第六章气浮分离法..
气浮分离
摘要溶剂气浮技术是一种较为简捷有效的水中微量、痕量组分分离与富集方法,也可用于水中有机污染物的去除,它在许多方面优于传统的萃取方法。
本文在自制的溶剂气浮塔内采用间歇分离法对模拟含Zn(Ⅱ)废水进行脱除试验研究。
用十二烷基硫酸钠（SDS）作为表面活性剂，异戊醇作为消泡剂，调节废水pH值，在一定的气体流量条件下，在气浮塔内进行气浮分离。
探索了废水pH值的范围、表面活性剂的投入量、锌离子的浓度以及气浮分离时间对分离效果的影响，得到了优化工艺条件。
处理后的废水中的锌离子浓度小于3mg.L-1。
同时，对处理过程中塔内废水中的锌离子浓度的下降趋势做了研究。
关键词：溶剂气浮；表面活性剂；十二烷基硫酸钠；异戊醇AbstractSolvent sublation technique is a more convenient and effective method for the separation, precondition and removal of organics from the wastewater.In this paper, the disposed of simulated wastewater contained zinc was studied in homemade sublation tower in intermission separation.With regulating waster pH value, and using sculpture acid sodium (SDS) as the surface-active agent, and isoamyl alcohol as the defoamer,wasterwater was treated in the sublation tower under a certain gas flux. The effect of pH range of wastewaters, adding quantity of surfactant, zinc concentration and floatation time on separation was investigated. The optimize process was acquired, and the zinc concentration of disposed wastewater is less than 3 mg.L-1.As the same time, declined trend of zinc concentration in sublation tower was studied in disposed process.Key word:solvent sublation; surfactant; SDS; isoamyl alcohol第一章前言1.1引言目前，镀锌制品被广泛使用，在其生产过程中排放大量的含锌废水。
水处理气浮与萃取
• 亲水性(hydrophilicity)：如果颗粒易被水
润湿，则称该颗粒为亲水性的。
• 疏水性(hydrophobicity)：如颗粒不易被
水润湿，则是疏水性的。 • 颗粒的润湿程度常用接触角的大小来衡量。
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• 接触角(contact angle)：在静止状态下，
3.3 气 浮 Air Floatation
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教学内容：
• 概述 • 气浮的原理 • 气浮的类型 • 气浮的工艺流程 • 气浮所用的设备
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一、 概 述
1、什么是气浮法？
➢ 通过某种方式产生大量的微气泡，使其与废水中 密度接近水的固体或液体污染物微粒粘附，形成 密度小于水的气浮体，在浮力的作用下，上浮至 水面形成浮渣而实现液固或液液分离。
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特点：
• 产生的气泡微细，密度小，浮升过程中 不会引起水流紊动，浮载能力大，特别 适合于脆弱絮凝体的分离。但电耗大， 电极容易结垢，操作运行管理复杂。
应用：
• 主要用于中小规模的工业废水处理，且 多用于去除细分散相悬浮固体和乳化油。
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3、溶气气浮法
• 概念：溶气法是使空气在一定压力的作用 下溶解于水中，并达到过饱和状态，然后 再突然使废水减压，这时溶解于水中的空 气便以微小气泡的形式从水中逸出，以进 行气浮过程的方法。
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二、 气浮的基本原理
• 为了探讨颗粒向气泡粘附条件及它们之 间的内在规律，应研究三相混合系的表 面张力和体系界面自由能，颗粒表面疏 水性和润湿接触角；混凝剂与表面活性 剂在气浮分离中的作用与影响。
气浮分离法
第六章气浮分离法6.1 概述泡沫吸附分离现象是日常生活个常见的现象，利用肥皂泡沫去除身体或衣物卜的污垢就是一个最好的例子。
什么是气浮分离法？采用某种方式，向水样中通入大量微小气泡，使待分离物质(如离子、分子、胶体、固体颗粒、悬浮微粒)，因其表面活性不同，可被吸附或粘附在从溶液中升起的泡沫表面上, 从而使某组分得以分离的方法，称气浮分离法或气泡分离法。
也称浮选分离或泡沫浮选分离。
本身没有表面活性的物质，经加入表面活性剂后可变为有活性的物质，亦可用浮选法分离。
这是分离和富集痕量物质的一种有效方法。
问题：1. 特分离物质为什么会选择性地吸附在气泡上？2. 如何最大限度达到富集效果？下面介绍泡沫吸附分离技术的基本原理。
6.2 气浮分离法的分离机理上面提到在气浮分离法中用到表面活性剂，那么我们首先介绍一下表面活性剂的性质，以及它在水中的表现行为。
