起泡剂研究现状及展望

起泡剂研究现状及展望

王坤，张兴

（中国矿业大学化工学院，江苏徐州221116）摘要：浮选起泡剂能促使空气分散，生成较小的气泡。起泡剂本质上为表面活性物质，但不是所有的表面活性物质都能用作浮选起泡剂，起泡剂有其特有的结构、性质及分类。现有的起泡剂种类多数

结构复杂，难于生物降解，难免会对其造成污染。可探究生物发酵法等方法生产新型高效、清洁、易生物降解的浮选起泡剂。

关键词：浮选；起泡剂；结构；发酵

中图分类号：TQ536.1

The Research Situation and Prospect of Frother

Wang Kun, Zhang Xing

(School of Chemical Engineering &Technology, China University of Mining and Technology

Jiangsu Xuzhou 221116)

Abstract: Frothers can make the air disperse into smaller bubbles. And the nature of the frothers are surface active substances. But not all of them can be used as frothersFrothers have their own unique structures, properties and classifications. Most of the existing type of frothers have complex structure, and they are difficult to biological degradation.so they will inevitably causing pollution. And people can explore some other methods such as biological fermentation to producen some new highly efficient, clean and readily biodegradable flotation frothers.

Key words: Flotation; frother; structure; fermentation

0 引言

我国是世界上矿产资源丰富、矿物种类众多的国家之一。在我国辽阔的国土上，蕴藏着多种有色金属、黑色金属矿产以及煤炭等非金属和能源矿产，这是发展我国国民经济的雄厚物质基础。但我国的矿产资源大多数有用组分含量比较低，矿物组成比较复杂，必须经过选矿才能提高其有用组分的含量，以期改善其质量[1]。

选矿是改善矿物原料性质的既经济又有效方法。浮游选矿（简称浮选）是细粒和极细粒物料分选中应用广泛且效果较好的一种选矿方法[2-5]。浮选是由于不同固体矿物的表面性质差异，通过它们对矿浆中液体和气体的不同作用而实现分选的[6,7]。矿物能否浮选取决于矿物表面润湿性。自然界中的矿物绝大多数可浮性都较差，必须应用浮选药剂来加强。浮选药剂是控制矿物浮选行为最有效的手段。此外，通过浮选药剂获得稳定气泡也是浮选能够高效进行的前提[1,8-10]。

浮选药剂的种类很多，根据药剂用途主要分为捕收剂、调整剂、起泡剂三大类。其中起泡剂即为浮选过程中气泡稳定生成及持续的作用药剂。

1 起泡剂结构与性质

起泡剂是一种表面活性物质[11]。目前广泛应用的起泡剂通常是一种异极性表面活性物质，由极性基和非极性基两部分组成。因此，起泡剂能在气-液界面上定向吸附和排列，起

作者简介：王坤（1986-），男，汉族，在读硕士，主要从事环境生物技术方面的研究

通信联系人：张兴（1964-），男，教授，主要从事环境生物技术的研究. E-mail: kwangshiyi@

泡剂能力与这两个基团的性质密切相关。

按其在水中的解离情况，起泡剂可分为离子型和非离子型两大类。非离子型起泡剂性质比较单一，一般不具备捕收性能；而离子型多数还具有捕收性能[1,12]。

1.1 非极性基对起泡能力的影响

同一系列的表面活性剂，烃基每增加一个碳原子，其表面活性增加约3.14 倍。表面活性越大，其起泡性能越强。所以，起泡剂非极性基越长，起泡能力就应越强。但非极性基越长，溶解度会显著下降，反而会使起泡能力下降[1,13]。常用起泡剂非极性基长度都有一定范围：烃基中无双键的醇，一般6-8 个碳，有双键的醇烃基可以更长一些，如萜烯醇（C10H17OH）。烃基属性对起泡剂起泡能力也有影响，烃基为芳香烃的表面活性没有脂肪烃大。带支链的异构药剂应用较多，如萜烯醇、甲基异丁基甲醇（MIBC）等。

1.2 非极性基对起泡能力的影响

工业上应用的起泡剂极性基有以下几种：-O-、-OH、-COOH、-C=O、-NH2、-SO x H、-SO4H 等。极性基的结构会影响起泡剂的物理性质（如溶解度、解离度、粘度等）和化学性质（如对矿物表面活性、与矿浆中部分离子的化学反应等），因而对起泡剂性能有很大影响[14]。

1.2.1 对起泡剂溶解度的影响极性基与水分子作用越强，溶解度越大[15]。几种常见极性

基对水作用力的顺序为：

-O-<-COOH<-OH<-SO x H<-SO4H。因此当非极性基相近时，各类起泡剂溶解度按上面顺序逐渐增大。此外，极性基数目越多，溶解度会越大。溶解度高的起泡剂溶于水之后，溶质分子在气-液界面上吸附量较少，其表面活性也比

较低。溶解度较低的起泡剂，大部分集中于矿浆表面，易随泡沫层及水层排出，因而不能产生有效作用。该种起泡剂起泡速度慢，但泡沫延续时间长，泡沫层较稳定。但如果过于稳定，将给后续作业带来困难。

1.2.2 对起泡剂解离度的影响各种醇类、醚类等非离子型起泡剂在水中不能解离。羧酸类

由于-COOH 基团中-C=O

对-OH 具有诱导效应及共轭效应，氢在一定程度的解离使之具有酸性。酚虽然和醇一样有-OH，但酚的羟基与苯环连接，苯环的共轭作用使得羟基中的氢容易解离，使酚呈酸性[15]。离子型起泡剂在水中的解离度受溶液pH 值影响，故起泡能力也受pH 值影响[1]。非离子型起泡剂基本不受溶液pH 值影响。

1.2.3 对起泡能力的影响起泡剂分子或离子，在水中发生水化，会在气泡表面形成一层水

膜，使气泡不容易破

裂，提高其稳定性。极性基水化能力较强，其起泡稳定性也较好。根据极性基在气-水界面吸附自由能的大小，可判断各种极性基水化能力的大小，-COOH 吸附能最大，最易吸附到气-液界面，其泡沫发粘，选择性较差；-C=O、-SO4、-NH2 吸附能小，形成泡沫脆，选择性好；-OH 则居中。

1.3 对起泡剂的要求

具有起泡能力的物质很多，但作为浮选用的起泡剂，对其还有特殊要求。一般地，矿