泡沫分离技术分析
泡沫分离技术在医院污水处理中的实验研究
泡沫分离技术在医院污水处理中的实验研究随着城市人口的增加和医疗设施的扩展，医院污水成为城市污染的一个主要源头之一。
传统的污水处理方法往往无法有效去除医院污水中的有害物质和微生物，因此急需一种新型的污水处理技术。
泡沫分离技术作为一种新兴的处理方法，已经得到了广泛的关注和研究。
本文将详细介绍泡沫分离技术在医院污水处理中的实验研究。
一、泡沫分离技术的原理1.1 泡沫分离技术的基本原理泡沫分离技术是一种物理分离方法，其基本原理是利用适当的表面活性剂和气泡产生器，将污水中的悬浮物质和溶解物质与气泡结合形成泡沫，然后通过气泡离心、脱水、重复产生泡沫，最终实现固液分离的目的。
1.2 泡沫分离技术的特点- 高效性：泡沫分离技术能够高效去除污水中的悬浮物质和溶解物质，大大提高了处理效果。
- 简便性：泡沫分离技术操作简便，设备和工艺流程相对较简单，易于实施。
- 可调性：泡沫分离技术可以根据不同污水的特性进行调节和优化，适应性强。
二、泡沫分离技术在医院污水处理中的实验研究2.1 实验设计和条件为了验证泡沫分离技术在医院污水处理中的效果，进行了一系列实验。
实验条件包括污水样品的取样和处理、表面活性剂和气泡产生器的选择、泡沫的离心和脱水等。
2.2 实验结果通过实验得出的结果表明：- 泡沫分离技术可以高效去除医院污水中的悬浮物质、细菌和病毒等有害物质。
- 泡沫分离技术对于有机物质和药物残留也具有良好的去除效果。
- 不同表面活性剂和气泡产生器的选择会影响泡沫分离技术的处理效果，在实验中需要进行优化和调整。
2.3 实验讨论和展望根据实验结果，泡沫分离技术在医院污水处理中具有良好的应用前景。
然而，仍需要进一步研究和实验来优化技术参数和工艺流程，提高泡沫分离技术的处理效果和稳定性。
此外，泡沫分离技术在工业化应用时还需要考虑经济性和可持续发展。
三、结论泡沫分离技术作为一种新型的污水处理技术，在医院污水处理中具有较好的应用潜力。
本文通过实验研究，验证了泡沫分离技术能够高效去除医院污水中的有害物质和微生物，并提出了进一步优化和改进的方向。
泡沫分离技术综述论文设计
泡沫浮选别离技术--曹肖烁摘要：综述了泡沫浮选技术的定义、分类以与原理，介绍了泡沫浮选别离技术中使用的试剂〔捕收剂、起泡剂、活化剂、无机调整剂、有机调整剂〕、浮选机械等因素对别离效果的影响，并介绍了泡沫浮选别离技术的应用，指出了泡沫浮选别离技术的开展前景。
一.泡沫浮选的定义与分类泡沫浮选是以气泡别离介质来浓集外表活性物质的一种新型别离技术，主要特点是利用气泡的气-液界面，别离被水润湿性不同的物料。
疏水的物料随气泡漂浮到水面上，形成含某种成分很高的泡沫层；而被水润湿的物料，沉于水中，因而可以把它们分开[1]。
人们通常把但凡利用气体在溶液中鼓泡，以达到别离或浓缩目的的这类方法总称为泡沫浮选别离技术，简称泡沫浮选技术。
根据被别离物质的不同，它可以分为两类：一类是本身具有外表活性物质的别离以与各种天然或合成外表活性剂的别离，例如医药生物工程中蛋白质、酶、病毒的别离；另一类是本身为非外表活性剂，但可以通过配合或其它方法使其具有外表活性，这类体系的别离被广泛地用于工业污水中各种金属离子如铜、锌、铁、汞、银等的别离回收。
根据被别离物质的溶解性，泡沫别离也可以分为不溶物的浮选和溶解物的浮选两大类。
矿物浮选在不溶物浮选中最重要，也是最成熟的。
