9-浮选法PPT课件
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浮选分离
2021/3/10
1
浮选分离
离子、分子、胶体、固体颗粒、悬浮微粒等物 质因其表面活性不同，可被吸附或粘附在从溶液中 升起的泡沫表面上，从而与母液分离的方法称为浮 选分离。
本身没有表面活性的物质，经加入表面活性剂 后可变成有表面活性的物质，也可用此法进行分离。
2021/3/10
2
发展历史
20世纪初，浮选分离用于选矿。 1932年，Tallmud和Pochil用该法精制蔗糖，首 次引入到化学领域。石灰乳加到饱和蔗糖溶液中，慢慢
竞争作用
2021/3/10
12
络合剂：利用络合作用不同进行选择性浮选分离
V(V), U(VI) 与 CO32- 作 用 不 同 ， 其 中 U(VI) 与 CO32-生成[UO2(CO3)3]4-络离子被浮选；
在0.5mol/L的HCl溶液中，Hg以HgCl42-的形式 存在，Fe3+仍然以正离子形式存在，使用季铵盐型 表面活性剂可浮选分离出Hg
通入空气生成泡沫，大部分杂质集中在泡沫里，容易除去。
1937年Langmuir等提出可用于离子的富集。 1959年南非学者Sebba较系统地提出离子浮选 技术。 80年代我国开始大量进行相关研究。
2021/3/10
3
特点
装置简单，处理量大，可自动化、连续化操作。 已用于Ag, As, Au, Be, Bi, Cd, Co, Cu, Cr, F, Fe, Hf, Hg, In, Ir, Mn, Mo, Ni, Os, P, Pb, Pd, Pt, Rh, Ru, Sc, Se, Sn, Te, Ti, U, V, Zn, Zr等34种元素 的分离富集。 适合于海水、河水、饮用水、岩石、矿石、金属 和环境样品中微量元素的分离富集。 富集系数通常可达104。
亲水性物料表面易被水润湿, 自然可浮性差; 疏
水性物料表面难被水润湿, 自然可浮性好。
2021/3/10
6
分为离子浮选、沉淀浮选和溶剂浮选三大类
2021/3/10
7
（1）离子浮选
待分离离子(或配离子) 溶液，加入带相反电荷 的表面活性剂，形成疏水性离子缔合物。
通入气泡流，疏水性离子缔合物吸附在气泡表 面上浮至溶液表面，与母液分离。
2021/3/10
13
气泡大小
过大不宜形成稳定的泡沫层。采用微孔玻璃砂芯 或塑料筛板（额定孔径5-10m），控制气泡直 径0.1-0.5mm为宜；
为了防止微小气泡的重新聚集，可加入少了 （1%）有机溶剂如甲醇、乙醇、丙酮等；
气流速度不宜太大，1-2mL/cm2
2021/3/10
14
wenku.baidu.com
应用：
HCl溶液中金属的浮选
2021/3/10
4
原理
表面活性剂在溶液中易被吸附到气泡的气-液界 面上。
表面活性剂极性一端向着水相，非极性一端向着 气相，表面活性剂的极性端与水相中的离子或极性 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。
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
HCl-HNO3溶液中金属的浮选
以CPC为表面活性剂，对31种进行了浮选，贵金属元素的浮选率和 选择性优于HCl体系。
2021/3/10
15
有机试剂溶液中金属的浮选
偶氮胂III、二苯卡巴肼、丁基黄原酸钾、对氨基苯磺酸胺、邻二氮 菲等，作为配位剂与某些金属离子形成可溶的带电络合物，加入适 当表面活性剂，可以浮选分离
沫层，从而达到分离的目的。
2021/3/10
5
泡沫浮选是独特的液固气三相分离方法。
分离与物质的密度无关, 主要取决于其表面性质 的差异，其本质是表面的极性和不饱和键的性质。 这些性质决定于组成物料颗粒元素的性质以及物料 的内部结构。
浮选过程经历颗粒与气泡相互接近和接触, 颗粒 与气泡之间的水化膜变薄和破裂, 以及颗粒克服了脱 落力的影响附着在气泡上三个阶段。
影响无机离子浮选效率的主要因素包括： 溶液pH 表面活性剂
离子强度 络合剂 气泡大小
2021/3/10
8
溶液pH：影响离子、表面活性剂的存在形式
十二烷基硫酸钠 S=C表面活性剂:C金属离子
pH8.5-11 主 要 以 Zn(OH)2 存在时，即使SDS浓度很 低浮选效率仍高； pH>10 ， 形 成 Zn(OH)3- 、 Zn(OH)42-，降低与SDS的 作用，捕集率下降； pH<3 ， SDS 质 子 化 ， 捕 集率下降；
