Mètodes de separació mecànica i propietats de les partícules

Mètodes de separació mecànica

• Filtració:

  • Cafè americano (amb filtre) (S-L)
  • Espaguetis + colador (S-L)
  • Filtració de l'aspirador (S-G)
  • Filtració de l'aire acondicionat (S-G)

• Sedimentació:

  • Mineria: separació de minerals
  • Decantador d'una depuradora
  • Brick de suc de fruita → Sedimentació en el fons
  • Choleck → Sedimentació en el fons

• Centrifugació:

  • Lavadora
  • En hematologia → Separació de la sang → Plasma, suero i cèl·lules sanguínies

Propietats físiques de les partícules

• Mida de les partícules
• Densitat
• Forma
• Caràcter magnètic
• Solubilitat
• Conductivitat elèctrica
• Porositat

La elecció del mètode de separació depèn de la combinació de diverses d'aquestes propietats per assolir una separació efectiva.

Condicions per una sedimentació viable

La grandària de les partícules i la concentració de la suspensió han de tenir valors mínims de 1 a 10 micròmetres i 0,2% de sòlid en la suspensió.

Sedimentació lliure i sedimentació impedida

Sedimentació lliure: Es produeix quan la suspensió és molt diluïda i la relació entre el diàmetre del recipient i de la partícula és molt gran (1/200).

Sedimentació impedida: Es produeix quan la concentració inicial de sòlids és major o el recipient té un diàmetre relativament petit. Això provoca que les partícules xoquin entre sí i redueixi la velocitat de sedimentació.

Factors que afecten la velocitat de sedimentació lliure

La velocitat de sedimentació lliure d'una partícula es veu afectada principalment per la mida de la partícula, la seva densitat, la viscositat del fluid, la gravetat, la seva forma i la força de fregament del fluid. Aquests factors determinen la resistència de l'entorn fluid i la força gravitatòria que actua sobre la partícula.

Sedimentació a partir del punt crític

Les zones B i C disminueixen d'alçada fins a desaparèixer, començant l'etapa de compressió de la zona D. El líquid es desplaça pels sòlids mentre el gruix de la zona de compressió disminueix.

Capacitat d'operació d'un sedimentador

Capacitat per separar les partícules sòlides de l'aigua o altres fluids mitjançant el procés de sedimentació, depenent de la seva secció transversal. La capacitat d'operació d'un sedimentador es calcula com volum de líquid clarificat per hora.

Factors que determinen la capacitat d'operació d'un sedimentador

La velocitat de sedimentació és el principal factor, juntament amb el temps de retenció hidràulica i el tipus de partícules.

Principals paràmetres de disseny dels decantadors

Estudi de la geometria de la secció del decantador.

Vertaderes o falses

• a) Sedimentació lliure: F
• b) La flotació: F
• c) Normalment: V
• d) Els sedimentadors: F

Obtenció de corbes

Les corbes s'obtenen amb l'altura de l'interfície i l'altura del sediment en cada instant, permetent el càlcul de la concentració corresponent. Amb les diferents concentracions s'obtenen diferents corbes de sedimentació.

Objectius de la flotació

Eliminar partícules petites o lleugeres amb una precipitació més ràpida.

Sistemes d'introducció de bombolles d'aire en la flotació

• Aireació a pressió atmosfèrica (flotació per aireació)
• Saturació amb aire a pressió atmosfèrica, seguida de l'aplicació del buit al líquid (flotació per buit)
• Injecció d'aire en el líquid sotmès a pressió i posterior alliberament de la pressió (flotació per aire dissolt FAD)

Fases d'introducció de microbombolles d'aire en el sistema FAD

• Pressurització d'un flux d'aigua
• Dissolució d'aire en el flux sobresaturant-lo
• Despressurització a pressió atmosfèrica, alliberant l'excés d'aire en forma de microbombolles

Coagulació i floculació

La coagulació forma flòculs petits que no sedimenten, mentre que la floculació uneix diversos flòculs en més grans que sedimenten.

Operacions: Flotació, coagulació i floculació

Flotació per resuspendre totes les partícules, coagulació per formar floculs i floculació per unir-los i sedimentar-los.

Diferència entre flotació per buit i FAD

La flotació per buit indueix la formació de bombolles d'aire, mentre que el FAD introdueix bombolles d'aire en l'aigua abans d'introduir-la en el sistema de flotació. Ambdós utilitzen aire per separar partícules en suspensió.

Definicions

• Filtració: Separació de partícules sòlides en una suspensió líquida o gasosa a través d'un mitjà filtrant.
• Sedimentació: Separació de partícules sòlides en una suspensió per acció de la gravetat.
• Fluïdització: Suspensió de partícules sòlides en un fluid que el travessa en direcció ascendent.
• Transport pneumàtic: Arrossegament i transport de partícules sòlides per un gas a velocitats superiors a les d'un llit fluïditzat.
• Classificació hidràulica: Separació de partícules sòlides basada en l'efecte de transport i arrossegament d'un líquid.
• Flotació: Separació de partícules sòlides de menor densitat d'una mescla heterogènia.