса в раствор вводятся поверхностно активные ионы (ионы собирателя), заряд которых противоположен по знаку зарядам концентрируемых ионов — ионов коллигенда (от лат. colligere — собирать). Затем в раствор снизу через пористую перегородку 3 подается газ 7, образующий пузырьки воздуха 4 (рис. 1). При этом происходит резкое увеличение поверхности раздела фаз. Пузырьки адсорбируют поверхностно активное вещество вместе с противоположно заряженными ионами извлекаемого компонента и затем образуют пену 5 на поверхности раствора. Здесь пузырьки разрушаются, в результате чего образуется пенка 6 (малорастворимый, гидрофобный твердый продукт, плавающий на поверхности жидкости), содержащая данные ионы в концентрированном виде — сублат (от лат. sublatum — поднятый).