I gcóireáil uisce tionscail agus cathrach, is teicneolaíocht íonú uisce é snámhacht a úsáideann boilgeoga bídeacha chun neamhíonachtaí ar fionraí a ardú go dtí an dromchla. Cé gur cosúil go bhfuil sé simplí, cuimsíonn sé prionsabail chasta na meicnice sreabhán agus na ceimice idir-aghaidhe. Déanfaidh an t-alt seo foirmlí clasaiceacha a chomhcheangal le taithí innealtóireachta chun-anailís dhomhain a sholáthar ar na croí-mheicníochtaí agus fachtóirí tionchair na snámhachta le haghaidh tagartha ag gairmithe cóireála uisce.
I. Bunphrionsabail Snámhachta
Is ionann snámhacht agus dríodrú. Cé go n-úsáideann dríodrú domhantarraingthe chun cáithníní a dhumpáil agus chun ábhar ar fuaidreamh a bhaint, úsáideann snámhacht buacacht na mboilgeog ceangailte chun cáithníní ar fuaidreamh a thabhairt go dtí an dromchla, agus ar an gcaoi sin baintear amach deighilt soladach leachta.
Is í an eochair do íonú uisce snámhachta ná líon mór boilgeoga bídeacha a ghiniúint, a cheanglaíonn cáithníní ar crochadh chun "mboilgeog{0}}flocs" a dhéanamh. Éiríonn na boilgeoga seo mar gheall ar bhuacacht agus scriostar iad ar deireadh thiar.
Is é an próiseas fisiceach bunúsach ná: giniúint mboilgeog → teagmháil agus greamaitheacht idir boilgeoga agus cáithníní → ardú cáithníní ceangailte leis na boilgeoga → foirmiú agus scaradh ciseal cúr.
II. Anailís ar Treoluas Éirí Amach Bubble
Nuair a ardaíonn mboilgeog san uisce, gníomhaíonn trí fhórsa air: domhantarraingt F1, buaacht F2, agus tarraing F3. Bunaithe ar an dara dlí de chuid Newton, is féidir an fhoirmle seo a leanas a dhíorthú.
Cá: v an bhfuil treoluas ardú na mboilgeog, cm/s; Is é m mais an aeir-flocas ualaithe, g; domhantarraingt F1=ρ1gV, áit arb é ρ1 dlús na mboilgeog-choimpléasc floc, g/cm³, agus is é V toirt na mboilgeog-floc casta, cm³; buacacht F2=ρ2gV, áit arb é ρ2 dlús an uisce, g/cm³; tarraing F3=CAρ2v²/2, áit arb é C an chomhéifeacht tarraingthe agus gurb é A achar réamh-mheasta an aeir-flocas ualaithe i dtreo an tsreafa uisce, cm².
Má chuirtear domhantarraingt F1 in ionad, buacacht F2, agus tarraing F3 isteach san fhoirmle thuas, faightear an fhoirmle seo a leanas.
Nuair a chobhsaíonn treoluas ardú na mboilgeog, is féidir dv/dt=0, agus treoluas ardú na mboilgeog v a ríomh mar a thaispeántar san fhoirmle seo a leanas.
Má shamhlaímid an struchtúr "mboilgeog-floc" mar sféar le trastomhas d, ansin V/A=2d/3. Ina theannta sin, tá comhéifeacht tarraingthe an sféir C=4, agus treoluas ardú na mboilgeog mar seo a leanas.
Léiríonn an fhoirmle thuas go bhfuil treoluas ardú na mboilgeog v comhréireach go díreach le fréamh chearnach thrastomhas na gcáithníní d agus comhréireach inbhéartach leis an dlús uisce ρ1. Is é sin, dá mhéad an mboilgeog agus is mó an difríocht dlúis, is amhlaidh is tapúla an treoluas ardú. Mar sin féin, is lú an seans go dtarraingeoidh boilgeoga ró-mhóra neamhíonachtaí, rud a fhágann go bhfuil tábhacht ar leith ag baint le giniúint microbubbles. Ina theannta sin, toisc nach bhfuil dlús an aeir ach 1/775 de thiús an uisce, ardaíonn flocs a bhfuil líon áirithe de mhiocróbáin ceangailte leo níos tapúla ná an doirteal bunaidh. Mar sin, sroicheann snámhacht amanna deighilte leachta i bhfad níos giorra ná dríodrú.
III. Teannas Dromchla agus Brú Breise
Is é croílár an phróisis snámhachta ná greamaitheacht boilgeoga le cáithníní, agus cinneann teannas dromchla cobhsaíocht na boilgeoga. Sainmhínítear teannas dromchla leacht mar seo a leanas.
Áit: Is é T an teannas dromchla, i dynes, rud a léiríonn neart na bhfórsaí idir móilíní leachtacha; an bhfuil comhéifeacht teannais an dromchla, i dinéis/cm; agus is é l fad na ciseal dromchla, ina cm.
