第八章 泡沫浮選(3課時(shí))課件

1、泡沫分離法泡沫分離法泡沫分離泡沫分離( (Foam Separation) )又稱泡沫吸附分離又稱泡沫吸附分離( (Foam Separation Adsorbent) )技術(shù)技術(shù)采用某種方式，通入水中大量微小氣泡，采用某種方式，通入水中大量微小氣泡，在一定條件下使呈表面活性的物質(zhì)吸附或在一定條件下使呈表面活性的物質(zhì)吸附或粘附于上升的氣泡表面而浮升到液面，從粘附于上升的氣泡表面而浮升到液面，從而使某組分得以分離的方法而使某組分得以分離的方法浮選分離法浮選分離法或泡沫浮選分離法或泡沫浮選分離法早在早在1915年就開(kāi)始應(yīng)用于礦物浮選年就開(kāi)始應(yīng)用于礦物浮選對(duì)離子、分子、膠體及沉淀的泡沫吸附分離是在對(duì)

2、離子、分子、膠體及沉淀的泡沫吸附分離是在20世紀(jì)世紀(jì)50年代末才引起人們的興趣與重視，并逐年代末才引起人們的興趣與重視，并逐漸作為一種單元操作加以研究漸作為一種單元操作加以研究首先是從溶液中回收金屬離子的課題開(kāi)始，前期首先是從溶液中回收金屬離子的課題開(kāi)始，前期研究了泡沫分離金屬離子的可行性，然后建立了研究了泡沫分離金屬離子的可行性，然后建立了金屬離子與表面活性劑離子之間相互作用的金屬離子與表面活性劑離子之間相互作用的擴(kuò)散擴(kuò)散雙電層理論雙電層理論20世紀(jì)世紀(jì)60年代中期采用泡沫分離法脫除洗滌劑工廠年代中期采用泡沫分離法脫除洗滌劑工廠排放的一級(jí)污水和二級(jí)污水中的表面活性劑直鏈排放的一級(jí)污水和二級(jí)污

3、水中的表面活性劑直鏈烷基磺酸鹽和苯磺酸鹽獲得成功烷基磺酸鹽和苯磺酸鹽獲得成功20世紀(jì)世紀(jì)70年代進(jìn)行了染料等有機(jī)物與廢水泡沫分離年代進(jìn)行了染料等有機(jī)物與廢水泡沫分離的實(shí)驗(yàn)研究的實(shí)驗(yàn)研究1977年開(kāi)始有報(bào)道用陰離子表面活性劑泡沫分離年開(kāi)始有報(bào)道用陰離子表面活性劑泡沫分離DNA、蛋白質(zhì)及液體卵磷脂等生物活性物質(zhì)、蛋白質(zhì)及液體卵磷脂等生物活性物質(zhì)到目前為止，用泡沫分離法獲得的蛋白質(zhì)及酶有溶到目前為止，用泡沫分離法獲得的蛋白質(zhì)及酶有溶菌酶、白蛋白、促性腺激素、胃蛋白酶、凝乳酶、菌酶、白蛋白、促性腺激素、胃蛋白酶、凝乳酶、血紅蛋白、過(guò)氧化氫酶、卵磷脂、血紅蛋白、過(guò)氧化氫酶、卵磷脂、淀粉酶、纖淀粉酶、纖維

4、素酶、維素酶、D氨基酸氧化酶、蘋果酸脫氫酶等氨基酸氧化酶、蘋果酸脫氫酶等泡沫分離法的分類泡沫分離法的分類泡沫分離泡沫分離是以氣泡為介質(zhì)，利用組分的表面活是以氣泡為介質(zhì)，利用組分的表面活性差異進(jìn)行分離的一種分離方法性差異進(jìn)行分離的一種分離方法無(wú)泡沫分離無(wú)泡沫分離是指用鼓泡進(jìn)行分離，但不一定形是指用鼓泡進(jìn)行分離，但不一定形成泡沫層，可分鼓泡分餾和溶媒浮選成泡沫層，可分鼓泡分餾和溶媒浮選鼓泡分離是從塔設(shè)備底部通氣鼓泡，表面活性鼓泡分離是從塔設(shè)備底部通氣鼓泡，表面活性物質(zhì)被氣泡富集并上升至塔頂，和液相主體分物質(zhì)被氣泡富集并上升至塔頂，和液相主體分離，使溶質(zhì)得到濃縮，液相主體被凈化離，使溶質(zhì)得到濃縮，液