一．表面活性剂的结构和在水界面上取向表面活性剂的分子一般由两部分组成，一部分是亲水的、极性的，另一部分是疏水的、非极性。
如以硬脂酸为例，它具有亲水的极性头，如COHO部分，也具有疏水的非极性尾，即R—CH2—(CH2)n一部分。
如下图所示：COHO R CH2（CH2）n可以用“”来表示表面活性剂的分子．其中“”表示极性头，““表示非极性尾。
在水—油体系中，表面活性剂分子将聚集在水—油界面上并定向地排列，其中的极性头向着水相．非极性尾向着油相。
而在气—液界面上，一般是极性头向着水．非极性尾向着伸向气相。
图6.1为表面活性剂在界面上取向的情况。
图6.1表面活性剂在界面上取向(以下不讲，如果温度、压力和组成一定，则液体的表面张力也一定。
若向此体系加入少量物质而引起此液体表面张力的明显下降，这种物质就称为表面活性剂。
表面活性剂溶入溶液后表现出两个基本性质：1 水溶液中溶解行为是很快地聚集在水面并形成亲水基团在水中，亲油基伸向气相的定向单分子排列，使空气和水的接触面减小，从而使表面张力急剧下降，同时，多余的分子则在溶液内部形成分子状态的聚集体－－胶束，并分布在液相主体内；2 超过表面活性剂形成胶束的最低浓度后，溶液表面张力不再降低，但在相界面上，由于上述定向排列的单分子层的作用，具有选择性的定向吸附作用，会显著地改变原溶液的界面的性质，造成各种界面作用，泡沫分离就是充分利用表面活性剂的界面作用发展起来的一种新型的分离方法。
第六章 气浮
第六章气浮6-1气浮工艺的基本原理与类型6.1.1 基本原理对于废水中粒径较小，比重≤1的悬浮物或胶体，前面介绍的方法较难去除，可采用本章介绍的方法——气浮法进行处理。
气浮法是用于从液相中分离固体或液态颗粒的工艺。
它通过在液相中造成的小气泡（通常是空气泡）与颗粒物质接触后形成气泡与颗粒的结合体，使其浮力增大至足以将颗粒上升到液体表面而加以去除的工艺。
按stokes公式：2)(181dgu sLμρρ-=。
若ρL-ρS>0，则颗粒在液体中上浮，上浮速度取决于ρL-ρS的值和d的大小。
气浮的基本原理是：在一定条件下，向被处理水中通入空气，并产生或以微小气泡的形式释放，使水中细小的SS粘附在气泡上并随之上浮至水面而形成浮渣，达到固液分离的目的。
6.1.2 处理对象用于去除难于自然沉淀和上浮的细微颗粒及比重接近于1的悬浮颗粒。
（1）石油工业或煤气发生站的含乳化油废水（0.5~25μm）；（2）毛纺工业洗毛废水中的羊毛脂及洗涤剂；（3）食品工业废水中的油脂；（4）洗煤车间废水中的细煤粉颗粒（0.5~1mm）（5）造纸废水中的纸浆；（6）纤维工业废水中的细小纤维；（7）地表水体中的藻类；（8）废水处理工艺出水中残留的细小的絮体或污泥；（9）污泥气浮浓缩处理。
6.1.3 水处理中的应用情况1、给水处理替代常规的澄清工艺，尤其适用于低浊、含藻类及浮游生物的给水处理中；原来溶于水中，经混凝处理后转为不溶的悬浮物；2、废水处理去除悬浮物、油粒、纤维、活性污泥及藻类的去除； 3、污泥浓缩； 4、替代二沉池对易产生污泥膨胀的工艺可提高稳定性。
6.1.4基本工艺条件（1）必须向水中提供足够量的微细气泡； （2）必须使气泡与水中悬浮颗粒相粘附；（3）必须使水中的杂质在表面形成稳定的浮渣层，停留足够长时间。
本章将从理论角度来探讨在实际操作中满足这些工艺条件的可行性。
6.1.5主要特点与沉淀处理工艺相比，有以下特点：（1）处理负荷高(一般为5~10m 3/m 2.h ，高达12m 3/m 2.h)、基建投资低（停留时间仅需20~40min ） ；（2）出水DO 高，不发生腐化现象，利于后续生物处理； （3）浮渣稳定、含水率低（一般低于96%），便于后处理和处置；（4）电耗高：处理一吨水要比普通沉淀法多耗0.02~0.04度电，运行费用较高； （5）设备维护和维修工作量大，处理效果浮渣易受风雨影响。
气浮法介绍和原理
界面能E与界面张力的关系如下： ES
式中：σ ——界面张力系数； S ——界面面积。
气泡未与悬浮颗粒粘附前,颗粒与气泡的单位面积上的界面能分别为σ水-粒×1 和σ水-气×1，这时单位面积上的界面能之和E1为：
E1 水 -粒 水 -气
当气泡与悬浮颗粒粘附后，界面能缩小，粘附面的单位面积上的界面能E2及 其缩小值ΔE分别为：
• 此外，气泡在水泵内破碎的不够完全，粒径 大，因此，气浮效果不好。
• 这种方法用于处理通过除油池后的石油废水， 除油效率一般在50％－65％
（2）射流气浮
• 这是采用以水带气 射流器向废水中混 入空气进行气浮的 方法。
水射器 空 气
水泵压 水管
水泵吸 水管
进
水
水 池
泵 溶气水 去浮选
常数
射流器构造示意图
气浮法介绍和原理
• 气浮是利用废水中的颗粒的疏水性， 通过在气浮池中向废水中通入一定 尺寸的气泡，使废水中的污染物吸 附在气泡上，随气泡的上浮，污染 物也随之浮到水面上而形成由气泡、 水和污染物形成的三相泡沫层，收 集泡沫层即可把污染物与水分离。
基本应用条件：
浮上法处理工艺必须满足下述基本条件： 必须向水中提供足够量的细微气泡； 必须使污水中的污染物质能形成悬浮状态； 必须使气泡与悬浮的物质产生粘附作用。
（b）当颗粒完全不被水润湿时，＝180， cos＝－l，W＝2LG，颗粒与气泡粘附 的动力大，易于用气浮法处理。
（c）固体的接触角越大，越易于与气泡的 粘附。但对于LG很小的体系，虽然有利 于固体向气泡的粘附，但由于粘附动力 较小，颗粒向气泡的粘附困难。
气泡与悬浮颗粒的粘附形式
“颗粒-气泡”复合体的上浮速度
电解浮上法产生的气泡小于其他方法产生的 气泡，故特别适用于脆弱絮状悬浮物。电解浮上 法的表面负荷通常低于4m3/(m2·h)。
气浮法
气浮法溶气气浮（DAF）是气浮的一种，它利用水在不同压力下溶解度不同的特性，对全部或部分待处理(或处理后)的水进行加压并加气，增加水的空气溶解量，通入加过混凝剂的水中，在常压情况下释放，空气析出形成小气泡，粘附在杂质絮粒上，造成絮粒整体密度小于水而上升，从而使固液分离。