Meallann na móilíní uisce aer neamhthuaslagtha in uisce, rud a ghineann teannas dromchla ag an gcomhéadan idir an dá chéim. Cruthaíonn an tsraith tanaí seo de mhóilíní uisce a ghineann teannas dromchla membrane mboilgeog. Cuireann dromchla cuartha an scannáin, mar gheall ar theannas dromchla, brú breise Ps ar an aer taobh istigh den mboilgeog. Chun an brú breise seo a chothromú, caithfidh an brú taobh istigh den mboilgeog, P, a bheith níos mó ná an brú lasmuigh den mboilgeog, P0, ie, P=P0 + Ps. Tá méid an bhrú breise seo comhréireach go díreach leis an gcomhéifeacht teannas dromchla agus comhréireach inbhéartach leis an ga mboilgeog, mar a thaispeántar sa chothromóid seo a leanas.
Cá bhfuil: r ga na mboilgeog, ina cm.
Léiríonn an chothromóid thuas dá lú an mboilgeog, is lú an ga r, agus is mó an brú breise, rud a fhágann gur mó an seans go bpléascfaidh an mboilgeog. Dá bhrí sin, ní mór don chóras snámhachta méid agus cobhsaíocht na boilgeoga araon a chur san áireamh. Má tá na boilgeoga ró-mhór, snámhfaidh siad ró-tapa agus beidh siad deacair cloí leo; má tá na boilgeoga ró-bheag, beidh siad briste go héasca agus deacair ciseal scum éifeachtach a fhoirmiú.
IV. Meicníocht greamaitheachta boilgeoga agus flocs
Is é an meascán de boilgeoga agus flocs an eochair do snámhachta. Is féidir a mheicníocht gníomhaíochta a achoimriú mar thrí éifeacht mheicniúla:
(1) Éifeacht laghdaithe fuinnimh dromchla. Nuair a chloíonn boilgeoga le dromchla flocs, laghdaítear fuinneamh dromchla iomlán an chórais agus tá claonadh ag an gcomhéadan a bheith cobhsaí;
(2) Éifeacht idirlinne ribeach. Déantar an scannán leachtach idir na boilgeoga agus na flocs a shíneadh chun droichead ribeach a fhoirmiú, rud a fhágann go bhfuil an dá nasc go docht;
(3) Éifeacht asaithe leictreastatach. Is minic a ghearrtar go diúltach ar cháithníní uisce, agus is féidir acmhainneacht dromchla microbubbles a rialú freisin chun éifeacht asaithe leictreastatach a fhoirmiú.
Ní hamháin go n-ardóidh an meascán de boilgeoga agus flocas difríocht dhomhantarraingthe sonrach na gcáithníní ar fionraí, ach feabhsaíonn sé freisin éifeachtacht scaradh snámhachta.
V. Éifeacht treanála agus éifeacht snámhachta
San umar snámhachta, nuair a iompraíonn microbubbles flocas suas, tarraingeoidh siad cuid den uisce suas leo. Tugtar éifeacht entrainment ar an bhfeiniméan seo. Cé go mbíonn tionchar ag an éifeacht cuimsithe ar an tiúchan cúr, cabhraíonn sé leis an ráta a bhaint a fheabhsú. Áirítear ar a mheicníocht: (1) feabhas a chur ar theagmháil mheasctha, rud a fhágann go ndéanfar teagmháil níos iomláine leis na boilgeoga agus na flocas trí shuaiteacht; (2) asaithe mboilgeog a chur chun cinn agus an limistéar teagmhála a mhéadú; (3) ciseal scum cobhsaí a fhoirmiú, áit a dtagann boilgeoga beaga le chéile le flocs greamaitheacha chun ciseal dlúth a fhoirmiú, atá éasca le briseadh amach.
Conclúid
Baineann snámhacht íonú amach trí "snámhphointe séarachais a dhéanamh". Is teicneolaíocht deighilte éifeachtach í a chomhtháthaíonn próisis fhisiceacha agus cheimiceacha. Is í an eochair dá rath ná microbubbles a ghiniúint, flocs a fhoirmiú agus an dá cheann a chomhcheangal go héifeachtach. Ní hamháin go gcabhraíonn tuiscint ar dhlíthe dinimiciúla snámhphointe mboilgeog agus an t-iompar ceimiceach interfacial le dearadh trealamh snámhachta a bharrfheabhsú, ach soláthraíonn sé tacaíocht theoiriciúil freisin maidir le cóireáil dhomhain fuíolluisce tionsclaíoch agus séarachais uirbeach. Nuair a fheiceann tú an ciseal sin den scum á scríobadh go mall, cuimhnigh gur míorúilt íonúcháin é a dhéantar le líon na mboilgeog agus na gcáithníní.