泡沫分离技术的应用
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。
泡沫分离技术与应用
浅析泡沫分离技术的应用及其发展趋势摘要：泡沫分离技术作为一种新兴的分离与净化技术，广泛应用于工业领域中。
本文依据近年来有关泡沫分离的报道，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存在的问题及发展方向。
关键词：泡沫分离技术；原理；设备；影响因素；应用Abstract: The foam fractionation and purification technique, which are widely used in industry. Based on recent reports of foam separation, the purpose of this paper was to review the foam fractionation, introduced the effects of the operating parameters, the nature of solution system and the equipment, and also introduced the application of foam separation. To discuss the current problem and development trend of foam fractionation.Key words: foam fractionation; theory; equipment; the factors of effect; applications第一章引言泡沫分离技术是近几十年发展比较快的新兴分离技术，广泛应用于工业领域中。
泡沫分离是膜分离技术的一种，它是以泡沫作为分离介质，以组分之间的表面活性差异作为分离依据，利用在溶液中的鼓泡来达到浓集物质目的的一种新型分离技术【1】。
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.
泡沫分离在食品中的应用——郝旭艳
实验流程
间歇式泡沫分离塔 实验流程 • 样品溶液置于塔的底部，从 塔底连续鼓进空气，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 液因形成泡沫而不断减少， 待目标物质分离完成后，残 液从塔底排出。
发展前景
• 随着现代工业的发展，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、 医药、污水处理等领域，它的应用和发展前景十分 广阔。因此，对泡沫分离技术分离效率的影响因素 及其影响程度的研究就显得十分重要。分离设备的 创新和改善对于泡沫分离技术的工业化应用也起到 了重要作用。此外，由于吸附而引起的溶液黏度等 物性的变化，也可能会影响到泡沫排液和泡沫稳定 性。单级、半间歇及连续操作的泡沫塔的分离能力 已有较详细的论述，而多级逆流或错流模型还需进 一步考察。有效的泡沫分离和破沫模型的放大，对 于多级泡沫塔的操作也是非常重要的。由于多数食 品料液都具有起泡功能，因此泡沫分离技术在食品 工业上有很大的应用潜力。
性质
• 泡沫分离性质：又称泡沫级分，起泡分离。 将气体通入溶液或悬浮液中时，产生气泡， 气泡表面会将溶液中的溶质或悬浮液中分 散的粒子加以吸附或附着，这种操作即称 为泡沫分离。
分离过程
• 泡沫分离过程是利用待分离物质本身具有 表面活性或能与表面活性剂通过化学的、 物理的力结合在一起，在鼓泡塔中被吸附 在气泡表面，得以富集，借气泡上升带出 溶剂主体，达到净化主体液、浓缩待分离 物质的目的。
泡沫分离在食品中的应用
化工1003班 郝旭艳 100110055
泡沫分离
• • • • • • • • 原理 性质 分离过程 条件 特点 应用（主讲在食品方面） 实验流程 发展前景
泡沫分离蛋白质
泡沫分离技术及其在蛋白分离中的应用03级硕士高强食品学院摘要：本文主要介绍了泡沫分离技术的原理、研究方法、影响因素及其应用状况，并对存在的问题和前景作了叙述。