外表活性剂在固体颗粒的外表形成半胶束单分子吸附层，且呈亲水基向里憎水基向外的状态，从而降低固体外表的润湿性，表现出疏水性吸附至气泡界面的倾向，使浮选得以进展。
离子浮选是溶解物浮选的一类。
其过程和前述过程十分相似，所不同的是外表活性剂并非吸附在被浮选物的外表。
气泡形成时气液界面有外表活性剂吸附层，被浮选的离子通过静电吸引被束缚在气泡的界面上而随气泡上升。
分子浮选是溶解物浮选的另一类别，是将少量溶解的分子如点白纸、醇等有机物从水中别离的过程。
被别离物被气泡气液界面外表活性剂半胶束单分子层增溶富集而随气泡上升，得以浮选[2]。
二.泡沫浮选的原理〔一〕润湿性与可浮性润湿性：浮选别离的重要特点是一局部亲水性的物料被水润湿浸入水中，而疏水性的物料如此留在界面。
泡沫分离
当溶液中含有离子型表面活性剂的时候，可以表示如下：
其中的n与离子型表面活性剂的类型有关。
在浓度C很低时（如图中a以下）由于表面活性组分量少， 溶液的表面张力几乎不变，因此吸附量很少，吸附溶质 的表面浓度τ 接近于零，分离强度很低。在中间浓度区 （图中a，b之间），表面张力r随活性组分的加入而减 少，因此r-C曲线的斜率为负值，而相应部分的τ-C关系 接近于直线（可近似用τ =KC表示）。
1 间歇式泡沫分离过程 被处理的原料液和需加 入的表面活性剂置于塔 下部，塔底连续鼓进空 气，塔顶连续排泡沫液。 原料液由于不断的形成 泡沫而减少。为了弥补 分离过程中表面活性物 质的减少，可在塔釜间 歇补充适当的表面活性 剂。 间歇式操作既适用于溶液的净化，也适用于有价值 组分的回收。
2 连续式泡沫分离过程
3 多级逆流泡沫分离过程 和其他分离过程一样，泡沫分离也可以把一组 单级设备串联起来操作，如下图：
4 泡沫分离与精馏过程的比较
泡沫分离与精馏过程非常相似，两者可以在以下几方 面进行类比： 1.精馏中的液相相当于泡沫分离中产生泡沫的液相主 体； 2.精馏中的气相相当于泡沫分离中的泡沫； 3.精馏过程中的雾沫夹带相当于泡沫层中所夹带的主 体溶液； 4.精馏中单位时间所消耗的热量相当于泡沫分离中单 位时间所产生的气—液相界面。
就扩大了泡沫分离技术的应用范围，使其能用于非表
面活性物质的分离。
现在，泡沫分离技术还可用于许多可溶的和不可溶 物质的分离和富集。例如溶液中的无机阴离子、金
属阳离子的分离富集。
随着工业的发展，特别是对环境保护的重视和资源
综合利用的要求，泡沫分离的工作将不断扩大范围，
其工业应用将越来越广泛。
根据Karger等人提出的理论，凡是利用“泡”来进行 物质分离的方法统称为泡沫吸附分离法。并提出下图 所示分类法：
泡沫分离技术及其在蛋白分离中的应用
及发展大致可以看出，泡沫分离 的应用可以分为两大类。一类是 本身为非表面活性物质（如铜、 锌、银、镉、铁、汞等金属类物 质），需通过配位或其他方法使 其具有表面活性，这类体系被广 泛地下用面本于文工将业就泡污沫水分中离技各术种及金其在属离 子质的分离分蛋离白回质中收的，应以用作及一海个水简单中介铀、 钼绍、铜等的富集和原子能工业中
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含放射性元素锶的废水的处理； 另一类是本身具有表面活性的物
蛋白质和酶的分离浓缩
泡沫分离蛋白质主要是由于蛋白质具有一定 的表面活性能够吸附于气液界面，因此知道能够 利用泡沫分离技术分离提取的蛋白质首先应具有 一定的表面活性，但并非拥有表面活性的蛋白质 就能够用泡沫分离法进行分离。目前能够利用泡 沫分离技术成功分离出的蛋白质有：磷酸酶、链 激酶、蛋白酶、血清白蛋白、溶菌酶、胃蛋白酶、 尿素酶、过氧化氢酶、明胶、大豆蛋白、卢一酪 蛋白、抗菌肽类等一系列蛋白质。