5、相主體被凈化溶媒浮選是在溶液頂部置有一種與其互不相溶溶媒浮選是在溶液頂部置有一種與其互不相溶的溶劑，用它來(lái)萃取或富集由塔底鼓出的氣泡的溶劑，用它來(lái)萃取或富集由塔底鼓出的氣泡所吸附的表面活性物質(zhì)所吸附的表面活性物質(zhì)泡沫分離按分離對(duì)象泡沫分離按分離對(duì)象泡沫分餾泡沫分餾(Foam Fractionation)：溶液：溶液泡沫浮選泡沫浮選 (Foam Flotation)：含有固體離：含有固體離子的懸浮液、膠體溶液子的懸浮液、膠體溶液泡沫分餾泡沫分餾用于分離溶解物質(zhì)，它們可以是用于分離溶解物質(zhì)，它們可以是表面活性劑如洗滌劑，也可以是不具有表表面活性劑如洗滌劑，也可以是不具有表面活性的物質(zhì)如金屬離子、陰

6、離子、蛋白面活性的物質(zhì)如金屬離子、陰離子、蛋白質(zhì)、酶等，但它們必須具有和某一類型的質(zhì)、酶等，但它們必須具有和某一類型的表面活性劑結(jié)合的能力，當(dāng)料液鼓泡時(shí)能表面活性劑結(jié)合的能力，當(dāng)料液鼓泡時(shí)能進(jìn)入液層上方的泡沫層而與液相主體分離進(jìn)入液層上方的泡沫層而與液相主體分離由于它的操作和設(shè)計(jì)在許多方面可與精餾由于它的操作和設(shè)計(jì)在許多方面可與精餾相類比，所以稱它為泡沫分餾相類比，所以稱它為泡沫分餾泡沫浮選泡沫浮選用于分離不溶解的物質(zhì)，按照被分離用于分離不溶解的物質(zhì)，按照被分離對(duì)象是分子還是膠體，是大顆粒還是小顆粒對(duì)象是分子還是膠體，是大顆粒還是小顆粒等等，又可分為等等，又可分為: 礦物浮選，用于礦石和脈石離

7、子的分離礦物浮選，用于礦石和脈石離子的分離 粗粒浮選和微粒浮選，常用于共生礦中單質(zhì)粗粒浮選和微粒浮選，常用于共生礦中單質(zhì)的分離，前者粒子直徑大致在的分離，前者粒子直徑大致在110mm內(nèi)，內(nèi)，后者的粒子直徑為后者的粒子直徑為1m 1mm ，處理的對(duì)，處理的對(duì)象為膠體、高分子物質(zhì)或礦漿象為膠體、高分子物質(zhì)或礦漿 離子浮選和分子浮選，用于分離非表面活性離子浮選和分子浮選，用于分離非表面活性離子或分子，需要向體系中加入浮選捕集劑離子或分子，需要向體系中加入浮選捕集劑與被分離組分形成難溶或不溶物，然后以浮與被分離組分形成難溶或不溶物，然后以浮渣形式將其脫除渣形式將其脫除 沉淀浮選，首先利用改變?nèi)芤旱某恋?/p>

8、浮選，首先利用改變?nèi)芤旱膒H值或加入值或加入某種絮凝劑等方法，使需脫除的溶質(zhì)形成沉某種絮凝劑等方法，使需脫除的溶質(zhì)形成沉淀，再利用浮選法將沉淀脫除淀，再利用浮選法將沉淀脫除 吸附膠體浮選，是以膠體粒子作為捕集劑，吸附膠體浮選，是以膠體粒子作為捕集劑，選擇性吸附所需的溶質(zhì)，再用浮選法除去選擇性吸附所需的溶質(zhì)，再用浮選法除去泡沫分離技術(shù)的基本原理泡沫分離技術(shù)的基本原理泡沫分離過(guò)程是利用待分離物質(zhì)本身具有表面活性泡沫分離過(guò)程是利用待分離物質(zhì)本身具有表面活性( (如表面活性劑如表面活性劑) )或能與表面活性劑通過(guò)化學(xué)的、物或能與表面活性劑通過(guò)化學(xué)的、物理的力結(jié)合在一起理的力結(jié)合在一起( (如金屬離子、