关键词：泡沫分离吸附水溶液泡沫分离是20世纪初发现的一种新的分离技术,它是基于表面吸附的原理而对表面活性物质进行的分离。
泡沫分离的过程是在泡沫分离柱的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。
下面本文将就泡沫分离技术及其在蛋白质分离中的应用作一个简单介绍。
1 泡沫分离方法的优点：(1)它特别适合于对低浓度的产品进行分离,如低浓度的酶溶液,用常规的方法进行沉淀是行不通的,如果使用泡沫法对产品先进行浓缩,就可以用沉淀法进行提取。
(2)分辨率高。
(3)富集率高。
(4)运行成本低,由于此过程不使用无机盐或有机溶剂,仅仅是有一些动力消耗,它的运行成本一般要比其它方法低。
(5)操作简便。
2 泡沫分离法的分离器形式泡沫分离法实验用的泡沫分离器材料主要有玻璃和有机玻璃，形式多为柱状分离塔。
气体分布形式有压力溶气式和气体分散式。
气体分散式分离塔底部装有气体分布器；塔顶有泡沫排出口；连续式分离器还有进料口、塔底排液口。
分离塔的直径一般为3～8cm，塔高80～120cm。
一般高径比大于10，以减少轴向返混并提供足够的气液接触时间。
离子浮选、矿物浮选用的是选矿机。
3 泡沫分离的研究方法对泡沫分离的研究主要有两种途径：3.1 分离条件实验主要研究对泡沫分离的影响因素，诸如：表面活性剂类型，浓度，pH，离子强度，气速，如果是连续分离方式还有进料浓度等。
3.2 分离器设计实验研究分离器的形式对分离的影响，要考虑进料口位置，鼓泡区高度，泡沫区高度，气体分布器孔径等。
对于蛋白质等生物大分子,它主要根据2个机理进行分离：(1)表面吸附机理,很多蛋白质分子具有较强的表面活性,它可以在泡沫的气液界面吸附。
(2)泡沫水分外排机理,即泡沫层中的泡沫上升过程中水分和蛋白质都会从泡沫中流出,但蛋白质的流出速度比水的流出速度要慢,这使得蛋白质在泡沫中富集,同时小泡沫之间的合并也促使水分流出,这也有利于蛋白质的富集。
泡沫分离技术的应用(论文)
泡沫分离技术的应用及研究进展摘要：泡沫分离技术是近些年得到重视的分离技术之一，介绍了泡沫分离技术的应用，介绍了此技术可分离细胞，可分离富集蛋白质体系，泡沫分离_Fenton氧化工艺处理表面活性剂废水，泡沫分离_Fenton 氧化处理炼油废水，两级泡沫分离废水中大豆蛋白的工艺，聚氨酯泡沫塑料分离富集石墨炉原子吸收光谱法测定痕量金，硅片线锯砂浆中硅粉与碳化硅粉的泡沫浮选分离回收，超滤与泡沫分离内耦合应用于表面活性物质浓缩分离的实验研究，重点研究了此技术分离皂苷的有效成分。
关键词：泡沫分离；富集蛋白质；泡沫浮选法；两级泡沫分离；聚氨酯泡沫塑料分离；超滤与泡沫分离0 前言泡沫分离技术可用于分离各种物质——小到离子而至粗大的矿石颗粒。
泡沫浮选法精选矿石已有60年以上的历史。
虽然1937年Langmuir 等已发现离子也有可能应用浮选来提取,可是直到1959年才由Sebba提出泡沫浮选也可能应用于分析技术中。
但实际应用于分析分离还只是近十年左右才实现的。
到目前为止已对Ag、As、Au、Be、Bi、Cd、Ce、Co、Cr、Cu、F、Fe、Hg、In、Mn、Mo、Ni、Pb、Pd、Pm、Ra、Re、Sb、Th、U、V、W等元素以及一些有机物的泡沫分离作了广泛的研究。
1 泡沫分离技术的简介泡沫分离技术是通过向溶液中鼓泡并形成泡沫层，将泡沫层与液相主体分离，由于表面活性物质聚集在泡沫层内，就可以达到浓缩表面活性物质或净化液相主体的目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结合的任何物质吸附作用使气泡表面的溶质浓缩，清除在液体表面上形成的泡沫，即可除去被浓缩的物质。
泡沫分离是吸附性气泡分离技术中的一种，由于气泡能够以极少量的液体提供极大的表面积，因此如果某种溶质能够选择性地吸附在气液界面，该溶质在泡沫中的浓度将大于其在主体液相中的浓度。
这种技术最初用于矿物浮选、污水处理等领域。
