Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

С.В. Комонов, Е.Н. Комонова
Ветровая эрозия и пылеподавление

Курс лекций. - Красноярск: Изд-во СФУ, 2008. - 192 с.

Предыдущая

Глава 3. Методы и способы пылеподавления

3.4. Временные технологические мероприятия по предотвращению пыления

3.4.2. Пылеподавление при помощи пены

Физико-механические свойства пены.

Пена представляет собой двухфазную систему газ – жидкость, в которой дисперсной фазой служат ячейки – пузырьки газа, а дисперсной средой – пленка жидкости. Она образуется при совместном диспергировании растворов пенообразователя и воздуха через пористые системы (сетки) в пеногенераторах.

Пенообразующие вещества, или пенообразователи, представляют собой водные растворы поверхностно-активных веществ (ПАВ), часто со специальными добавками для придания им определенных свойств.

Ассиметричное строение молекул ПАВ обусловливает их ориентацию, и способность адсорбироваться на границе раздела воздух – вода, образуя слой вещества толщиной в одну молекулу (мономолекулярный слой, или монослой). При этом концентрация ПАВ на поверхности раздела фаз может быть очень высокой, даже если в объеме раствора содержание поверхностно-активного вещества незначительно. В этом слое гидрофобные части молекул «торчат» в воздухе, а гидрофильные «головки» погружены в жидкость (рисунок 35). В процессе пылеподавления пеной гидрофильная часть молекулы 2 связывается с пленкой жидкости, а гидрофобная 1 – с поверхностью частиц пыли, что и снижает пылевыделение.

1 – гидрофобная часть молекулы; 2 – гидрофильная часть молекулы.

Рисунок 35 – Расположение молекул ПАВ на поверхности пленки

пузырька пены

В качестве пенообразователя используется неионогенные поверхностно-активные вещества, практически не образующие в водном растворе ионов. Их растворимость обусловлена наличием одной оксиэтильной группы на каждую метиленовую группу в гидрофобной части. Неионогенные ПАВ получены на основе этиленоксида и продуктов переработки угля и нефти по реакции:

где     – углеводородный радикал от С10Н21 до С20Н41.

Все выпускаемые ПАВ проходят тщательную токсикологическую проверку. Оцениваются как раздражающее действие на кожу, дыхательные пути, глаза человека и животных, так и отравляющее при попадании в организм человека.

Наименее токсичны неионогенные ПАВ, которые плохо всасываются в кожу человека и поэтому не проявляют резорбтивное действие.

ПАВ, применяемые для обеспыливания, должны обладать следующими свойствами:

·        значительным уменьшением поверхностного натяжения воды при небольших концентрациях ПАВ;

·        хорошей биологической разлагаемостью и отсутствием вредного действия на организм человека;

·        отсутствием отрицательного влияния на технологический процесс, коррозирующего действия на металл и разрушающих свойств на резину;

·        хорошей растворимостью в воде в высоком диапазоне температур; высокой эффективностью при концентрации ПАВ;

·        небольшой стоимостью, влияющей на технико-экономическую эффективность применения пены в конкретных условиях;

·        отсутствием осадка с ионами кальция и магния, а так же с другими ионами, содержащимися в воде промышленного предприятия.

Преимущество использования пены могут быть использованы при условии ее применения с оптимальными параметрами. Эффективность пылеподавления пеной определяется экранирующими и смачивающими свойствами.

Экранирующее пылеподавление зависит от количества пены и ее разрушения, толщину пены расчитывают:

                                             (194)

где     - количество пены, кг;

 - площадь поверхности, м2.

Если процесс образования пены происходит равномерно, а процесс ее разрушения происходит с ускорением, количество пены расчитывают:

                                              (195)

                               (196)

где     - объем скорости подачи раствора в пеногенераторе;

 - истечение раствора из пеногенератора;

 - время генерирования пены.

При условии динамического равновесия  уравнение для расчета количества пены:

                                           (197)

Уравнение позволяет рассчитать объем пены по параметрам, связанных с ее образованием без учета условий разрушения пены.

Количество пены можно рассчитать для любого момента времени. Для расчета образования пены коэффициент  определяют в лабораторных условиях, он зависит от кратности пены, которая зависит от кинетической энергии частиц пены:

                                              (198)

где     - минимальная толщина пены, м;

 - работа смачивания, Дж/м³;

 - минимальный диаметр пузырьков пены, м.

Величина  может быть положительной и отрицательной:

                                         (199)

где     – поверхность натяжения.

Для экрванированного пыления работа смачивания, т.е. эффективность для гидрофобной пыли меньше нуля.

Экранированная способность пыления с адгезионными свойствами:

                               (200)

Это уравнение говорит о том, что эффективность пены зависит от пены в пеногенераторе.

Исследование процессов пенообразования показало, что с ростом концентраций ПАВ от 0,5 до 3% наблюдается повышение параметра  в 4 раза, а при повышении ПАВ более 3%  намного меньше. Это связано с повышением вязкости между пленочной жидкостью, что замедляет скорость истечения пены.

Предыдущая