泡沫分离技术的操作方式
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分离技术的基本流程：间歇式和连 续式
连续式泡 沫分离装 置与间歇 式没有什 么本质区 别，只是 含表面活 性剂的料
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• 应用连续型泡沫分离装置，便于工业化、自动化生产。
• 三种不同的连续型泡沫分离装置分别为浓缩塔（精 馏塔）、提取塔（提馏塔）、复合塔（全馏塔），可 根据不同目的选择不同的塔。
泡沫分离的简介
泡沫分离，又称泡沫吸附分离技术，是一种用来分离金属离子、 胶体、分子及沉淀等物质的一种新型分离方法，并在发展过程中逐渐 作为一种单元操作加以研究。至今为止，泡沫分离技术不但在矿物浮 选的应用上已经相当成熟，并已成功应用于很多表面活性物质（诸如 蛋白质、酶、胶体、合成洗涤剂等）的分离。近年来，科学研究者们 仍在不断探索更高效、环保、适于工业化操作的泡沫分离操作方式， 并不断尝试分离新的活性物质以满足现代社会及工业的需求。继用泡 沫分离技术从溶液中回收微量金属离子的相关研究开始之后，随着对 整个分离过程的原理、机制、操作方式、分离条件的深入研究，泡沫 分离技术的应用范围逐渐扩大到蛋白质、DNA、酶等各种生物活性 物质以及合成洗涤剂的分离。其环保、温和、操作简单的特点无疑将 使其在有关生物、环境、食品、化工等工业中得到更加广泛的应用。
泡沫吸附分离技术
Jeong, G.-T..Ind.Eng.Chem.Res.2004, 43, 422-427
Feng, B.; Powder Technology 2019, 342, 486-490.
Hu, N.; Li, Y.; Yang, C.; Wu, Z.; Liu, W., J Hazard Mater 2019, 379, 120843.
泡沫分馏法脱除水中残留铬 水中镓的浮选分离
背景介绍一基本条件
泡沫分离必须具备的基本条件
1. 所需分离的溶质应该是表面活性物质或者是可以和某种活性物 质相络合的物质, 它们都可以吸附在气-液界面上
2. 富集质在分离过程中借助气泡与液相主体分离, 并在塔顶富集
➢ 传质过程的主体部分在鼓泡区中, 所以表面化学和泡沫本身 的结构和特征是泡沫分离的基础
水中的表面活性剂获得成功 ✓ 1977 年报道泡沫分离法用于DNA.蛋白质
以及液体卵磷脂等生物活性物质的分离 ✓ ······
矿物浮选工作原理图
背景介绍一原理
泡沫分离的原理
当溶液中需要分离的溶质本身为表面 活性剂时, 利用惰性气体在溶液中形成 的泡沫, 即可将溶质富集到泡沫上, 然 后将这些泡沫收集起来, 消泡后即可得 到溶质含量比原料液高的泡沫液
3展 望
➢ 水处理 ➢ 金属浮选 ➢ 蛋白质分离 ➢ 反应器结构优化
研究进展一水处理
之前存在的问题: 泡沫不稳定 气液界面吸收效率低
添加二氧化硅纳米颗粒在吸收阶段有利于泡沫的稳定, 有利于气液界面的 传质, 提高了LAS的吸收效率, 在回收阶段提高回收效率, 降低成本
Hu, N.; Li, Y.; Yang, C.; Wu, Z.; Liu, W., J Hazard Matபைடு நூலகம்r 2019, 379, 120843.