近年来，基于其在生物医药和食品工业领域的巨大应用潜力，泡沫分离技术在生物分离特别是分离稀溶液中蛋白质的过程中受到了越来越多的关注，因此泡沫分离技术是近些年得到重视的分离技术之一。
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
泡沫分离技术的应用和展望
泡沫分离技术的应用和展望郑耀洋[摘要]泡沫分离法以其能耗低、投资小尤其适用于浓度较低情况下的分离等优点在生物工程的产物分离中有相对于别的技术独特的优势。
论文介绍了泡沫分离技术及特点综述了双水相体系在各方面的应用，展望了泡沫分离技术的应用前景[关键词]泡沫分离泡沫浮选纯化废水处理泡沫分离技术是一种基于溶液中溶质（或颗粒）间表面活性的差异进行分离的一种方法。
与传统的固液分离技术（离心和膜过滤）相比，泡沫分离具有操作简单、耗能低、尤其适用于较低浓度情况下分离等优点，受到人们的重视。
泡沫分离在20世纪初就已广泛应用于矿冶工业，称之为泡沫浮选，而当时分离的对象主要是含金属的颗粒。
但针对离子、分子、胶体及沉淀的泡沫分离则是近三十年来发展起来的技术。
目前泡沫分离被广泛应用于环境保护、生物工程、冶金工业及医药卫生等领域。
]1[1 泡沫分离技术泡沫分离技术是利用表面活性剂在气一液界面的性质来进行溶质分离的。
表面活性剂的分子结构由亲水基和亲油基(或疏水基)两部分组成, 当它们溶人水中后即在水溶液表面聚集, 亲水基留在水中,亲油基伸向气相, 如果溶液中含有气泡则表面活性剂就会吸附在气泡表面上, 并随之上浮, 这样就使表面活性剂聚集在水面上, 将气泡与水分离, 即实现了脱除水中的表面活性剂。
如要除去非表面活性组分, 可通过加人适当的表面活性剂, 以把这类组分吸附到气泡表面上。
吸附作用可以通过形成整合、静电吸引或分子间力等来产生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。
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。
泡沫分离技术论文开题报告
泡沫分离技术论文开题报告泡沫分离技术开题报告摘要：泡沫分离技术是一种广泛应用于化工、环保、生物医药等领域的分离技术。
本文旨在探讨泡沫分离技术的原理、应用及其在环境保护和资源回收中的潜力。
通过对相关文献的综述分析和实验研究，我们将深入探讨泡沫分离技术的优势和局限性，并提出进一步研究的方向。
引言：泡沫分离技术作为一种高效、环保的分离方法，已经在许多领域得到广泛应用。
其原理是利用气泡与固体颗粒或液体相互作用的特性，实现物质的分离和回收。
泡沫分离技术具有操作简单、节能高效、设备成本低等优点，被广泛应用于废水处理、矿产资源回收、生物制药等领域。
一、泡沫分离技术的原理泡沫分离技术的原理基于气泡与物质之间的相互作用。
当气泡在液体中产生并上升时，它们会与固体颗粒或液体相互作用，从而实现物质的分离。
这种相互作用包括接触、附着、脱附等过程。
泡沫分离技术可通过调整气泡的大小、浓度和表面性质等参数，实现对不同物质的选择性分离。
二、泡沫分离技术的应用1. 废水处理：泡沫分离技术在废水处理中具有广泛应用前景。
通过调整气泡的大小和浓度，可以有效地去除水中的悬浮颗粒、油脂和有机物等污染物。
与传统的沉降和过滤方法相比，泡沫分离技术具有更高的处理效率和更小的占地面积。
2. 矿产资源回收：泡沫分离技术在矿产资源回收中发挥着重要作用。
通过将气泡注入含有目标矿物的悬浮液中，可以实现矿物与杂质的分离。
泡沫分离技术在金、铜、铅等矿石的提取和精矿的脱泥中具有广泛应用前景。
3. 生物制药：泡沫分离技术在生物制药领域中也有广泛的应用。
通过调整气泡的性质和浓度，可以实现生物颗粒（如细胞、酵母等）与培养基的分离。
泡沫分离技术在生物药物的提取和纯化过程中具有重要意义。
三、泡沫分离技术的优势和局限性1. 优势：（1）操作简单：泡沫分离技术不需要复杂的设备和高超的技术，易于操作和控制。
（2）节能高效：泡沫分离技术利用气泡与物质的相互作用实现分离，相较于传统的过滤和沉降方法，能耗更低且处理效率更高。
蛋白质的泡沫分离应用