溶气气浮（DAF）适用于处理低浊度、高色度、高有机物含量、低含油量、低表面活性物质含量或具有富藻的水。
相对于其它的气浮方式（详见附录1），它具有水力负荷高，池体紧凑等优点。
但是它的工艺复杂，电能消耗较大，空压机的噪音大等缺点也限制着它的应用。
1 分类（type）根据不同的划分原则，DAF可以有不同的分类。
1．1 根据气泡从水中析出时所处压力的不同，可分为真空式气浮法与压力溶气气浮法两种。
前者利用抽真空的方法在常压或加压下溶解空气，然后在负压下释放微气泡，供气浮使用；后者是在加压情况下，使空气强制溶于水中，然后突然减压，使溶解的气体从水中释放出来，以微气泡形式粘附上絮粒，一起上浮。
1．1．1 真空式气浮池，虽然能耗低，气泡形成和气泡与絮粒的粘附较稳定；但气泡释放量受限制；而且，一切设备部件，都要密封在气浮池内；气浮池的构造复杂；只适用于处理污染物浓度不高的废水（不高于300mg/l），因此实际应用不多。
1．1．2 压力溶气气浮法是目前国内外最常采用的方法，可选择的基本流程有全流程溶气气浮法、部分溶气气浮法和部分回流溶气气浮法三种。
1．1．2．1 全流程溶气气浮法全流程溶气气浮法是将全部废水用水泵加压，在溶气罐内，空气溶解于废水中，然后通过减压阀将废水送入气浮池。
流程图见图1。
它的特点是：①溶气量大，增加了油粒或悬浮颗粒与气泡的接触机会；②在处理水量相同的条件下，它较部分回流溶气气浮法所需的气浮池小。
③全部废水经过压力泵，所需的压力泵和溶气罐均较其他两种流程大，因此投资和运转动力消耗较大。
1．1．2．2 部分溶气气浮法部分溶气气浮法是取部分废水加压和溶气，其余废水直接进入气浮池并在气浮池中与溶气废水混合。
分离科学与技术第6章 泡沫浮选分离法
因此，控制适当条件可以分离不同金属离子。
第二节 离子浮选分离法
三、在有机试剂溶液中的离子浮选 某些有机试剂，可作为配位剂与某些元素发生配位反 应，形成可溶的带有电荷或中性的配合物，加入适当表
面活性剂，可被离子浮选分离。
有机试剂：偶氮胂III、二苯卡巴肼、丁基黄原酸钾、
对氨基苯磺酸铵、邻二氮菲等。
第三节 沉淀浮选分离法
第一节 装置与操作
基本操作： 通过微孔玻璃砂芯/塑料筛板送入氮气/空气，使其产生 气泡流，含有待测组分的疏水性物质被吸附在气-液界面
上，随着气泡的上升，浮至溶液表面形成稳定的浮渣
（沉淀 + 泡沫）或泡沫层，从而分离出来。
第二节 离子浮选分离法
金属离子试液中加入配位剂，调节酸度，形成配离子，
再加入与配离子带相反电荷的表面活性剂，形成离子缔合
表面活性剂非极性部分链（烃链）长度增加，浮选率
增大。
第二节 离子浮选分离法
一、影响无机离子浮选效率的主要因素 3. 离子强度 溶液中离子强度大小对泡沫分离影响很大。 离子强度增大，对浮选分离不利。可能是待测离子和 其它离子对表面活性剂产生竞争引起。
第二节 离子浮选分离法
一、影响无机离子浮选效率的主要因素 4. 配位剂 离子浮选法选择分离金属离子时，可利用其能否与配 位剂配位及配位能力的大小来浮选分离。
荡，分层后弃去水相；加 H2SO4 洗涤有机相，分层后弃
去水相。加丙酮溶解沉淀，移入比色器测定吸光度。
第三节 沉淀浮选分离法
一、影响沉淀浮选的主要因素 1. 捕集沉淀剂 也称载体或聚集沉淀剂，需从共沉淀和浮选两个角度 进行选择。 一般选择比气泡大得多的大分子絮凝状捕集沉淀剂，
微小气泡易进入沉淀剂空隙及附着在气-液表面，从而使
气浮分析
一前言近年来，随着人们生活水平的提高，对水质标准提出了更高的要求，于是低浊水的处理问题成为当今世界给水处理的难点和重点之一。
气浮法在水处理领域是近年来颇受国内外学者关注的一项高效、快速的固液分离技术。
自从本世纪七十年代以来，该技术得到迅速的发展。
到目前为止，已经广泛地应用于给水的净化，尤其是过去较难解决的低温、低浊、高藻水的处理。
气浮可以说是一种策略分离过程，在该过程中，气泡粘附于固体颗粒的气泡一颗粒复合体的表现密度小于水的密度，从而使此复合体易于上浮至水面。
根据不同的气泡产生方式，可以把气浮过程分为电解（凝聚）气浮、布气气浮和溶气气浮。
压力溶气气浮是应用最广泛的处理过程。
二试验装置与流程试验采用的絮凝——气浮工艺系统装置包括混凝池、絮凝池、气浮池等有机玻璃池体，采用机械搅拌，溶气系统包括不锈钢压力溶气罐、空压机，释气系统为MJ、仿MJ型释放器。
采用HACH公司的172OC型低量程在线浊度仪进行进水温度的在线监测；投药单元为SCD投药自动控制系统，流动电流控制器采用ChemtracSystems Inc.的SCC3000XR型流动电流控制仪器，投药泵采用Cole-Parmer Instrument Co.的7523-3型数字式变速蠕动泵，电远种自动控制接口。
实验系统流程如图1所示，原水经进水管流入混合池进行投药快速混合，一部分进入三级机械搅拌絮凝反应池，另一部分分流为流动电流供水或排入集水渠。
絮凝反应后的水流入气浮池接触区与释放器出的气泡混合反应，继而进入气浮池分离区，气泡絮粒的聚集体上浮为浮渣层，清水流经集水管流出。
原水和出水均分流至在线浊度仪监测浊度。
溶气释气系统是将空气压机、回流水由离心泵同时打入溶气罐，然后经由管道至释放器减压释放。
三试验结果与讨论1、凝聚的水力条件通过对混合强度和时间对絮凝气浮除浊效果的研究表明，对于PAC和AS两种絮凝剂，从图2、3可以看出，随着混合程度的增大，除浊率总体上呈下降趋势；其中PAC的规律较为明显，而AS较差，PAC变化范围在9%以内，AS变化范围在14%以内；表明了混合阶段对除浊效果有一定的影响，而且这些图均表明PAC的曲线比AS的波动小，表明了PAC作为絮凝气浮的药剂比AS合适；从图表可以看出，PAC为絮凝剂时，搅拌时间越短，效果越好，曲线规律明显，其中15s的混合时间最佳，并与其它时间相差较大；而AS为絮凝剂时，15S的混合时间最差，但是在30S以上的其余三个停留时间的区别不是很大，这可能表明AS的混合时间至少要大于30S；以上区别是由于PAC和AS的絮凝机理不同所致，PAC为预制的高分子混凝剂，混和于水中，不需水解其高聚产物即可与原水中的颗粒进行扩散吸附反应，所以在混合过程中即同时发生压缩双电层、吸附电中和等作用；而AS为AI（Ⅲ）离子，混合于水中，除了在混合过程中发生压缩双电层、吸附电中和等作用外，还要进行水解反应，AI（Ⅲ）离子和水解生成的低取产物与原水中颗粒物的吸附反应进行的较慢，因而发生压缩双电层、吸附电中的等作用需要稍长的时间。