第六章泡沫分离法
气泡借助浮力上升，冲击溶液 表面的单分子膜。
某些情况下，气泡可以跳出液体表面， 此时，该气泡表面的水膜外层上，形成 与液体内部单分子膜的分子排列完全相 反的单分子膜，从而构成了较为稳定的 双分子层气泡体，在气相空间形成接近 于球体的单个气泡。
许多气泡聚集成大小不同的球状 气泡集合体，更多的集合体聚集在一 起形成泡沫。
第六章 泡沫分离法
（Foam Separation）
泡沫分离技术（泡沫吸附分离技术）
➢ 1915年用于矿物浮选 ➢ 50年代用于分离金属离子的研究； ➢ 60年代采用泡沫分离法脱除洗涤剂工厂污水中
的表面活性剂获得成功； ➢ 1977年报道泡沫分离法用于DNA、蛋白质及
液体卵磷脂等生物活性物质的分离。
泡沫分馏用于分离溶解物质，它们可以 是表面活性剂，或者可与表面活性剂结合的 物质，当料液鼓泡时能进入液层上方的泡沫 层而与液相主体分离。
泡沫浮选用于分离不溶解的物质，按照 被分离对象是分子还是胶体，是大颗粒还是 小颗粒等，又可分为矿物浮选、粗粒浮选、 微粒浮选、离子浮选、分子浮选、沉淀浮选 和吸附胶体浮选。
形成泡沫的气泡集合体包括两个部 分：一是泡，两个或两个以上的气泡； 二是泡与泡之间以少量液体构成的隔 膜（液膜），是泡沫的骨架。
2．泡沫的稳定及层内排液
泡沫不是很稳定的体系，气泡与气 泡之间仅以薄膜隔开，此隔膜也会因彼 此压力不均或间隙流的流失等原因而发 生破裂，导致气泡间的合并现象；
由于小气泡的压力比大气泡高，因 此气体可以从小气泡通过液膜向大气泡 扩散，导致大气泡变大，小气泡消失。
表面活性剂的CMC一般在0.001～ 0.02mol/L左右，泡沫分离最好在低于CMC下 进行。
二．泡沫的形成与性质
泡沫分离技术的原理
泡沫分离技术的原理首先呢，泡沫分离技术就是利用泡沫来进行物质分离的一种方法。
那它为啥能这么干呢？其实啊，是因为不同的物质在泡沫中的行为不太一样。
比如说，有些物质容易吸附在泡沫表面，而有些物质就不咋喜欢呆在泡沫上。
这就像是一群小伙伴，有的喜欢凑一块儿玩，有的就自己单独行动。
在这个过程中，我们会产生泡沫呀。
怎么产生泡沫呢？通常会有一些特殊的设备或者添加一些特定的物质来让溶液产生泡沫。
我觉得这一步其实可以根据实际情况去选择合适的方式，毕竟不同的场景可能需求不太一样嘛。
然后呢，那些容易吸附在泡沫表面的物质就随着泡沫被带到上面去了。
这个时候，就好像是坐电梯一样，它们被泡沫这个“电梯”给带到了另一个地方。
不过呢，这里面也有一些小窍门。
根据经验，控制好泡沫产生的速度和质量对整个分离过程影响还挺大的。
要是泡沫产生得太快或者太粗糙，可能就会影响分离的效果哦。
那为什么要这么大费周章地用泡沫来分离物质呢？这是因为这种方法在某些情况下真的很有效率。
对于一些微量物质的分离或者一些特殊体系下的分离，泡沫分离技术有着它独特的优势。
虽然刚开始了解这个技术的时候，可能会觉得有点绕，但是习惯了就好了呀！而且在这个过程中，我们还可以根据实际的分离需求来调整一些参数。
这个环节可以根据实际情况自行决定到底要调整哪些东西。
比如说，改变溶液的浓度或者调整一下产生泡沫的条件之类的。
最后呢，把泡沫里面的目标物质提取出来就大功告成啦！这一步要特别注意！要是不小心的话，前面的努力可就白费了。
泡沫分离技术的原理大概就是这么个事儿啦。
希望我的解释能让你对这个技术有个初步的了解哦！怎么样，是不是没有想象中的那么难呢？。
泡沫浮选分离技术讲解
泡沫浮选分离技术一、摘要泡沫浮选分离法是在一定的条件下，向试液鼓入空气或氮气使之产生气泡，将溶液中存在的欲分离富集的微量组分(离子、分子、胶体或固体颗粒）吸着或吸附在其上面并随着气泡浮到液面，从而与母液分离，收集后即达到分离和富集的目的。
泡沫浮选分离法是在矿物分离中一种常用的方法，在分析化学的分离富集物质中取得显著的成绩。
