WPROWADZENIE:

Zawiesiny to układ dwufazowy, składający się z cząstek ciała stałego zawieszonych w cieczy. Opadanie tych cząstek pod wpływem siły grawitacji to sedymentacja. Proces ten prowadzi do rozdziału faz i zagęszczenia osadu. Aby proces sedymentacji był możliwy musi istnieć różnica gęstości ciała stałego i cieczy.

Wyróżniamy dwa rodzaje opadania cząstek:

-swobodne dotyczące niezbyt stężonych zawiesin ziarnistych. Każda cząstka ciała stałego opada oddzielnie ze stała prędkością nie oddziałując na cząstki sąsiednie i nie zmieniając takich właściwości jak: kształtu, rozmiaru czy gęstości.

-skupione w którym każda cząstka ciała stałego oddziałuje na siebie. Cząstki mogą się ze sobą łączyć tworząc większe aglomeraty.

Obserwując zachowanie się zawiesiny umieszczonej w naczyniu pomiarowym jesteśmy w stanie sporządzić wykres krzywej sedymentacji:

Warstwa 1-strefa cieczy sklarowanej.

Warstwa 2-strefa opadania zawiesiny.

Warstwa 3-strefa zagęszczenia i koprymacji osadu.

Metoda bezpośrednia jest to metoda za pomocą której będziemy przeprowadzać testy sedymentacji zawiesin w wodzie i ściekach w naszym ćwiczeniu. Jest to metoda najczęściej stosowana i najprostsza. Polega ona na bezpośrednim odczycie granicy mętności i kompresji zawiesiny sedymentującej w szklanym cylindrze, który ustawiony jest na tle podświetlanego ekranu.

Proces sedymentacji jest jednym z podstawowych procesów technologicznych wykorzystywanych w uzdatnianiu wody i ścieków. Urządzeniami w których wykorzystujemy ten proces są odstojniki i piaskowniki.

WYKRESY DLA ZAWIESINY MINERALNEJ:

WYKRESY DLA ZAWIESINY KŁACZKOWATEJ:

PRZYKŁADY OBLICZEŃ:

• Obliczam C_Z dla obu zawiesin:

$$C = \frac{m}{V}$$

m = mk − mp

m = 29, 8728 − 29, 6437 = 0, 2291g

$$C = \frac{0,2291}{25*10^{- 3}} = 9,164\frac{g}{\text{l\ \ }}\ dla\ zawiesiny\ klaczkowatej$$

m = 34, 2882 − 33, 5823 = 0, 7059g

$$C = \frac{0,7059}{25*10^{- 3}} = 28,236\ \frac{g}{l}\text{\ dla\ zawiesiny\ mineralnej}$$

• Obliczam C_O korzystając ze wzoru (dla zawiesiny kłaczkowatej):

$$C_{O} = \frac{\left( m_{k} - m_{p} \right)*1000}{V_{p}}$$

$$C_{O} = \frac{\left( 29,8728 - 29,6437 \right)*1000}{25} = 9,164\ \frac{g}{\text{dm}^{3}}$$

• Obliczam C korzystając ze wzoru (również dla zawiesiny kłaczkowatej):

$$C = \frac{V_{Z}*C_{O}}{500}$$

$$C = \frac{500*9,164}{500} = 9,164\ \frac{g}{\text{dm}^{3}}$$

• Obliczam u korzystając ze wzoru (przy czym ∆h i ∆t odczytuje z wykresów):

$$u = \frac{h}{t}$$

Dla zawiesiny kłaczkowatej:

∆h=6cm=0,06m

∆t=94min=1,57h

$$u = \frac{0,06m}{1,57h} = \frac{0,03822m}{h}$$

		∆h [cm]	∆h [m]	∆t [min]	∆t [h]	v=∆h/∆t [m/h]	h1	h2	h1/h2	t	t0,5
zawiesina mineralna	s1	11	0,11	6	0,1	1,1	8	4	2	15	7,5
	s2	17	0,17	7	0,117	1,453	6	3	2	12	6
	s3	11	0,11	4	0,067	1,642	3	1,5	2	11	5,5
zawiesina kłaczkowata	s1	6	0,06	94	1,57	0,03822	26,1	20,8	1,255	10	5
	s2	11	0,11	94	1,57	0,07006	26,1	16,3	1,601	10	5
	s3	17	0,17	94	1,57	0,1083	26,3	11,2	2,348	10	5

WNIOSKI:

1.W zawiesinie kłaczkowatej obserwowaliśmy stały spadek objętości i wysokości strefy zawiesiny ciała stałego w czasie.

2.Zawiesina mineralna również wykazywała spadek objętości i wysokości strefy zawiesiny ciała stałego.

3.W przypadku zawiesiny mineralnej spadek objętości i wysokości był szybszy niż w zawiesinie kłaczkowatej.

4.Początkowe stężenie zawiesiny było wyższe w przypadku zawiesiny mineralnej.

5.Prędkość opadania strefowego jest dużo większa w przypadku zawiesiny mineralnej.

6.W zawiesinie mineralnej wysokość osadu w ciągu pierwszych 10 min gwałtownie malała, w przypadku zawiesiny kłaczkowatej spadek wysokości następował o bardzo zbliżone wartości .

7.Proces sedymentacji lepiej obrazuje proces sedymentacji.