气浮分离法
1) 主要影响因素 pH大小直接影响待 酸度 ：pH大小直接影响待 富集离子和捕集剂的存在形式, 富集离子和捕集剂的存在形式 , 影响到共沉淀的效果， 影响到共沉淀的效果 ， 因而影 响浮选效果。 在沉淀浮选中， 响浮选效果 。 在沉淀浮选中 ， 应注意沉淀的表面电荷随pH pH变 应注意沉淀的表面电荷随 pH 变 。 H) 共 沉 淀 , pH ,酸 沉淀 电荷， 电荷， 电荷。 电荷。 剂。 要选 的表面 剂。
参考资料
邵令娴, 分离及复杂物质分析（第二版） 1 邵令娴, 分离及复杂物质分析（第二版），高等教育出 版社, 1994。 版社, 1994。 O658/060.0 658/060. 胡之德, 范必威, 分析科学与技术概论》 2 胡之德, 范必威,《分析科学与技术概论》,四川科学技 术出版社, 1996年 术出版社, 1996年。 刘克本, 溶剂萃取在分析化学中的应用》 3 刘克本, 《溶剂萃取在分析化学中的应用》, 高等教育 出版社, 1990年 出版社, 1990年。 化学分离富集方法及应用》 中南工业大学出版社， 4 《化学分离富集方法及应用》，中南工业大学出版社， 1997年 1997年。
分 类
● 氢氧化物共沉淀浮选法 ● 有机试剂共沉淀浮选法
氢氧化物共沉淀浮选法
常以Fe（ Al（ In（ 常以Fe（Ⅲ）、Al（Ⅲ）、In（Ⅲ）氢氧化物 Fe 作沉淀载体， 形成共沉淀后进行浮选。 例如， 作沉淀载体 ， 形成共沉淀后进行浮选 。 例如 ， 在 n（ 、 、 （Ⅲ）、 、 n（ ）、 、 Al ， ， In 形 成共沉淀。 成共沉淀。 ， 浮选 。 I A 。 F ， 、 ， 、 、 。
泡沫层
有机溶剂 （可溶解 浮选物）
析出第 三相
光度测定
气浮原理及CFU介绍
气浮原理介绍1.气浮原理气浮分离原理主要是利用微气泡发生装置在污水中通入大量的、高度分散的微气泡（通常需要投加混凝剂或浮选剂），使之作为载体与悬浮在水中的颗粒（油滴）或絮状物粘附，形成整体密度小于水的浮体，依靠浮力作用一起上浮到水面，形成浮渣后去除，来达到水中固体与液体、液体与液体分离的净水方法。
气浮分离包括三个过程，气泡产生、气泡与悬浮物（颗粒或油滴）附着、气泡带着悬浮物（颗粒或油滴）上升到液面聚结后去除。
(一)气浮分离分为三个过程气泡产生；气泡与悬浮物(颗粒或油滴)附着；气泡带着悬浮物(颗粒或油滴)上升到液面，聚结通过撇油器去除。
气泡产生方法：a溶气法：气泡直径小（约20～100μm），可认为控制气泡与水接触时间，可通过加压溶气或多相流泵等产生。
b布气（分散气体）法：气泡直径较大（约100～10000μm）。
喷射器、微孔布气和叶轮搅拌产生。
c电解法：气泡直径小（约10～60μm），但耗电量大，电板易结垢，操作困难。
d静电喷涂气体法。
(二)气泡与悬浮物附着微气泡对疏水性悬浮物和油滴有天然吸附作用，粘附后界面能减小。
接触角：气、液、固三相间互相接触时，在气-液界面张力线和固-液界面张力线之间的夹角(对着液相的)，用θ表示。
亲水性：容易被水润湿的物质, θ<90。
疏水性：不容易被水润湿的物质θ>90。
在三相接触点上，三界面的张力处于平衡状态：σLS=σLG COS(180°−θ)+σGS（1）附着前，单位界面面积上的界面能之和为：E1=σLS+σLG附着后，单位附着面积上的界面能为：E2=σGS界面能降低值为：∆E=E1−E2=σLS+σLG−σGS（2）将式（1）代入式（2），整理得：∆E=σLG（1−cosθ）（3）(三)气泡与悬浮物分离过程气泡粘附着悬浮物（油滴）逐步形成浮渣，上升到污水气液表面，气泡破碎析出，污染物聚集后聚结成团后经排污排出。
2.CFU工作原理紧凑旋流气浮分离器（CFU）是我公司在吸收国际先进技术的基础上，将旋流离心分离技术与气浮分离技术有机结合，并通过大量CFD（计算流体动力学分析）优化，开发出来的具有国际先进水平的高效气浮油水分离器。
气浮分离法
黄粲 03088013
方法及原理：
采用某种方式，向水中通入大量微小 气泡，在一定条件下，使呈表面活性 的待分离物质吸附或粘附于上升的气 泡表面而浮升到液面，从而使某组分 得以分离的方法。
加入表面活性物质后，非极性端向着气相， 而其极性端与水相中待分离的离子或极性 分子通过物理或化学作用结合在一起。当 通入气泡时，表面活性剂就将这些物质连 在一起定向排列在气-液界面，被气泡带到 液面上形成泡沫层，达到分离。
同济大学的研究表明，气浮在给水净化方面 适合于处理低浊水，具有色，臭以及有机杂 质的受污水体。
BECKY
❖气体通常用氮气、空气等。
气浮分离的应用:
❖ 离子气浮和溶剂气浮分离法目前在分析化学 上已有不少应用，如用于环境监测中富集痕 量组分，贵金属的分离富集等。
❖气浮分离法分离富集速度快，比沉淀或共 沉淀分离快得多，富集倍数大，操作方便。 因此近十年来已广泛用于环境治理，给水净 化和工业规模的废水处理等。
气浮分离法的分类：
离子气浮法
沉淀气浮法
溶剂气浮法
离子气浮法：
加入和待分离离子带相反电荷的某种表面活 性剂,使之形成疏水性物质.（有效气浮必须 使吸附颗粒处于低电荷或电中性状态，并具 有疏水性）通入气泡流,表面活性剂就在气液界面定向排列.同时表面活性剂极性的一端 与待分离的离子连接在一起而被气泡带至液 面.
河水中的Cr(ⅵ)以CrO4-形式存在,加入阳 离子表面活性剂,如氯化十六烷三甲基铵,即含有待分离离子的溶液中,加入一种沉淀 剂使之产生沉淀,使表面活性剂与沉淀一起 被气泡带至液面。
溶剂气浮法
在水溶液上覆盖一层与水不相混溶的有机 溶剂.
❖ 溶入有机相或悬浮于两相界面形成第三相,从 而达到分离溶液中某种组分的目的.