随着分析技术的提高，及跟其它测试手段的使用。
泡沫浮选技术必将在稀溶液的分离，有价物质的回收方面有更加广泛的使用。
二、基本概念泡沫分离技术是近十几年发展起来的新型分离技术之一，在化工、生化、医药、污水处理等领域得到了广泛的应用。
泡沫分离是根据吸附的原理，向含表面活性物质的液体中鼓泡，使液体内的表面活性物质聚集在气液界面（气泡的表面）上，在液体主体上方形成泡沫层，将泡沫层和液相主体分开，就可以达到浓缩表面活性物质（在泡沫层）和净化液相主体的目的。
目前一般只能分离溶液中ppm 量级的物质。
高纯金属中微杂质的分离亦有采用此法的。
被浓缩的物质可以是表面活性物质，也可以是能与表面活性物质相络合的物质，但它们必须具备和某一类型的表面活性物质能够络合或鳌合的能力。
人们通常把凡是利用气体在溶液中鼓泡，以达到分离目的的这类方法总称为泡沫吸附分离技术，简称泡沫分离技术。
按分离对象是溶液还是含有固体例子的悬浮液、胶体溶液，泡沫分离可以分成泡沫分馏和泡沫浮选两种分离方法。
泡沫浮选分离就是利用某种物质(如离子、分子、胶体、固体颗粒、悬浮微粒)，表面活性的不同，可被吸附或粘附在从溶液中升起的泡沫表面上，从而与母液分离的技术。
泡沫浮选分离技术用于分离不溶解的物质，它的优点是使用的分离装置简单并易于放大，可连续和间歇操作并能实现自动化和连续化操作。
三.原理表面活性剂在水溶液中有富集（吸附）在气/液界、泡沫浮选的简单原面（溶液中气饱表面）的倾向，它在气泡表面是定向排列的，分子内带电的极性端朝向气-液界面的水的一边，这时表面活性剂将与一种或一类的离子由于物理的 (如静电引力)或化学的(如络合作用)原因相互作用而联结在一起，被气泡带至液面，从而达到分离的目的。
泡沫分离技术及其发展现状概要
泡沫分离技术及其发展现状摘要:探讨了泡沫分离技术的原理、泡沫分离设备及泡沫分离技术的研究进展。
泡沫分离过程的性能受很多因素的影响,例如,进料液浓度、气泡尺寸、气体流量、泡沫的排液、进料位置、聚并、温度等。
阐述了现有的几种新技术,如低重力条件操作、通过压力梯度而提高分离效率。
此外,还简要介绍了泡沫分离塔中传质单元数和传质单元高度的概念。
关键词:泡沫分离;表面活性剂;吸附,分离因子;聚并泡沫分离技术 (Foam Fractionation,又称泡沫吸附分离技术 (Adsorptive bubble separation technique ,是 20世纪初发现的一种新型分离技术。
这种分离技术最初用于矿物的浮选,后来又被用于脱除废水中的表面活性物质 (如表面活性剂、蛋白质、酶等和洗涤剂;或提取可与表面活性剂络合或鳌合在一起的物质, 如金属离子; 也可作为一种浓缩过程, 对含有表面活性剂的废水进行处理; 在生化制品领域中, 还可以通过泡沫分离技术进行病毒分离以及蛋白质、酶的提炼。
为统一泡沫分离的概念, 1967年 Karger 、 Grieves 等人共同建议把泡沫分离技术方法按照图 1分类图 1 泡沫分离技术方法分类泡沫分离技术在工业中成功应用的实例很多, 还有一些应用尚处在实验室研究阶段。
目前有关泡沫分离技术, 很多学者从不同的角度对设计参数进行了深入的研究, 以期提高各种泡沫分离技术及分离设备的效率, 并希望将这一技术大规模、高效的应用于工业中。
在本文中,对泡沫分离技术的应用现状和设备进行了综述和分析。
1 泡沫分离技术的原理泡沫分离的过程是通过在液相底部通入某种气体或使用某种装置产生泡沫, 收集泡沫就得到了某种产物的浓缩液。
泡沫分离技术是根据表面吸附原理,基于溶液中溶质 (或颗粒间表面活性的差异, 表面活性强的物质优先吸附于分散相与连续相的界面处, 通过鼓泡使溶质选择性的聚集在气——液界面并借助浮力上升至溶液主体上方形成泡沫层, 从而分离、浓缩溶质或净化液相主体的过程。