研究认为, 下面的这些蛋白质更适合做泡沫分离: ( 1) 和质膜结合的蛋白 它们的功能有的参与蛋白质的修饰与分泌, 有的 参与物质运输等。由于它们有很强的疏水性, 所以可 能有在气液界面富集的趋势, 泡沫分离也许有明显的 效果。 ( 2) 抗菌肽类 据文献报道, 几乎所有的抗菌肽的杀菌机理都是 插入质膜, 导致菌体泄露, 从而达到杀菌的效果。由此 可见, 抗菌肽类应该是一疏水性较强的分子, 实际情况 也正是如此,如乳链菌肽, 一种由34 个氨基酸组成的多 肽, 它的结构由亲水端和疏水端组成, 是一个名副其实 的表面活性剂。 展望和亟待解决的问题
对于一个生物工程产品而言, 其生产成 本主要集中在下游处理上, 而我国在这方面的 研究较少。下游处理技术是关系到一个生产 成败的关键, 泡沫分离在矿物浮选和废水处理 中的成功应用鼓舞了我们. 这种方法在生物技术中应用的研究尚不 足, 研究中实验材料的选取也仅仅局限于那么 几种, 如果进一步加深对泡沫分离的研究, 可 能会发现有更适合泡沫法分离的物质, 这会有 助于泡沫分离在实际中的应用。
当然,非蛋白类的一些生物活性分子也可以考虑用 泡沫法进行分离。如人参皂苷, 它具有很强的发泡性, 表面活性较强。蛋白质在气液界面吸附时, 一般都伴随 着分子构象的改变, 如球蛋白要达到在界面处的吸附, 就需要改变构象, 暴露出内部的疏水基团。这种空间构 象的改变很可能会影响到蛋白质的生物活性, 有时候, 这种活性的改变是不可逆的。 所以, 研究如何使蛋白质恢复到它的活性状态或在 操作中如何防止蛋白质的不可逆的构象变化也是将来 要解决的问题。
蛋白质的泡沫分离应用
泡沫分离技术
p202
概念：以气泡作为分离介质, 利用原料液中不同组分表面 活性的差异, 使具有表面活性 的物质被吸附在气泡表面, 通 过收集泡沫相, 富集表面活性 物质, 实现分离和纯化的一种 新型技术。
泡沫分离
对于非离子型表面活性剂， 对于非离子型表面活性剂，上图曲线更接近于 Langmuir等温方程： 等温方程
Γ=K/K`
K,K泡沫的形成和组成部分: • 泡沫是由被极薄的液膜所隔开的许多气 泡所组成的。 泡所组成的。 • 当气体在含活性剂的水溶液中发泡时， 当气体在含活性剂的水溶液中发泡时， 首先在液体内部形成被包裹的气泡， 首先在液体内部形成被包裹的气泡，在 此瞬时， 此瞬时，溶液中表面活性剂分子立即在 气泡表面排成单分于膜， 气泡表面排成单分于膜，亲油基指向气 泡内部，亲水基指向溶液， 泡内部，亲水基指向溶液，该气泡会借 浮力上升冲击溶液表面的单分子膜。 浮力上升冲击溶液表面的单分子膜。
• 在某种情况下，气泡也可从表面跳出。此时， 在某种情况下，气泡也可从表面跳出。此时， 在该气泡表面的水膜外层上， 在该气泡表面的水膜外层上，形成与上述单分 子膜的分子排列完全相反的单分子膜， 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， 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。 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， 许多气泡聚集成大小不同的球状气泡集合体， 更多的集合体集聚在一起形成泡沫。 更多的集合体集聚在一起形成泡沫。
泡沫分离按分离对象是溶液还是含有固体离子 的悬浮液、胶体溶液而分成泡沫分馏(Foam 的悬浮液、胶体溶液而分成泡沫分馏 Fractionation)和泡沫浮选 (Foam Flotation)。 和泡沫浮选 。 泡沫分馏用于分离溶解物质， 泡沫分馏用于分离溶解物质，它们可以是表面 活性剂加洗涤剂， 活性剂加洗涤剂，也可以是不具有表面活性的 物质如金属离子、阴离子、蛋白质、酶等， 物质如金属离子、阴离子、蛋白质、酶等，但 它们必须具有和某一类型的表面活性剂结合的 能力， 能力，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。 而与液相主体分离。 由于它的操作和设计在许多方面可与精馏相类 所以称它为泡沫分馏。 比，所以称它为泡沫分馏。