气浮分离法
1) 主要影响因素 酸度 ：pH大小直接影响待 富集离子和捕集剂的存在形式, 影响到共沉淀的效果，因而影 响浮选效果。在沉淀浮选中， 应注意沉淀的表面电荷随 pH 变化。如 Fe(OH)3 共沉淀 , 以 pH 9.6 左右为界 , 酸性一侧沉 淀带正电荷，碱性一侧带负电 荷。这时要选用不同的表面活 性剂。
表面活性剂 阴离子 阳离子
回 收 率
+
9.6 pH
表面活性剂：带“相反电荷”，其作用是将亲水 沉淀转为疏水沉淀便于浮选以及形成稳定的泡沫层。
气泡大小 2) 载体的选择 ① 对象元素的回收率 ② 从大量共存元素中分离的可能性 ③ 定量阶段载体元素的干扰情况
④ 易得的高纯度载体元素等
3) 应用
泡沫层
从底部通入 大量气泡
溶质吸附在 气泡上并随 之上升
问题：1 为什么溶质会选择性地吸附在气泡上？
2 如何最大限度达到富集效果？
水中痕量Cu、Ni、Pb的AAS测定
取250m水样于烧杯，加10 mg / ml AlCl3 3 ml ， 加 1mg / ml 油酸钠（顺式 -9- 十八烯酸 纳），搅拌，再用1 mol / LNH4OH调pH 9.5, 形成 Al(OH)3 共沉淀 , 继续搅拌 15 min 。另取 一浮选槽，加入少量H2O, 调好气流，观察气泡 大小合适，倒入上述沉淀液 ，用 25 ml 0.1 mol / L NH4OH洗涤烧杯并转入浮选槽。调整 气流40 -60 ml / min浮选5 min，让上层形成 稳定的泡沫层。关气，抽滤除去下层母液，往 泡 沫 层 加 20 ml EtOH 消 泡 ， 再 用 50 ml 0.1mol / L NH4OH洗涤沉淀，分别抽滤除尽 乙醇和氨水。沉淀加4 ml 2 mol / L HNO3 片 刻，溶解后收集于 10 ml 容量瓶，用 4 ml 2 mol / L HNO3 洗 涤 小 烧 杯 ， 再 2 mol / L
气浮法介绍和原理
水中气泡的形成
✓ 空气从水中析出的过程分两个步骤，即 气泡的形成过程 气泡的增长过程
✓气泡核的形成过程起决定性作用。有了相当数 量的气泡核，就可以控制气泡数量的多少与气 泡直径的大小。 ✓要求：这个过程中形成数目众多的气泡核。溶 解同样空气，如形成的气泡核的数量越多，则 形成的气泡的直径也就越小，越有利于满足浮 上工艺的要求。
一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂， 以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学 药剂分为下述几类：
混凝剂
浮选剂
助凝剂 抑制剂
作用是提高悬浮颗粒表面的水密性，以 提高颗粒的可浮性，如聚丙烯酰胺。
调节剂
化学药剂的投加对气浮效果的影响
一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂， 以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学 药剂分为下述几类：
• 其缺点是空气被粉碎的不够充分，形成 的气泡粒径较大，一般不小于l0OOm， 这样，在供气量一定的情况下，气泡的 表面积小。
• 由于气泡直径大，运动速度快，气泡与 被去除污染物质的接触时间短促，这些 因素都使布气气浮法去除效率较低。
溶解空气浮上法
真空浮上法：空气在 常压下溶解，真空条 件下释放 优点：无压力设备 缺点：溶解度低，气 泡释放有限，需要密 闭设备维持真空，运 行维护困难
混凝剂 浮选剂Biblioteka 各种无机或有机高分子混凝剂，它们不仅 可以改变污水中的悬浮颗粒的亲水性能，而 且还能使污水中的细小颗粒絮凝成较大的絮 状体以吸附、截留气泡，加速颗粒上浮。
助凝剂
抑制剂 调节剂
化学药剂的投加对气浮效果的影响
一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂， 以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学 药剂分为下述几类：
第六章气浮分离法..
附着后: W2=σ气粒
界面能的减少△Ｗ=σ水气+σ水粒－σ气粒 三力之间关系： σ水粒 = σ气粒 + σ水气 COS(180-θ)
σ
l-g
△Ｗ = σ水气 (1-COSθ)
θ
σ
s-g
悬浮物与气泡附着的条件：
△Ｗ>0 ，△Ｗ越大，推动
力越大，越易气浮。
σ
s-l
△Ｗ = σ水气 (1-COSθ)
气浮分离应具备两个必要条件：
A. 所需分离溶质应为表面活性物质，或能与表面活性剂相结 合（静电作用、疏水性吸附等）的物质，它们都可吸附在气 液界面上。 B. 富集质在分离过程中借泡沫与原料液分离并在塔顶富集。
分离作用主要取决于组分在气－液界面上吸附的
选择性和程度，其本质是各种物质在溶液中表面活 性的差异。
教学内容
6.1 气浮分离原理
6.2 气浮分离法类型
6.3 气浮分离装置与操作
6.4 影响气浮分离效率的主要因素
6.5 气浮分离特点及应用
6.1 气浮分离原理
气浮分离： 以气泡作分离介质来富集和分离表面 活性物质的一种新型分离技术。根据表面吸附的 原理，利用通气鼓泡在液相中形成的气泡为载体， 对液相中的溶质或颗粒进行分离，因此又称泡沫 吸附分离或泡沫分离。 过程：通入空气→产生微细气泡→SS附着在气泡 上→上浮
泡沫层
有机溶剂 (可溶解浮 选物)
析出第 三相
光度测定
选择另一溶 剂溶解后光 度测定
溶剂浮选与吸光光度法直接结合，即溶剂浮选光度 法，具有分离量大、选择性及灵敏度高的独特优点。
饮用水中痕量铜的测定
水样用酒石酸和 EDTA 隐蔽，控制 pH6-6.4 ，加 N aDDTC （砷试剂，二乙基二硫代氨基甲酸钠）浮选，
8.5 气浮分离法
8.5 气浮分离法8.5.1 方法原理何谓气浮分离法：采用某种方式，向水中通入大量微小气泡，在一定条件下使呈表面活性的待分离物质吸附或粘附于上升的气泡表面而浮升到液面，从而使某组分得以分离的方法，称气浮分离法或气泡吸附分离法。
（浮选分离或泡沫浮选）。
分离和富集痕量物质的一种有效方法。
一. 方法原理原理：表面活性剂在水溶液中易被吸附到气泡的气—液界面上。