Ga3+, In3+, Tl+, Tl3+, Cr3+, Mn2+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+, Hg2+, Sn4+, Pb2+, Sb3+, Bi3+, Al3+, Tl4+, Zr4+等20个离子的浮选分离， 采用十六烷基吡啶（CPC，2-410-3mol/L），其中Zn2+, Sb3+, Bi3+ 分别在1.2，0.75， 0.4mol/L HCl介质中被完全分离。不形成或仅 形成不稳定氯络阴离子的Ni2+, Co2+, Mn2+, Tl4+, Zr4+等不被浮选， 控制适当条件可以分离。
2021/3/10
9
表面活性剂：浓度不超过CMC，其与离子络合物的
表面张力控制气泡的形成。
Cd2+、Cu2+浓度差不多，且金属 离子浓度低于表面活性剂浓度时， 金属离子全部与表面活性剂缔合， Cd2+缔合物表面张力低，优先分 离；
2021/3/10
Cd2+、Cu2+总浓度大于表面活性 剂浓度时，金属离子之间存在竞 争， Cu2+优先分离
例：天然水中痕量铜的富集分离
操 作 程 序 ： 在 盛 有 300mL 水 的 烧 杯 中 加 入 Cu 的 标 准 溶 液 ， 2mL 110-2mol/L 邻 二 氮 菲 溶 液 ， 调 pH2.5-3 ， 放 置 10 分 钟 ， 加 入 1mL 110-2mol/L十二烷基硫酸钠溶液，倒入浮选池中，以45mL/min的 速度通N2浮选，将泡沫导入已盛有2mL异丙醇的小烧杯中，收集泡 沫10分钟，所得泡沫倒入25mL比色管中，加1mL HNO3 ，以水稀 释至刻度，以AAS测定Cu，可用于天然水中g/L级Cu 的测定。
缔合物生成常数
Cu2+ ：lgK1=13.91, lgK2=6.45 Cd2+ ：lgK1=8.06, lgK2=7.00
10
表面活性剂：非极性链长增加，吸附增强，分离效 果变好，太长则泡沫稳定性好，浮选平衡时间增长， 速度慢；链长太短不稳定，14-18C为宜。
2021/3/10
11
离子强度：影响很大，离子强度大对浮选不利
2021/3/10
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浮选分离
离子、分子、胶体、固体颗粒、悬浮微粒等物 质因其表面活性不同，可被吸附或粘附在从溶液中 升起的泡沫表面上，从而与母液分离的方法称为浮 选分离。
本身没有表面活性的物质，经加入表面活性剂 后可变成有表面活性的物质，也可用此法进行分离。
2021/3/10
2
发展历史
20世纪初，浮选分离用于选矿。 1932年，Tallmud和Pochil用该法精制蔗糖，首 次引入到化学领域。石灰乳加到饱和蔗糖溶液中，慢慢
竞争作用
2021/3/10
12
络合剂：利用络合作用不同进行选择性浮选分离
V(V), U(VI) 与 CO32- 作 用 不 同 ， 其 中 U(VI) 与 CO32-生成[UO2(CO3)3]4-络离子被浮选；
在0.5mol/L的HCl溶液中，Hg以HgCl42-的形式 存在，Fe3+仍然以正离子形式存在，使用季铵盐型 表面活性剂可浮选分离出Hg
通入空气生成泡沫，大部分杂质集中在泡沫里，容易除去。
1937年Langmuir等提出可用于离子的富集。 1959年南非学者Sebba较系统地提出离子浮选 技术。 80年代我国开始大量进行相关研究。
2021/3/10
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特点
装置简单，处理量大，可自动化、连续化操作。 已用于Ag, As, Au, Be, Bi, Cd, Co, Cu, Cr, F, Fe, Hf, Hg, In, Ir, Mn, Mo, Ni, Os, P, Pb, Pd, Pt, Rh, Ru, Sc, Se, Sn, Te, Ti, U, V, Zn, Zr等34种元素 的分离富集。 适合于海水、河水、饮用水、岩石、矿石、金属 和环境样品中微量元素的分离富集。 富集系数通常可达104。
亲水性物料表面易被水润湿, 自然可浮性差; 疏
水性物料表面难被水润湿, 自然可浮性好。
2021/3/10
6
分为离子浮选、沉淀浮选和溶剂浮选三大类
2021/3/10
7
（1）离子浮选
待分离离子(或配离子) 溶液，加入带相反电荷 的表面活性剂，形成疏水性离子缔合物。
通入气泡流，疏水性离子缔合物吸附在气泡表 面上浮至溶液表面，与母液分离。
