廢舊塑料浮選過程中氣泡粘附行為的可視化研究.pdf

1、隨著廢舊塑料環(huán)境污染的日益嚴重,對廢舊塑料的回收利用已經(jīng)成為各國政府與企業(yè)高度重視的問題。塑料浮選作為一種基于表面活性劑的分離技術(shù),可以很大程度的提高廢舊塑料的分選純度,為下一步再生利用提供了有利條件。在塑料浮選過程中,塑料顆粒與氣泡是否會發(fā)生粘附現(xiàn)象是塑料浮選過程的成敗關(guān)鍵。而表面活性劑在塑料表面的吸附以及以對界面張力的改變都對氣泡與塑料間的相互作用有著重要影響,因此面對種類繁多的廢舊塑料,對表面活性劑濃度和種類的選擇顯得尤為重要。本

2、文主要研究表面活性劑對氣泡粘附行為的影響,并對比生物表面活性劑和化學(xué)合成表面活性劑的作用效果,討論生物表面活性劑是否可以替代化學(xué)表面活性劑。為此,采用高速攝影技術(shù),在設(shè)定的兩種撞擊平板(玻璃和聚丙烯)條件下,分別在純水中比較了十二烷基硫酸鈉(SDS),鼠李糖脂和茶皂素三種表面活性劑溶液中氣泡撞擊平板過程的速度變化,粘附效果以及粘附時間。
　　研究結(jié)果表明,表面活性劑濃度的改變對氣泡粘附行為有明顯的影響。隨著濃度的的緩慢增加氣泡發(fā)生

3、粘附現(xiàn)象的時間會相應(yīng)的縮短或延長,但到達表面活性劑CMC時發(fā)生三相接觸的時間顯著延長了。1×10-5mol/LSDS溶液中,氣泡(當量直徑為3.6-4.0mm)在聚丙烯平板上發(fā)生三相接觸的時間為155ms,當溶液濃度增大到3×10-5mol/L后tTPC減小到140ms,SDS濃度只增加了2×10-5mol/L氣泡發(fā)生粘附的時間卻減少了約10％;相同濃度條件下的茶皂素溶液中,氣泡形成三相接觸的時間從1×10-5mol/L時的190ms改

4、變?yōu)?×10-5mol/L的835ms,tTPC增加了320%。隨著表面活性劑濃度增大到其CMC后,氣泡-平板發(fā)生三相接觸的時間發(fā)生了明顯的延長:SDS溶液中tTPC增加到300ms以上,而在正常觀測時間內(nèi)茶皂素溶液中并沒有發(fā)生氣泡粘附現(xiàn)象。
　　研究還表明,生物表面活性劑對氣泡粘附行為的阻礙效果強于化學(xué)表面活性劑SDS。不同于親水平板,疏水表面與浮選氣泡相接觸后會由于微氣泡疏水引力的存在而形成三相接觸界面,從而氣泡粘附在固體表面

5、。水中生物表面活性劑的加入使間隔于固體表面與氣泡之間水化層穩(wěn)定性增加,3×10-5mol/L茶皂素溶液中,氣泡在聚丙烯表面形成TPC的時間為805ms,相比于純水中所需要的時間(157ms)以及相同條件下鼠李糖脂與SDS溶液中氣泡發(fā)生粘附的時間(分別為125ms與140ms),體現(xiàn)出了對氣泡粘附的顯著阻礙作用。在三種表面活性劑CMC時,SDS與鼠李糖脂溶液中雖然氣泡粘附在固體表面的時間延長了,但仍然會出現(xiàn)TPC現(xiàn)象,而在觀測時間內(nèi)茶皂素

6、溶液中并未現(xiàn)三相接觸界面,相比之下說明生物表面活性劑茶皂素對氣泡粘附的阻礙作用最為顯著。
　　最后,實驗同時驗證了氣泡尺寸也是影響氣泡粘附的重要因素,小尺寸氣泡更易于在聚丙烯板下發(fā)生粘附。純水條件下當量直徑為3.6-4.0mm的氣泡在聚丙烯表面形成TPC的時間為158ms,而當量直徑為0.9-1.4mm的氣泡粘附在聚丙烯平板只需要97ms;加入生物表面活性劑茶皂素后,當其濃度為3×10-5mol/L時,小尺寸氣泡在聚丙烯表面上形成