表面活性剂极性的—端向着水相，非极性的一端向着气相(如图8—9)，含有待分离的离子、分子的水溶液中的表面活性剂的极性端与水相中的离子或其极性分子通过物理(如静电引力)或化学（如配位反应）作用连接在一起。
当通入气泡时，表面活性剂就将这些物质连在一起定向排列在气—液界面，被气泡带到液面，形成泡沫层，从而达到分离的目的。
二. 分离的类型1．离子气浮分离法在含有待分离离子(或配离子)的溶液中．加入带相反电荷的某种表面活性剂，使之形成疏水性物质。
通入气泡流，表面活性剂就在气—液界面上定向排列。
同时表面活性剂极性的一端与待分离的离子连结在一起而被气泡带至液面。
2．沉淀气浮分离法在含有待分离离子的溶液中，加入一种沉淀剂(无机或有机沉淀剂)使之生成沉淀，再加入表面活性剂并通入氮气或空气，使表面活性剂与沉淀一起被气泡带至液面。
3．溶剂气浮分离法在水溶液上覆盖一层与水不相混溶的有机溶剂，当采取某种方式使水中产生大量微小气泡后，已显表面活性的待分离组分就会被吸附和粘附在这些正在上升的气泡表面。
溶入有机相或悬浮于两相界面形成第三相．从而达到分离溶液中某种组分的目的。
三. 影响气浮分离效率的主要因素a．溶液的酸度b．表面活性剂浓度c．离子强度d．形成络合物或沉淀的性质e．其他因素一般要求气泡直径在0.1一0.5mm之间，气泡流速为l一2mL/cm2•mm为宜。
气体通常用氮气或空气四. 应用特点：气浮分离法富集速度快，比沉淀或共沉淀分离快得多，富集倍数大，操作简便。
应用：环境治理、痕量组分的富集等。
分散空气气浮法
分散空气气浮法原理：涡凹气浮装备有一个周围表面分布了小孔的曝气圆盘，电动机转动曝气圆盘，产生一个负压区，使得水面上方的空气被吸入，再从浸没在水中的出口释放出来。
当曝气圆盘表面的小孔产生气泡时，旋转的圆盘会把气泡切割成直径为10-100微米的细小气泡碎片。
这些气泡碎片会附着在诸如油类和脂肪等细小固体上。
气泡缓慢上升，同时把固体带到水面。
涡凹气浮的优点：1）气泡直径：气泡直径可以根据情况进行调整。
2）节省投资：省去压力容器、空压机、循环泵等设备，设备占地面积减少40%--60%。
3）运行费用低：由于省去压力容器、空压机、循环泵等设备，节省运行费用40%--90% 。
4）无噪音：槽内没有需要维修的部件。
5）不需要清理喷嘴：即时启动，可频繁关启。
溶气气浮的分类及设计原理作者：李玛丽摘要：溶气气浮（DAF）是气浮的一种，它利用水在不同压力下溶解度不同的特性，对全部或部分待处理(或处理后)的水进行加压并加气，增加水的空气溶解量，通入加过混凝剂的水中，在常压情况下释放，空气析出形成小气泡，粘附在杂质絮粒上，造成絮粒整体密度小于水而上升，从而使固液分离。
关键词：溶气气浮DAF 脱气系统溶气气浮（DAF）是气浮的一种，它利用水在不同压力下溶解度不同的特性，对全部或部分待处理(或处理后)的水进行加压并加气，增加水的空气溶解量，通入加过混凝剂的水中，在常压情况下释放，空气析出形成小气泡，粘附在杂质絮粒上，造成絮粒整体密度小于水而上升，从而使固液分离。
溶气气浮（DAF）适用于处理低浊度、高色度、高有机物含量、低含油量、低表面活性物质含量或具有富藻的水。
相对于其它的气浮方式（详见附录1），它具有水力负荷高，池体紧凑等优点。
但是它的工艺复杂，电能消耗较大，空压机的噪音大等缺点也限制着它的应用。
1 分类（type）根据不同的划分原则，DAF可以有不同的分类。
1．1 根据气泡从水中析出时所处压力的不同，可分为真空式气浮法与压力溶气气浮法两种。
气浮法实验报告
实验名称：气泡法回收废水中的有机溶剂实验目的：1.了解气泡分离法的原理和分离方法2.找出一种可高效提取水中的有机物的试剂3.应用气泡分离法及相关试剂分离出废水中的有机物实验原理：利用高度分散的微小气泡作为载体粘附于废水中的悬浮污染物，时期浮力大于重力和阻力，从而使污染物上浮至水面，形成泡沫，然后用刮渣设备自水面刮除泡沫，实现固液或液液分离的过程称为气浮。
向水中通入大量微小气泡，使待分离物质吸附于上升的气泡表面而浮升到液面，从而使某组分得以分离的方法，称气浮分离法或气泡分离法。
也称浮选分离或泡沫浮选分离。
原理是设法使水中产生大量的微气泡，以形成水、气、及被去除物质的三相混合体，在界面张力、气泡上升浮力和静水压力差等多种力的共同作用下，促进微细气泡粘附在被去除的微小油滴上后，因粘合体密度小于水而上浮到水面，从而使水中油粒被分离去除。
表面活性剂在水溶液中易被吸附到气泡的气——液界面上。
表面活性剂极性的一端向着水相，非极性的一端向着气相( 如图8 — 9) ，含有待分离的离子、分子的水溶液中的表面活性剂的极性端与水相中的离子或其极性分子通过物理( 如静电引力) 或化学(如配位反应)作用连接在一起。
当通入气泡时，表面活性剂就将这些物质连在一起定向排列在气——液界面，被气泡带到液面，形成泡沫层，从而达到分离的目的。
影响气浮分离效率的主要因素1. 溶液的酸度2. 表面活性剂浓度：表面活性剂浓度不宜超过临界胶束浓度，过量的表面活性剂会形成胶束使沉淀溶解。
3. 离子强度：离子强度大，对气浮分离不利。
4. 形成络合物或沉淀的性质：螯合物以及离子缔合物的稳定性与分离效率都有直接关系。
5. 其它因素：一般要求气泡直径在0.1—0.5之间，气泡流速为1—2ml.cm-2.min-1 为宜。
气体常用氮气或空气。
通气时间因方法而不同。
气浮法处理工艺必须满足下列基本条件才能完成气浮处理过程，达到污染物质从水中去除的目的：1.必须向水中提供足够量的微小气泡。
气浮分离法
第六章气浮分离法6.1 概述泡沫吸附分离现象是日常生活个常见的现象，利用肥皂泡沫去除身体或衣物卜的污垢就是一个最好的例子。
什么是气浮分离法？采用某种方式，向水样中通入大量微小气泡，使待分离物质(如离子、分子、胶体、固体颗粒、悬浮微粒)，因其表面活性不同，可被吸附或粘附在从溶液中升起的泡沫表面上, 从而使某组分得以分离的方法，称气浮分离法或气泡分离法。
也称浮选分离或泡沫浮选分离。
本身没有表面活性的物质，经加入表面活性剂后可变为有活性的物质，亦可用浮选法分离。
这是分离和富集痕量物质的一种有效方法。
问题：1. 特分离物质为什么会选择性地吸附在气泡上？2. 如何最大限度达到富集效果？下面介绍泡沫吸附分离技术的基本原理。
6.2 气浮分离法的分离机理上面提到在气浮分离法中用到表面活性剂，那么我们首先介绍一下表面活性剂的性质，以及它在水中的表现行为。