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。
泡沫分离技术在食品成分分离中的应用
泡沫分离技术在食品成分分离中的应用王春艳 钟耕(西南大学食品科学学院,重庆 400716) 摘 要:泡沫分离技术作为一种新的分离浓缩方法,已被广泛应用于工业生产中。
本文主要对泡沫分离方法的原理、特点及其在食品成分分离浓缩中的应用进行综述。
关键词:泡沫分离;原理;分离浓缩 中图分类号:TS201 文献标识码:A 文章编号:1006-2513(2006)02-0122-04The f oam sepa ra ti o n techno l o gy and its app li ca ti o n i nf ood i ndustryW ANG Chun2yan ZHO NG Geng(College of Food Science,South west University,Chongqing400716)Abstract:The foa m separati on technol ogy had been widely app lied in the industrial p r oducti on as a ne w technol ogy of separati on and concentrati on.The p rinci p le,characteristics and its app licati on in separati on of the food ingredient will be su mmarized in this paper.Key words:f oa m separati on;p rinci p le;separate and concentrate泡沫分离(Foa m Separati on)又称泡沫吸附分离(Foa m Separati on Ads orbent)技术,以气泡为介质,利用组分的表面活性差进行分离的一种分离方法,早在1915年就开始应用于矿物浮选,但是对离子、分子、胶体及沉淀的泡沫吸附分离是在20世纪50年代末才引起人们的兴趣与重视,并逐渐作为一种单元操作加以研究,首先是从溶液中回收金属离子的课题开始,前期研究了泡沫分离金属离子的可行性,然后建立了金属离子与表面活性剂离子之间相互作用的扩散—双电层理论。
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班级：2010级应用化学01班姓名：李忠芳学号：0117泡沫分离技术在蛋白质混合体系的应用摘要:综述了泡沫分离蛋白质与糖, 蛋白质与表面活性剂以及不同蛋白质的混合体系的研究进展, 分析了泡沫分离技术在蛋白质分离中应用的前景并提出了需要解决的问题。
关键词泡沫分离, 蛋白质, 混合体系正文:泡沫分离技术又称泡沫吸附分离技术, 是以气泡作分离介质来浓集表面活性物质的一种分离技术。
泡沫分离技术是近十几年发展起来的新型分离技术之一。
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。
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，以达到分离或浓缩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。
20 世纪早期泡沫分离技术仅应用于矿物浮选和处理废水中的表面活性剂。
直到70 年代人们开始将泡沫分离技术引入了生物分离领域, 并研究了泡沫分离技术在蛋白质以及酶的分离纯化中的应用。
目前国内关于单一蛋白质体系, 清华大学、华东理工学等也进行了泡沫分离过程影响因素的研究并建立了分离过程的传质模型。
但在工业化生产中泡沫分离技术的应用体系大多是蛋白质的多元体系, 因此有必要将泡沫分离技术在研究单一体系的基础上进一步扩展到多元体系,尽快将泡沫分离运用于工业化生产。
本文在综述了泡沫分离技术运用于蛋白质多元体系的研究进展基础上, 分析了泡沫分离技术应用于蛋白质分离的前景并提出了需进一步研究的问题。