9、有機(jī)化合物、蛋如金屬離子、有機(jī)化合物、蛋白質(zhì)和酶等白質(zhì)和酶等) )，在鼓泡塔中被吸附在氣泡表面，得，在鼓泡塔中被吸附在氣泡表面，得以富集，藉氣泡上升帶出溶劑主體，達(dá)到凈化主體以富集，藉氣泡上升帶出溶劑主體，達(dá)到凈化主體液、濃縮待分離物質(zhì)的目的液、濃縮待分離物質(zhì)的目的分離作用主要取決于組分在氣液界面上吸附的選分離作用主要取決于組分在氣液界面上吸附的選擇性和程度擇性和程度本質(zhì)是各種物質(zhì)在溶液中表面活性的差異本質(zhì)是各種物質(zhì)在溶液中表面活性的差異表面活性劑溶液 能使水的表面張力明顯降低的溶質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)。 這種物質(zhì)通常含有親水的極性基團(tuán)和憎水的非極性碳鏈或碳環(huán)有機(jī)化合物。親水基團(tuán)進(jìn)入水中，憎水基團(tuán)

10、企圖離開(kāi)水而指向空氣，在界面定向排列。 表面活性物質(zhì)的表面濃度大于本體濃度，增加單位面積所需的功較純水小。非極性成分愈大，表面活性也愈大。1.表面活性劑分類 表面活性劑通常采用按化學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)分類，分為離子型和非離子型兩大類，離子型中又可分為陽(yáng)離子型、陰離子型和兩性型表面活性劑。顯然陽(yáng)離子型和陰離子型的表面活性劑不能混用，否則可能會(huì)發(fā)生沉淀而失去活性作用。1.離子型2.非離子型陽(yáng)離子型陰離子型兩性型表面活性劑常用表面活性劑類型陰離子表面活性劑RCOONa羧酸鹽R-OSO3Na 硫酸酯鹽R-SO3Na磺酸鹽R-OPO3Na2磷酸酯鹽常用表面活性劑類型陽(yáng)離子表面活性劑R-NH2HCl伯胺鹽 CH3 |

11、R-N-HCl仲胺鹽 | H CH3 |R-N-HCl叔胺鹽 | CH3 CH3 |R-N+-CH3Cl-季胺鹽 | CH3常用表面活性劑類型兩性表面活性劑R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型 CH3 |R-N+-CH2COO-甜菜堿型 | CH3常用表面活性劑類型R-(C6H4)-O(C2H4O)nH烷基酚聚氧乙烯醚非離子表面活性劑R2N-(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基胺R-CONH(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基酰胺R-COOCH2(CHOH)3H多元醇型R-O-(CH2CH2O)nH脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性劑效率和有效值表面活性劑效率 使水的表面張力明顯降低所需要的表面活性劑的濃度。顯

12、然，所需濃度愈低，表面活性劑的性能愈好。表面活性劑有效值 能夠把水的表面張力降低到最低的最小值。顯然，能把水的表面張力降得愈低，該表面活性劑愈有效。 表面活性劑的效率與有效值在數(shù)值上常常是相反的。例如，當(dāng)憎水基團(tuán)的鏈長(zhǎng)增加時(shí)，效率提高而有效值降低。2.膠束(micelle) 表面活性劑是兩親分子。溶解在水中達(dá)一定濃度時(shí)，其非極性部分會(huì)自相結(jié)合，形成聚集體，使憎水基向里、親水基向外，這種多分子聚集體稱為膠束。 隨著親水基不同和濃度不同，形成的膠束可呈現(xiàn)棒狀、層狀或球狀等多種形狀。 膠束(micelle)膠束(micelle)膠束(micelle)膠束(micelle)臨界膠束濃度(critica

13、l micelle concentration) 臨界膠束濃度簡(jiǎn)稱CMC 表面活性劑在水中隨著濃度增大，表面上聚集的活性劑分子形成定向排列的緊密單分子層，多余的分子在體相內(nèi)部也三三兩兩的以憎水基互相靠攏，聚集在一起形成膠束，這開(kāi)始形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度。 這時(shí)溶液性質(zhì)與理想性質(zhì)發(fā)生偏離，在表面張力對(duì)濃度繪制的曲線上會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。繼續(xù)增加活性劑濃度，表面張力不再降低，而體相中的膠束不斷增多、增大。臨界膠束濃度(critical micelle concentration)親水親油平衡(hydrophile-lipophile balance) 表面活性劑都是兩親分子，由于親水和親油基團(tuán)