一．表面活性剂的结构和在水界面上取向表面活性剂的分子一般由两部分组成，一部分是亲水的、极性的，另一部分是疏水的、非极性。
如以硬脂酸为例，它具有亲水的极性头，如COHO部分，也具有疏水的非极性尾，即R—CH2—(CH2)n一部分。
如下图所示：COHO R CH2（CH2）n可以用“”来表示表面活性剂的分子．其中“”表示极性头，““表示非极性尾。
在水—油体系中，表面活性剂分子将聚集在水—油界面上并定向地排列，其中的极性头向着水相．非极性尾向着油相。
而在气—液界面上，一般是极性头向着水．非极性尾向着伸向气相。
图6.1为表面活性剂在界面上取向的情况。
图6.1表面活性剂在界面上取向(以下不讲，如果温度、压力和组成一定，则液体的表面张力也一定。
若向此体系加入少量物质而引起此液体表面张力的明显下降，这种物质就称为表面活性剂。
表面活性剂溶入溶液后表现出两个基本性质：1 水溶液中溶解行为是很快地聚集在水面并形成亲水基团在水中，亲油基伸向气相的定向单分子排列，使空气和水的接触面减小，从而使表面张力急剧下降，同时，多余的分子则在溶液内部形成分子状态的聚集体－－胶束，并分布在液相主体内；2 超过表面活性剂形成胶束的最低浓度后，溶液表面张力不再降低，但在相界面上，由于上述定向排列的单分子层的作用，具有选择性的定向吸附作用，会显著地改变原溶液的界面的性质，造成各种界面作用，泡沫分离就是充分利用表面活性剂的界面作用发展起来的一种新型的分离方法。
气浮及综合实验
中水处理装置
降水
• 对部分回流式压力溶气气浮工艺而言，其气固比可表示为:
Aa 1.2Cs ( fP 1)Qr 1.2Cs ( fP 1) R S QS0 S0
式中：
A S
—气固比（g释放的空气/g悬浮固体）
Si—入流中的悬浮固体浓度（mg/L） Qr—加压水回流量（L/d） Q—污水流量（L/d） R — 回流比 Cs—某一温度时的空气溶解度 p —溶气罐内绝对压力，MPa； f —比值因素,溶气罐内压力为P=(0.2~0.4) MPa,温度为20℃时，f=0.5。 ra—1ml 空气容重， 当20℃ ,1个 atm时,（mg） ra=1164mg/L;
• 系统中调整回流比R,也即调节了气固比。
三、实验内容与步骤 （一） 压力溶气气浮工艺的运行演示 1、竖流式、平流式溶气气浮工艺运行演示。 （二）回流比（气固比）测定 ⑴开启气浮装置进行加压溶气形成合格的溶气水（溶气罐操作 压力控制在0.3MPa左右）； ⑵取6个反应杯，各加入500ml纸浆废水（可加适量的混凝剂缓 慢搅拌）； ⑶分别按回流比0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2加入溶气水并 搅拌0.5min； ⑷静止分离10 min，观测清液和浮渣的体积，并测定悬浮物浓 度。
表7-1 气固比实验数据记录
编号 回流比 浮渣体积 清液体积 现象说明 备注
• 废水接触室中水流上升流速应控制
在10~20mm/s,在室内停留时间应 溶气水量 大于60s。 原水量
AC
Q Q p VC
上升流速
Ac-接触室表面积
• 废水在分离室的停留时间为
10~20min，水流下向流速一般取 1.5~3.0mm/s，保证分离室表面负 荷约为6~8m3/m2.h，最大不超过 10m3/m2.h。
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气 泡 气泡-颗粒吸 与 附 颗 粒 的 气泡顶托 粘 附 形 式
气泡裹夹
6.2 气浮分离法类型
依据分离的对象和分离手段来划分： 离子气浮分离法 沉淀气浮分离法 溶剂气浮分离法
离子气浮分离法
在含有待分离离子 ( 包括络离子 ) 的试样溶液 中．在适宜条件下，加入适量带相反电荷的表面 活性剂，使之形成电中性离子缔合物。通入适量 气流形成气泡，它们被吸附在气泡表面继而上浮 至液面形成泡沫被分离。
水中痕量Cu、Ni、Pb的AAS测定
取250m水样于烧杯，加10mg/ml AlCl3 3ml， 加 1mg/ml 油酸钠，搅拌，再用 1mol/LNH 4 OH 调 pH9.5, 形成Al(OH)3共沉淀, 继续搅拌15min。另取一浮选槽， 加入少量H2O, 调好气流，观察气泡大小合适，倒入上 述沉淀液 ，用25ml 0.1mol/L NH4OH洗涤烧杯并转入 浮选槽。调整气流40～60ml/min浮选5min，让上层形 成稳定的泡沫层。关气，抽滤除去下层母液，往泡沫 层加20 ml EtOH 消泡，再用 50ml 0.1mol/L NH 4 OH洗 涤沉淀，分别抽滤除尽乙醇和氨水。沉淀加4ml 2mol/ L HNO 3 片刻，溶解后收集于 10ml 容量瓶，用 4ml 2 mol/L HNO3洗涤小烧杯，再2mol/L HNO3定容， AAS测定。
螯合物溶于浮选槽上层的异戊醇，直接光度法测定。
6.3 泡沫分离的设备
泡沫吸附分离技术主要包括分离对象的吸附 分离和收集两个基本过程。与之相对应，实验设 备主要包括泡沫塔和破沫器两个部分。 泡沫分离的基本流程有间歇式和连续式两种。
间歇式泡沫分离过程
样品溶液置于塔的底
部，从塔底连续鼓入空气，
在塔顶连续排出泡沫液。 根据表面活性剂的消耗情 况，间歇地从塔底补充表 面活性剂。料液因形成泡
捕集剂/收集剂作用：若待分离离子是亲水的，它们 很难吸附在气泡上而被浮选分离。加入捕集剂覆盖 在离子表面上，使它们由亲水性变成疏水性，便可 附在气泡上分离出来。 表面活性剂作用——在气泡表面定向排列
●表面活性剂非极性端向着气泡，极性端向着水相 ●极性端可以吸附水中的离子和极性分子
泡沫层
(1) θ 0, COSθ 1, △Ｗ= 0 不能气浮
θ < 90, COSθ< 1, △Ｗ<σ水气 颗粒附着不牢--亲水性
θ > 90, △Ｗ> σ水气 易气浮―疏水性
θ 180, △Ｗ = 2σ水气 最易被气浮
(2) 同时, COS θ ＝（σ气粒－σ水粒）/σ水气
水中颗粒 θ 与表面张力 σ水气 有关。
十二烷基硫酸纳(SDS)
溶液中表面活性剂 分子缔合成胶束的 最小浓度值
3. 离子强度
离子强度大，对分离不利
4. 形成络合物或沉淀的性质 （稳定性或溶解度） 5. 气体种类，通气方式及时间、气泡大小等