一可采用泡沫分离法富集的蛋白质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, 酪蛋白, 抗菌肽类等一系列蛋白质。
但同是抗菌肽类的蚕抗菌肽,由于其在泡沫分离过程中存在大量的变性失活, 因而不适于泡沫分离。
这是由于蛋白在气液界面吸附时, 一般都伴随着分子构相的改变, 如球蛋白在吸附过程中就需要改变构相, 暴露出内部的疏水基团, 这就是蛋白质的变性。
然而有些时候, 这种活性的改变是不可逆的, 因而限制了该蛋白质的泡沫分离操作。
关于哪种蛋白质能够利用泡沫分离技术得到分离富集, 目前还没有一定的理论指导, 但通过近年的研究总结出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。
二泡沫分离技术在多元蛋白质体系中的应用泡沫分离蛋白质与糖的混合体系糖类通常存在于植物和微生物体内, 在糖的提取过程中生物体内的蛋白质往往也随之被提取出来, 因此分离提取混合物中的蛋白质成为糖类提纯的关键步骤。
殷钢等采用泡沫环流技术处理经多次抽提后的螺旋藻粉残液, 成功地分开了螺旋藻多糖和螺旋藻糖蛋白, 并且保留了藻糖蛋白的活性。
为进一步研究泡沫分离蛋白质与糖混合体系的机理, 殷钢等利用环流泡沫分离技术对单糖、二糖以及多糖与蛋白质的混合体系进行了实验研究。
实验所用蛋白质为牛血清白蛋白, 糖类分别为葡萄糖、蔗糖和葡聚糖。
由于pH 值的变化对于牛血清白蛋白的表面张力的影响显著, 而对于糖类的表面张力几乎没有影响, 因此可通过调节pH 值来达到蛋白质与糖的分离, 实验表明在接近牛血清白蛋白等电点处( pH =4) 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92%。
由上述实验结果可见泡沫分离技术能够很好的分离蛋白质与糖的混合体系, 并且对于该混合体系的分离其操作参数基本不受糖类加入的影响, 与蛋白质单一体系的操作参数相近。
但对于发生了缔和或有复合多糖如糖蛋白存在时, 情况就比较复杂,因此对于糖与蛋白质混合体系的分离有待进一步研究。
在实际工业生产体系中, 蛋白质不是单独存在的, 往往会和很多小相对分子质量的表面活性剂共存, 由于蛋白质与这些小相对分子质量的表面活性剂的相互作用, 将使体系的起行为变得更加复杂。
蛋白质是两亲分子, 在水溶液或在天然状态下, 由于疏水作用大多数非极性基团被埋在分子内部, 因而正常结构的蛋白质分子的表面活性不高。
但在一些表面活性剂的作用下可使蛋白质发生变性, 造成疏水基团外露, 从而使蛋白质表面活性发生改变, 影响蛋白质的泡沫分离。
表面活性剂对蛋白质变性的作用非常复杂, 林爱华等研究了非离子表面活性剂,阳离子表面活性剂, 阴离子表面活性剂在不同浓度、pH 值和作用时间等条件下对于溶液中牛血清白蛋白性质的影响。
结果表明在表面活性剂的临界胶束浓度附近, 室温、中性pH 值条件下, 表面活性剂对牛血清白蛋白的构象有一定的保护作用, 可用于泡沫浮选分离蛋白混合物。
上述实验结果为表面活性剂与蛋白质混合体系的泡沫分离提供了理论基础。
魏晓芳、常志东等研究了阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠与牛血清白蛋白混合体系的泡沫分离情况发现, 阴离子表面活性剂和蛋白质混合体系的起泡性能和各成分在泡沫中的富集不同于两者单独存在时的体系; 当十二烷基硫酸钠浓度较低时, 泡沫分离中蛋白质和表面活性剂的富集率较高; 当表面活性剂浓度较高时, 泡沫层持液量增加,降低了蛋白质和表面活性剂的富集率。
主要原因是当表面活性剂浓度较低时, 由于该蛋白质的存在使得产生的泡沫比较细小, 为表面活性剂提供了更多的吸附表面, 同时表面活性剂的加入使得液体的表面张力降低促进了蛋白质的吸附,因此表面活性剂与蛋白质的收率都比较高, 但当表面活性剂浓度增加时, 由于表面活性剂分子小, 相对于大分子的蛋白质更易于吸附, 因此蛋白质的收率降低。