14、的不同，很難用相同的單位來(lái)衡量，所以Griffin提出了用一個(gè)相對(duì)的值即HLB值來(lái)表示表面活性物質(zhì)的親水性。對(duì)非離子型的表面活性劑，HLB的計(jì)算公式為：HLB值=親水基質(zhì)量親水基質(zhì)量+憎水基質(zhì)量100/5例如：石蠟無(wú)親水基，所以HLB=0 聚乙二醇，全部是親水基，HLB=20。其余非離子型表面活性劑的HLB值介于020之間。親水親油平衡(hydrophile-lipophile balance) 根據(jù)需要，可根據(jù)HLB值選擇合適的表面活性劑。例如：HLB值在26之間，可作油包水型的乳化劑；810之間作潤(rùn)濕劑；1218之間作為水包油型乳化劑。HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16

15、18 20 | | | | | | 石蠟 W/O乳化劑 潤(rùn)濕劑 洗滌劑 增溶劑 | | 聚乙二醇 O/W乳化劑 乳化作用乳化作用兩種互不相溶的液體，若將其中一種均勻地分散成極細(xì)的液兩種互不相溶的液體，若將其中一種均勻地分散成極細(xì)的液滴于另一液體中，便形成乳狀液。加入表面活性物質(zhì)使形成滴于另一液體中，便形成乳狀液。加入表面活性物質(zhì)使形成穩(wěn)定的乳狀液的作用叫做穩(wěn)定的乳狀液的作用叫做乳化作用乳化作用。若水為分散介質(zhì)而油為分散若水為分散介質(zhì)而油為分散相，即油分散在水中，稱為相，即油分散在水中，稱為水包油型乳狀液，以符號(hào)水包油型乳狀液，以符號(hào)O/W表示。例如，牛奶就是表示。例如，牛奶就是奶油分散在水中形

16、成的奶油分散在水中形成的O/W型乳狀液。型乳狀液。（a）O/W 型乳狀液型乳狀液表面活性物質(zhì)穩(wěn)定乳狀液示意圖表面活性物質(zhì)穩(wěn)定乳狀液示意圖若水分散在油中，則稱為若水分散在油中，則稱為油包水型乳狀液，以符號(hào)油包水型乳狀液，以符號(hào)W/O表示。例如，新開(kāi)采表示。例如，新開(kāi)采出來(lái)的含水原油就是細(xì)小出來(lái)的含水原油就是細(xì)小水珠分散在石油中形成的水珠分散在石油中形成的W/O型乳狀液。型乳狀液。（b b）W/OW/O型乳狀液型乳狀液表面活性物質(zhì)穩(wěn)定乳狀液示意圖表面活性物質(zhì)穩(wěn)定乳狀液示意圖乳化作用的應(yīng)用乳化作用的應(yīng)用v切削油切削油 機(jī)械工業(yè)在高速切削時(shí)用乳化油作為冷卻劑，具有導(dǎo)熱性機(jī)械工業(yè)在高速切削時(shí)用乳化油作為

17、冷卻劑，具有導(dǎo)熱性能好，潤(rùn)滑效果高且不沾工具等特點(diǎn)。能好，潤(rùn)滑效果高且不沾工具等特點(diǎn)。v 乳化燃油乳化燃油內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用含內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用含10%水的乳化燃油，燃燒效果不降低但能節(jié)水的乳化燃油，燃燒效果不降低但能節(jié)省燃料。省燃料。v 農(nóng)用殺蟲(chóng)劑農(nóng)用殺蟲(chóng)劑農(nóng)業(yè)上用的殺蟲(chóng)劑一般都配制成農(nóng)業(yè)上用的殺蟲(chóng)劑一般都配制成O/W型乳狀液型乳狀液,便于噴霧，便于噴霧，可使少量農(nóng)藥均勻地分散在大面積的農(nóng)作物上。同時(shí)由于可使少量農(nóng)藥均勻地分散在大面積的農(nóng)作物上。同時(shí)由于表面活性劑對(duì)蟲(chóng)體的潤(rùn)濕和滲透作用也提高了殺蟲(chóng)效果。表面活性劑對(duì)蟲(chóng)體的潤(rùn)濕和滲透作用也提高了殺蟲(chóng)效果。v 其他其他人體對(duì)油脂的消化作用就是因?yàn)槟懼梭w對(duì)油脂的