一般要求气泡直径在0.1~0.5mm之间 气泡流速为l－2mL/(cm2mm)为宜。 气体通常用氮气或空气。
三相间的吸附界面构成 的交界线称润湿周边。 ：润湿接触角
水粒
>90, 疏水性,易于气浮
<90, 亲水性
悬浮物与气泡的附着条件
按照物理化学的热力学理论, 任何体系均存在力 图使界面能减少至最小的趋势。 界面能 W =σS
S：界面面积;σ：界面张力
附着前: W1 =σ水气+σ水粒 （假设S 为1）
沫而不断减少，待目标物
质分离完成后，残液从塔 底排出。
连续式泡沫分离过程
6.4 影响气浮分离效率的主要因素
1．溶液的酸度
2．表面活性剂浓度 3．离子强度 4．形成络合物或沉淀的性质 5．其他因素
1.溶液的酸度:
对分离效果影响最为显著的因素。分离过程中 选择适当的PH,以保证好的分离效果。
6.4
气浮分离法特点及应用
优点：样品处理量大，0.5-2L；富集倍数大，100-10000 ；
回收率高，90%以上；易于联用，成为超高灵敏度光度法
局限性：A. 对高浓度的溶液分离效率较低；
B. 当用于回收非表面活性剂时，需加入高分子的表面活性剂， 消耗量大，同时伴随着二次回收的问题； C. 在实际操作中，塔内的返混现象经常发生，影响分离效果； D. 对泡沫本身的结构研究少，它是一个非稳定体系，无法直 接测量，许多泡沫的性质还不清楚。
气浮分离应具备两个必要条件：
A. 所需分离溶质应为表面活性物质，或能与表面活性剂相结 合（静电作用、疏水性吸附等）的物质，它们都可吸附在气 液界面上。 B. 富集质在分离过程中借泡沫与原料液分离并在塔顶富集。
分离作用主要取决于组分在气－液界面上吸附的
选择性和程度，其本质是各种物质在溶液中表面活 性的差异。
沉淀气浮分离法
在含有待分离离子的试样溶液中，加入适宜沉淀剂 ( 无机或有机沉淀剂 ) 使之生成共沉淀或胶体，然后加入与 沉淀或胶体带相反电荷的适宜表面活性剂，并通入适量气 流（氮气或空气）形成气泡，沉淀粘附在气泡表面浮升到 液面而与母液分离。 经典的沉淀分离中，需要过滤，离心分离、洗涤等， 操作费时。相比之下，沉淀浮选法则简便快速得多，特别 适用于从大体积极稀溶液中富集痕量元素。
溶剂气浮分离法
在含有待分离离子的试样溶液表面上覆盖一层 与水不相混溶的有机溶剂，当采取某种方式使水中 产生大量微小气泡后，已显表面活性的待分离组分 就会被吸附和粘附在这些正在上升的气泡表面。溶 入有机相或悬浮于两相界面形成第三相．从而达到 分离溶液中某种组分的目的。 溶剂浮选与萃取法的区别在于浮选物与浮 选溶剂不起溶剂化作用，不涉及萃取的分配问题。
给水净化
高含藻水源的净化：武汉东湖水厂，气浮替代沉淀， 藻类去除率达80％以上。
低温、低浊水的净化：沈阳市自来水厂。
对受污染水体的净化：对水体产生曝气，减轻嗅味 与色度。
附着后: W2=σ气粒
界面能的减少△Ｗ=σ水气+σ水粒－σ气粒 三力之间关系： σ水粒 = σ气粒 + σ水气 COS(180-θ)
σ
l-g
△Ｗ = σ水气 (1-COSθ)
θ
σ
s-g
悬浮物与气泡附着的条件：
△Ｗ>0 ，△Ｗ越大，推动
力越大，越易气浮。
σ
s-l
△Ｗ = σ水气 (1-COSθ)
泡沫层
有机溶剂 (可溶解浮 选物)
析出第 三相
光度测定
选择另一溶 剂溶解后光 度测定
溶剂浮选与吸光光度法直接结合，即溶剂浮选光度 法，具有分离量大、选择性及灵敏度高的独特优点。
饮用水中痕量铜的测定
水样用酒石酸和 EDTA 隐蔽，控制 pH6-6.4 ，加 N aDDTC （砷试剂，二乙基二硫代氨基甲酸钠）浮选，
第教学内容
6.1 气浮分离原理
6.2 气浮分离法类型
6.3 气浮分离装置与操作
6.4 影响气浮分离效率的主要因素
6.5 气浮分离特点及应用
6.1 气浮分离原理
气浮分离： 以气泡作分离介质来富集和分离表面 活性物质的一种新型分离技术。根据表面吸附的 原理，利用通气鼓泡在液相中形成的气泡为载体， 对液相中的溶质或颗粒进行分离，因此又称泡沫 吸附分离或泡沫分离。 过程：通入空气→产生微细气泡→SS附着在气泡 上→上浮
浮选机理
向含有待分离离子或分子的水溶液中加入表面活性 剂，通气鼓泡，一般认为在气 - 液界面上存在定向
排列的表面活性剂，表面活性剂非极性端向着气体
，极性端向着水相。极性端通过物理（如静电引力 ）或化学作用（如络合作用）与溶液中被分离的离 子形成络离子或沉淀，然后被气泡带到液面，形成 泡沫层，进而分离。
以氢氧化铁的沉淀气浮法为例。其胶状沉淀在不同 pH下带不同的电荷，pH<9.5时带正电荷，pH>9.5时 带负电荷。 pH<9.5 时进行气浮分离应该用阴离子表面活性剂 , 如油酸纳; pH>9.5 时则用阳离子表面活性剂 , 如长碳链的季铵 盐等。
2.表面活性剂浓度
在浮选过程中，表面活性剂可改变被浮选物的表 面性质和稳定气泡，它直接影响着浮选分离的成败。 但表面活性剂的用量不宜超过临界胶束浓度（CMC）
吉布斯方程适用于脂肪酸或长链醇等非离子型表面
活性剂的稀溶液。 若溶液中含离子型表面活性剂，应进行修正：
n为与离子型表面活性剂的类型有关的常数。 完全电离的电解质类型 n＝2； 当在电解质溶液中还添加过量无机盐时 n＝1。
气浮情况涉及：气、水、固三相介质，每两
相之间都存在界面张力。
气
水气
气粒
粒
●有机试剂共沉淀浮选法
试液(M＋)＋有机试剂/极性溶剂(丙酮、乙醇)
→ 有机共沉淀 → 浮选 特点 ①可在酸性溶液中捕集微量元素, 减少基体干扰。 ②不必加表面活性剂 ③干扰测定的有机试剂可灰化除去 ④应先搅拌, 待形成絮状沉淀再浮选 应用 ① 高纯铅、锌中的Ag和Cu的分离和测定 ② 海水中微量银的富集测定
应用
泡沫分离技术的工业应用领域很广。 20世纪初，最早用于金属矿石颗粒的分离回收。 在环保工程中，可处理原子能工业中含放射性元素如 锶的废水；染料、制革、石油化工等工业污水中，可降低 化学耗氧量（COD）、色素、有机化合物等；在其他工业 废水中，也可富集各种金属离子包括铜、锌、铁、汞、银 等；还可富集在海水中所含铜、锌、钼和铀。 在医药和生物工程中，可用于分离蛋白质、酶以及活 体中的金属含量的检验以及病毒的浓缩分离如脚气病和口 腔病病毒等。 在分析上作为痕量元素的分离富集方法, 特别适用于大 量的极稀溶液(10-7～10-15 mol/ L)的分离富集。
分类
氢氧化物共沉淀浮选法