泡沫分离技术分析

积
庞大的稀料液；
5.可直接用于处理含有细胞或细胞碎片的料液；
6.只要操作条件设计合理，可获得很高的分离效率。
局限性
一、表面活性剂多为高分子化合物，消耗 大且难以回收。 二、能维持稳定泡沫层表面活性剂少；难 以控制其在溶液中的浓度。 三、影响因素过多，如溶液的pH值，表面 活性剂浓度，温度，气流速度，离子强度。 此外，泡沫的性质、层高、排沫方式、搅 拌等也是影响泡沫分离的因素
淀粉
纤维素
（一）浮选机
将复杂体系（通常为矿浆）装入浮选机内部，然后浮选 机会通过机械搅拌的抽吸作用或充气管道充入空气。空气与 矿浆在两相混合区进行混合，机械叶片不断搅拌产生泡沫， 然后从泡沫区出口排出成为泡沫产物。
（二）浮选柱
相对于浮选机而言，浮选柱的成本更低廉，安装更容 易，泡沫层更厚。它在单体矿粒的回收方面有着很好的效 果，但不适于粗矿粒或连生体的回收。
浮选流程的选择对于浮选生产的成败具有决定性的作用， 需要在进行应用前通过多次试验来确定。合适的浮选流程便 于操作，适应复杂体系的性质，且能够将浮选的效率提到最 高，达到更好的分离结果，还能将有回收价值的废渣回收利 用。
通常根据矿石的组成成分不同，会选择不同类 型的浮选流程：
➢当矿物品种较单一时，选用优先浮选流程，按照矿物 可浮性差异，按先易后难顺序将各种矿物组分先后浮选 分离出。
根据待分离物质不同：一类是本身具有表面活性的 物质的分离以及各种天然或合成表面活性剂的分离，例 如医药生物工程中蛋白质、酶、病毒的分离。
另一类是本身为非表面活性剂，但可以通过配合或 其它方法使其具有表面活性，这类体系的分离被广泛地 用于工业污水中各种金属离子如铜、锌、铁、汞、银等 的分离回收。
（一）捕收剂（collector）
加入pH调节剂可以提高泡沫浮选的效率。加入活 化剂可以使待分离组分被捕收剂更好地吸附。加入无 机抑制剂可以较好地分离多混合体系，例如混合精矿 的分离。
活化剂
抑制剂（如 重铬酸钾）
（四）有机调整剂
在浮选过程中，常常也会添加一些有机调整剂来提 升浮选效果。这些有机调整剂通常为高分子化合物，能 够起到抑制和絮凝沉降的作用。例如淀粉和纤维素就可 以用做非极性矿物的抑制剂和赤铁矿的选择絮凝剂。
➢ 在300到400年前的《天工开物》及《本草纲目》中即 有对于泡沫浮选分离方法的描述。
➢ 在20世纪初期，多种浮选药剂的发现促进了泡沫浮选 分离法的进一步发展。
➢ 在1967年，Karger等人向IUPAC提出建议将泡沫分离 技术分为矿物浮选、粗粒子浮选、细粒子浮选、沉淀 浮选、离子浮选、分子浮选和吸附浮选七种。
➢ 和捕收剂共吸附于矿粒表面上，并 起协同作用；
➢ 与捕收剂共存于胶束中，影响捕收 剂的临界胶束浓度；
➢ 使捕收剂乳化或加速捕收剂的溶解； ➢ 增加浮选过程的选择性。
（三）无机调整剂
为了提高浮选过程的选择性，常常会在复杂体系 中加入一些无机调整剂。调节体系pH的是pH调节剂， 此外还有絮凝剂和分散剂。
展望
在今后相当长的一段时间内，传统药剂的应用 仍将占主导地位。为了适应越来越复杂的矿石 选别的要求，药剂间的组合使用势在必行，也 是一条挖掘传统药剂潜力的有效途径。由于不 同矿石对药剂的组合内容要求不同，导致目前 药剂的组合种类、组合方式种类繁多，做好各 种药及组合与各种矿物之间的对应统计工作， 将是一项有意义的工作。
应用
化工生产 生物医学 环境保护
油田开发
矿石的浮选 分离富集人参皂
苷 回收、浓缩蛋白
质 分离全细胞
回收废水中铜锌
废纸脱墨
土壤清洗
优点：一、可冷态下操作（热敏和不稳定物质有特殊意义）
二、低浓度下分离有效
三、1.泡沫分离设备简单，易于放大；
2.操作简单，能耗低；
3.可连续和间歇操作；
4.在生物下游加工过程的初期使用，处理体
➢体系组分（矿浆）浓度：矿浆浓度是指复杂体系中固体的 质量分数，对于浮选过程中药剂、溶剂、能量的损耗以及待 分离物质的回收率及品相都会有很大影响。
➢温度：可采用加温的方法，提升难溶捕收剂的溶解和吸附 性过强的抑制剂的解吸，加速氧化，从而提升泡沫浮选过程 的速率，缩短浮选时间。
➢浮选时间：在复杂体系的泡沫浮选分离过程中，各种物质 有着彼此不同的最适宜浮选时间，而这个时间需要通过多次 试验确定。
➢当矿物品种较丰富时，选用混合浮选流程，先将可用 矿物全部浮选而出，之后再逐一进行分离。
➢此外还有部分混合浮选流程、等可浮选流程和半优先混合浮选流程等等。
➢入选粒度：在泡沫浮选中，浮选物质的粒度过粗时，待分 离物质不易浮起，分离效果不好；浮选物质的粒度过细时， 待分离物质不易与气泡结合，同样不易于浮选分离。
➢ 如今，这种方法常应用于低浓度物质的分离纯化，其 中在矿物的处理中应用得最为成熟，在生物医学、环 境保护等方面也都有广泛的应用。
泡沫浮选（froth flotation），是一
种通过向溶液中充气鼓泡，利用溶液中溶质粒子间 在气泡表面上吸附的性质的差异而达到分离或浓缩 的目的的分离方法。
➢固相：固相通常为所要分离的物质，物质的亲水性 和可浮性与物质的组成及晶格类型有关，将会影响物 质分离所需的条件及试剂。
➢液相：液相通常为含有所要分离物质及部分杂质的 稀水溶液。
➢气相：气相通常为形成泡沫的空气，空气中的大部 分成分为氮和氧，而氧气会与还原性矿物反应，影响 浮选进程，所以实际常用氮气进行浮选。
具有表面活性的 物质可以吸附在气泡溶液两相的界面，亲 油基伸向气泡内部， 而亲水基则在气泡外 浸在水中，形成一个 单分子吸附层。气泡 由于浮力作用上浮到 液体表面，从而将具 有表面活性而吸附在 气泡表面的溶质粒子 带到液体表面，进一 步达到分离的作用。
捕收剂常常用来提升待分离物质的亲水性和可 浮性，在泡沫浮选分离中占据着重要的地位。捕收 剂含有亲水基以及疏水基。当捕收剂中的亲固离子 与待分离物质中的离子同名时，可以对它进行捕收。
黑药
表面活性剂
煤油
（二）起泡剂
一般矿石浮选真正有效的起泡剂 是有机药剂。在浮选过程中，起泡剂 有下列作用：
➢ 稳定气泡，其类型和用量影响气泡 的大小、黏ຫໍສະໝຸດ Baidu和脆性，影响浮选速 度；