第十三章泡沫分离技术
（四）泡沫分离的应用
A.蛋白质和酶的分离浓缩 泡沫分离可应用 于各种蛋白质和酶的分离。 B 皂苷的富集和浓缩
到浓缩，液相主体被净化。
溶媒浮选是在溶液顶部置有一种与其互不相溶的溶 剂，用它来萃取或富集由塔底鼓出的气泡所吸附的 表面活性物质。
泡沫浮选：用于分离不溶解的物质，根据被分离对象
是分子还是胶体，是大颗粒还是小颗粒，分为：
1 矿物浮选
用于矿石和脉石离子的分离；
2 粗粒浮选和微粒浮选 用于共生矿中单质的分离，其中粗粒浮选粒子直径大 约为1~10mm内，微粒浮选对象为直径1m~1mm的胶 体、高分子物质或者矿浆；
泡沫的形成
泡沫的稳定性一般与溶质的化学性质和浓度，系统温度 和泡沫单体大小、压力、溶液pH值有关。表面活性剂 的浓度愈是接近临界浓度，气泡愈小，气泡的寿命愈长。
（三）泡沫分离的操作方式及其影响因素
泡沫分离的操作是由两个基本过程组成：
1 待分离的溶质被吸附到气－液界面上；
2 对被泡沫吸附的物质进行收集并用化学、热或 机械的方法破坏泡沫，将溶质提取出来。 因此它的主要设备为泡沫塔和破沫器。
影响泡沫分离的因素
A．待分离物质的种类 B．溶液的pH值 溶液的pH值对分离效果有很大的影响。 C .表面活性剂浓度 表面活性剂的浓度不宜超过临界胶束浓度， 但也不能太低，使泡沫层不稳定，太高则使分离效率下降。 D．温度 首先温度应达到表面活性剂的起泡温度，保持泡沫 的稳定性，其次根据吸附平衡的类型来选择温度的高低。 E．气流速度 F．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
异。
表面活性剂表现出表面活性和界面性质
表面活性剂溶于水中 多余的分子形成胶束 溶于溶液中
泡沫分离技术
目录
一、环境领域 二、生物工程领域 三、轻工食品领域 四、泡沫分离技术的发展趋势水、鞣革 废水中分离和回收金属离子。最有价值的是 从照相、电镀和宝石的生产废水中回收有价 值的金属成分。
用泡沫分离技术可以有效去除废水溶液 中的Cu2+ 等离子 通过单因素比较法得到Cu2+的最佳 分离条件为：表面活性剂为十二烷基 硫酸钠（SDS），浓度为0.3CMC， 进气速度0.08m3/h，硫酸铜初始液浓 度为0.01g/L，装液量500mL，分离 时间10分钟，此时富集比为1.45，回 收率达45.5%。
尽管泡沫分离技术具有很多优势, 但是它也存 在着一些不足之处,如： 1.表面活性物质大多是高分子化合物； 2.消化量较大, 有时也难以回收； 3.泡沫塔内的返混严重影响分离的效率； 4.溶液中的表面活性物质的浓度难以控制等。
随着现代工业的发展, 泡沫分离技术在一 种物质的分离往往需要几种分离方法才能 达到分离的要求, 泡沫分离常常与萃取、 沉降、生化等方法共同应用于化工、生化、 食品、医药、污水处理等领域, 用以达到 更加广泛的使用领域。
糖液澄清
压榨得到的糖液，加入石灰以中和有机 酸并将部分金属离子沉淀后，鼓泡并加入 200~300ml/L的五氧化二磷与钙的作用形成 富集磷酸钙絮凝物的泡沫，加入絮凝剂聚苯 丙酰胺（PAN）6~mg/L，进行二次絮凝， 然后进行泡沫分离，这样去除杂质，得到较 纯净的糖液。
四、泡沫分离技术的发展趋势
二、生物工程领域
3、分离皂苷有效成分
皂苷是一种优良的天然非离子型表面活性成 分，具有亲水性的糖体和疏水性的皂苷，并 且具有良好的起泡性，因此可用泡沫分离技 术来从天然植物中提取皂苷。日前，人参皂 苷和三七皂苷等中药皂苷类有效组分的富集 分离都使用泡沫分离技术。
泡沫分离技术研究进展
泡沫分离技术研究进展姓名：曾丽班级：应化0803班学号： 1505080823指导老师：刘又年、钱东老师泡沫分离技术研究进展曾丽(中南大学化学化工学院410083)摘要：本文综述了泡沫分离技术的研究进展，介绍了分离过程中操作参数、溶液体系性质、分离设备等因素对分离效果的影响，并介绍了泡沫分离在固体粒子、溶液中的离子分子、废水处理以及生物产品的分离过程中的应用，指出了泡沫分离技术目前发展方向。