2021/3/10
13
气泡大小
过大不宜形成稳定的泡沫层。采用微孔玻璃砂芯 或塑料筛板（额定孔径5-10m），控制气泡直 径0.1-0.5mm为宜；
为了防止微小气泡的重新聚集，可加入少了 （1%）有机溶剂如甲醇、乙醇、丙酮等；
气流速度不宜太大，1-2mL/cm2
2021/3/10
14
wenku.baidu.com
应用：
HCl溶液中金属的浮选
2021/3/10
4
原理
表面活性剂在溶液中易被吸附到气泡的气-液界 面上。
表面活性剂极性一端向着水相，非极性一端向着 气相，表面活性剂的极性端与水相中的离子或极性 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。
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
HCl-HNO3溶液中金属的浮选
以CPC为表面活性剂，对31种进行了浮选，贵金属元素的浮选率和 选择性优于HCl体系。
2021/3/10
15
有机试剂溶液中金属的浮选
偶氮胂III、二苯卡巴肼、丁基黄原酸钾、对氨基苯磺酸胺、邻二氮 菲等，作为配位剂与某些金属离子形成可溶的带电络合物，加入适 当表面活性剂，可以浮选分离
沫层，从而达到分离的目的。
2021/3/10
5
泡沫浮选是独特的液固气三相分离方法。
分离与物质的密度无关, 主要取决于其表面性质 的差异，其本质是表面的极性和不饱和键的性质。 这些性质决定于组成物料颗粒元素的性质以及物料 的内部结构。
浮选过程经历颗粒与气泡相互接近和接触, 颗粒 与气泡之间的水化膜变薄和破裂, 以及颗粒克服了脱 落力的影响附着在气泡上三个阶段。
影响无机离子浮选效率的主要因素包括： 溶液pH 表面活性剂
离子强度 络合剂 气泡大小
2021/3/10
8
溶液pH：影响离子、表面活性剂的存在形式
十二烷基硫酸钠 S=C表面活性剂:C金属离子
pH8.5-11 主 要 以 Zn(OH)2 存在时，即使SDS浓度很 低浮选效率仍高； pH>10 ， 形 成 Zn(OH)3- 、 Zn(OH)42-，降低与SDS的 作用，捕集率下降； pH<3 ， SDS 质 子 化 ， 捕 集率下降；
Ga3+, In3+, Tl+, Tl3+, Cr3+, Mn2+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+, Hg2+, Sn4+, Pb2+, Sb3+, Bi3+, Al3+, Tl4+, Zr4+等20个离子的浮选分离， 采用十六烷基吡啶（CPC，2-410-3mol/L），其中Zn2+, Sb3+, Bi3+ 分别在1.2，0.75， 0.4mol/L HCl介质中被完全分离。不形成或仅 形成不稳定氯络阴离子的Ni2+, Co2+, Mn2+, Tl4+, Zr4+等不被浮选， 控制适当条件可以分离。
2021/3/10
9
表面活性剂：浓度不超过CMC，其与离子络合物的
表面张力控制气泡的形成。
Cd2+、Cu2+浓度差不多，且金属 离子浓度低于表面活性剂浓度时， 金属离子全部与表面活性剂缔合， Cd2+缔合物表面张力低，优先分 离；
2021/3/10
Cd2+、Cu2+总浓度大于表面活性 剂浓度时，金属离子之间存在竞 争， Cu2+优先分离
例：天然水中痕量铜的富集分离
操 作 程 序 ： 在 盛 有 300mL 水 的 烧 杯 中 加 入 Cu 的 标 准 溶 液 ， 2mL 110-2mol/L 邻 二 氮 菲 溶 液 ， 调 pH2.5-3 ， 放 置 10 分 钟 ， 加 入 1mL 110-2mol/L十二烷基硫酸钠溶液，倒入浮选池中，以45mL/min的 速度通N2浮选，将泡沫导入已盛有2mL异丙醇的小烧杯中，收集泡 沫10分钟，所得泡沫倒入25mL比色管中，加1mL HNO3 ，以水稀 释至刻度，以AAS测定Cu，可用于天然水中g/L级Cu 的测定。
缔合物生成常数
Cu2+ ：lgK1=13.91, lgK2=6.45 Cd2+ ：lgK1=8.06, lgK2=7.00
10
表面活性剂：非极性链长增加，吸附增强，分离效 果变好，太长则泡沫稳定性好，浮选平衡时间增长， 速度慢；链长太短不稳定，14-18C为宜。
2021/3/10
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离子强度：影响很大，离子强度大对浮选不利