通常表面活性剂与蛋白质的相互作用以表面活性剂的临界胶束浓度为转折点, 当表面活性剂的浓度小于其临界胶束浓度时, 表面活性剂的疏水部分与蛋白质的疏水基相互作用, 影响了蛋白质在气液界面的吸附以及气液界面膜的稳定性, 当表面活性剂的浓度大于其临界胶束浓度时,混合体系在气液界面的吸附行与表面活性剂单独存在时的吸附行为相似。
以上结论只是通过对模拟体系的实验得出的, 对于天然的混合体系其中包括多种表面活性成分, 其中的相互作用更为复杂, 还有待进一步的研究以实现混合体系的中目标蛋白的分离。
泡沫分离蛋白质的二元以及三元体系天然的蛋白质多以混合物的形式存在, 多元蛋白质体系分离的研究是泡沫分离技术能够应用于生物分离领域的前提, 而单一蛋白质体系的泡沫分离模型不能用于描述多种蛋白质混合液的泡沫分离操作, 于是便需要系统地研究多种蛋白质混合液在气液界面处的吸附情况。
泡沫分离混合液中的蛋白质主要是通过几种蛋白质表面活性的差异实现的, 但是蛋白质的表面活性的强弱与哪些因素有关, 目前还没有定论, 而由上述的实验结果可知在吸附过程中蛋白质的表面活性起主导作用, 但对于表面活性相近的蛋白质,在气液界面的吸附结构又决定了蛋白质的吸附优势, 因此蛋白质表面活性强弱的判定是断定泡沫分离效果的首要前提。
目前已知的pH 值对于蛋白质的疏水性能有较强的影响, 通常可以通过对单一蛋白质组分在一定pH 值范围内的泡沫分离效果的研究来指导多元体系的分离, 但刘志红的实验中提出当提高pH 值, 混合体系的分离效果优于两种蛋白质单独存在的情况。
这种现象主要是蛋白质间的相互作用造成的, 其中的机理还有待进一步的研究。
泡沫分离技术作为一种新型的生物分离方法与传统蛋白质分离方法如盐析等分离方法相比具有以下优点: ( 1) 该方法适合于对低浓度的产品进行分离, 与分离低浓度产品的传统工艺( 超临界萃取技术, 膜分离技术) 相比, 泡沫分离法设备简单, 易于操作; ( 2) 分辨率高, 该方法是根据被分离物的表面活性的差异进行分离的, 对于表面活性差距大的混合液体系, 采用该方法进行分离提取便能获得高纯度的富集液; ( 3) 运行成本低, 操作简便。
传统的分离技术多采用无机盐以及有机溶剂等分离介质, 使得运行成本较高, 而该分离技术仅仅是一些动力的消耗, 因而该方法运行成本低, 操作简便。
泡沫分离技术在生物化工分离体系特别是蛋白质分离体系中将有很好的应用前景, 引起了更多研究者的关注。
河北工业大学生物工程系已在天津康益生物工程有限公司将泡沫分离技术应用于发酵液中乳链菌肽的提取并已完成了中试, 分离效果很域的报道, 为加快其发展, 应在以下3 方面作更进一步的研究: ( 1) 在目前研究的基础上, 深入研究适合泡沫分离的蛋白质的结构特征以及蛋白质吸附于气液界面的作用机理, 为寻找适合泡沫分离的蛋白质提供理论基础; ( 2) 泡沫分离过程是利用蛋白质的表面活性吸附于气液界面的过程, 但在吸附过程中蛋白质的结构发生了变化并丧失生物活性, 大部分蛋白质在破坏了气液界面后其活性就能恢复,但有些蛋白质的复性过程比较复杂, 需要进一步的研究; ( 3) 有选择的分离多元体系中的蛋白质需要了解每种蛋白质的特性以及多种蛋白质的相互作用, 并研究在多元蛋白质体系中各种操作因素是如何作用的, 从而提高目标蛋白质的选择性。
泡沫分离的优点是泡沫分离设备简单，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。
缺点是影响因素多，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随着现代工业的发展，蛋白质的分离和浓缩通常需要多种方法的综合利用才能达到分离的要求。
在食品工业中，泡沫分离技术通常与萃取、沉降、生化等方法共同作用，他的应用与发展前景十分广阔。
因此，对分离技术分离效率的影响因素及其影响程度的研究就显得十分重要。
用泡沫分离法分离浓缩蛋白质的研究目前尚不成熟，很多方面还需要进一步的研究和开发，尤其是进行工业生产方面，如果进行大规模的工业生产，则必须需要进行更为详细的研究。
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