关键词：泡沫分离抗生素数学模型表面活性剂1. 引言泡沫分离技术是一种新兴的分离与净化技术，广泛应用于工业领域中。
通常把凡是利用气体在溶液中鼓泡，以达到分离或浓缩的方法总称为泡沫分离技术Ⅲ。
作为分离对象的某溶质，可以是表面活性物质和洗涤剂，也可以是能与表面活性物质相结合的任何溶质，例如矿石颗粒、沉淀颗粒、阴离子、阳离子、染料、蛋白质、酶、病毒、细菌或某些有机物质。
在间歇塔式设备内部鼓泡时，该溶质可被选择性地吸附在自下而上的气泡表面，并在溶液主体上方形成泡沫层，将排出的泡沫消泡，可获得泡沫液(溶质的富集回收)；在连续操作时，液体从塔底排出，可以直接排放，也可以作为精制后的产品液。
【1】泡沫分离技术主要分为：(1) 矿物浮选：主要用于矿石粒子和脉石粒子的分离。
利用表而活性物质在矿石粒子表面上的吸附。
就可用泡沫使矿石粒子上升，脉石粒子下沉，从而得以分离，达到富集矿石的目的。
(2) 粗粒和细粒浮选：常用于共生矿中单质的分离，处理对象为胶体、高分子物质和矿物液。
(3) 离子浮选：待分离组份在体积溶液中或在气液界面与表面活性剂形成沉淀物，此沉淀物捕集在气液界面上，富集于泡沫相。
(4) 如果待分离组份先由非表面活性物沉淀，然后富集于泡沫相，那么称此过程为沉淀浮选。
第一类沉淀浮选需要表面活性剂．第二类沉淀浮选不需要表面活性剂，沉淀物本身具有表面活性。
(5) 如果待分离组份被吸附在胶体颗粒表面，然后颗粒由表面活性剂捕集，起泡上升，富集于泡沫相。
泡沫分离技术
3.影响泡沫分离的因素
3.1 温度 泡沫的稳定性一般随温度上升而下降。这主要是 由于随着温度上升泡内气体压力增加，而形成气泡 的波膜粘度下降所引起。 3.2 组分的化学性质和浓度 一般说，无机化合物水溶液中的泡沫稳定性比 许多醇、有机酸、碱或盐的水溶液的稳定性差。现 在普遍认为在临界胶束浓度所形成的泡沫最稳定。
③离子浮选和分子浮选。用于分离非表面活性物质 的离子或分子。一般采用加入浮选捕集剂与待分 离物形成沉淀物，再用泡沫吹出。 ④沉淀浮选。加入某种反应剂可选择性地在溶液中 沉淀一种或几种溶质，然后再把这些沉淀浮选出 来。 ⑤吸附胶体浮选，将胶体检子作为捕集剂置于溶液 中，选择性地吸附所需分离的溶质，再用浮选的 方法除去。
泡沫分离可应用于各种蛋白质和酶的浓缩或分离 ，其最初是用于胆酸和胆酸钠混合物中分离胆酸，泡 沫中胆酸的浓度为料液的3-6倍，活度增加65％。泡 沫分离还可用于从非纯制 剂中分离磷酸酶，从链球 菌培养液中分离链激酶，从粗的人体胚胎均浆中分离 蛋白酶。目前能够利用泡沫分离技术成功分离出的蛋 白质有：磷酸酶、链激酶、蛋白酶 、血清白蛋白、 溶菌 酶、胃蛋白酶、尿素酶、过氧化氢酶、明胶 、 大豆蛋白、β- 酪蛋白、抗菌肽类等一系列蛋白质。
4.6.1 分离糖一蛋白质混合体系
糖的提取过程中生物体内的蛋白质 也往往随之 被提取出来，蛋白质和糖类表面活性具有较大差异 ， 可以利用泡沫分离技术来实现蛋 白质和糖的初级分 离。殷钢等利用环流泡沫分离技术对牛血清白蛋 ~(BSA)、葡萄糖蔗 糖和葡聚糖 的混合体系进行分离， 实验表明在接近BSA等电点处(pH4.01蛋白质与糖， 特别是与多糖混合体系的泡沫分离效果很好，可实 现蛋白回收率 9 2 ％
通过近年的研究总结出有两大类蛋白质 适于泡沫分离，分别是和质膜结合的蛋白质 与抗菌肽类，这两类蛋白质的共同点是都有 很强的疏水性，具备了吸 附于气液界面的表 面活性，但有些蛋白质容易在吸附过程中变 性并难于复性，如何保护易变性的蛋白质或 使变性的蛋白质复性是泡沫分离蛋白质技术 急需解决的重要问题。
第7章泡沫分离
TSHY
7.1.2 泡沫分离基本原理
1. 泡沫的形成
TSHY
7.1.2 泡沫分离基本原理
2. 泡沫的结构
两泡结构
三泡结构
四泡结构
7.1.2 基本原理
一类是无需加表面活性剂的泡沫分离；
另一类则是需加表面活性剂的泡沫分离。
在含有表面活性物质的溶液中通入惰性气体时，表面 活性物质就会在空气泡的表面上浓集并随气泡上浮到上部 液体表面，这样溶液中的表面活性物质就被分离出来。 对于需加表面活性剂的泡沫分离来说，当要求分离的 物质不具有表面活性时，加入能吸附它或能与它结合的表 面活性剂，使之生成具有表面活性的结合体，可以应用上 述方法把它从溶液中分离出来。
n vA d cA /d t kcA
通过实验，确定出等效反应速率常数k和等效反应 级数n
TSHY
离析流模型
3.0
R=0.98
2.5
△ C/△ t
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0 0 1 2 3 4 5 6
(C)/mg.L-1
泡沫分离法的优点是设备比较简单，可以连续进行且在常 温下即可操作。因此适用于热敏性及化学不稳定性物质的分 离。 它的最大优点是在低浓度下分离特别有效，因此特别适 用于溶液中的低浓度组分的分离回收，许多有价值的物质常 常以低浓度存在，而在低浓度下其它分离方法的分离系数往
往迅速下降。
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7.1.1 泡沫吸附技术的分类
总浓度大于表面活性剂的浓度时，在形成络合物时组分间就
有竞争，由于Cu的螯合生成常数比Cd大得多，因此在形成 络合物的竞争中，Cu占优势， Cu离子首先被选择性脱除 。
2.数学模型
(1)．表面吸附方程及鳌合平衡
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➢ 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。
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。
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。
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
➢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。
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、黏性和脆性，影响浮选速 度；
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。
➢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。
➢ 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。
➢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。
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
➢ 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。
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）
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。