18、消化作用就是因?yàn)槟懼?膽酸鹽膽酸鹽)可以使油可以使油形成形成O/W型乳狀液面而加速消化。型乳狀液面而加速消化。乳化作用的破壞乳化作用的破壞在工業(yè)生產(chǎn)中也會(huì)遇到一些有害的乳狀液。例如含水原油在工業(yè)生產(chǎn)中也會(huì)遇到一些有害的乳狀液。例如含水原油不僅可以促使石油設(shè)備腐蝕，而且不利于石油的蒸餾。因不僅可以促使石油設(shè)備腐蝕，而且不利于石油的蒸餾。因此必須設(shè)法破壞這種乳狀液。此必須設(shè)法破壞這種乳狀液。思考思考：什么時(shí)候人們需要消除乳化現(xiàn)象？什么時(shí)候人們需要消除乳化現(xiàn)象？為要破壞有害的乳狀液，可加入破乳劑為要破壞有害的乳狀液，可加入破乳劑。破乳劑也是一種表面活性物質(zhì)，其特點(diǎn)是有高的表面活破乳劑也是一種表面活性

19、物質(zhì)，其特點(diǎn)是有高的表面活性，但弱的成膜能力。能強(qiáng)烈地吸附于油性，但弱的成膜能力。能強(qiáng)烈地吸附于油水界面上，以水界面上，以取代原來(lái)在乳狀液中形成保護(hù)膜的乳化劑，而生成一種取代原來(lái)在乳狀液中形成保護(hù)膜的乳化劑，而生成一種新膜。這種新膜的強(qiáng)度低，較易被破壞。新膜。這種新膜的強(qiáng)度低，較易被破壞。異戊醇、辛醇、乙醚等是優(yōu)良的破乳劑。異戊醇、辛醇、乙醚等是優(yōu)良的破乳劑。此外，還可用升高溫度、加入電解質(zhì)以及高速離心等方此外，還可用升高溫度、加入電解質(zhì)以及高速離心等方法來(lái)破乳。法來(lái)破乳。 起泡作用起泡作用泡沫是不溶性氣體分散于液體或熔融固體中所形成的分散系泡沫是不溶性氣體分散于液體或熔融固體中所形成的分散系

20、統(tǒng)。如肥皂泡沫統(tǒng)。如肥皂泡沫( (氣體分散在液體中氣體分散在液體中) )、泡沫塑料、泡沫玻璃、泡沫塑料、泡沫玻璃 ( (氣體分散在固體中氣體分散在固體中) )等等. .機(jī)械攪拌液態(tài)水機(jī)械攪拌液態(tài)水, ,這時(shí)進(jìn)入水中的空氣這時(shí)進(jìn)入水中的空氣被水膜包圍形成了氣泡被水膜包圍形成了氣泡, ,但這些氣泡不但這些氣泡不穩(wěn)定。若對(duì)溶解了表面活性劑的水溶穩(wěn)定。若對(duì)溶解了表面活性劑的水溶液進(jìn)行攪拌使其產(chǎn)生氣泡，就可以形液進(jìn)行攪拌使其產(chǎn)生氣泡，就可以形成堅(jiān)固的液膜成堅(jiān)固的液膜, ,使泡沫能保持較長(zhǎng)時(shí)間使泡沫能保持較長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地存在穩(wěn)定地存在. .這種能穩(wěn)定泡沫作用的表這種能穩(wěn)定泡沫作用的表面活性劑叫做面活性劑叫做

21、起泡劑起泡劑. .常見(jiàn)的起泡劑有常見(jiàn)的起泡劑有肥皂、十二烷基苯磺酸鈉等肥皂、十二烷基苯磺酸鈉等. .空氣空氣 氣泡的形成示意圖氣泡的形成示意圖起泡作用的應(yīng)用起泡作用的應(yīng)用v 滅火劑滅火劑起泡劑常用于制造滅火器，由于大量的泡沫覆蓋燃燒物的表起泡劑常用于制造滅火器，由于大量的泡沫覆蓋燃燒物的表面，使其與空氣中的氧氣隔絕，這樣便可達(dá)到滅火的效果。面，使其與空氣中的氧氣隔絕，這樣便可達(dá)到滅火的效果。v 泡沫選礦泡沫選礦起泡劑也用于泡沫浮選法以提高礦石的品位。將礦石粉碎成起泡劑也用于泡沫浮選法以提高礦石的品位。將礦石粉碎成粉末，加水、起泡劑，攪拌并吹入空氣使產(chǎn)生氣泡，用捕集粉末，加水、起泡劑，攪拌并吹入

22、空氣使產(chǎn)生氣泡，用捕集劑使礦物變成憎水性。礦物由于疏水性而粘附氣泡浮起，這劑使礦物變成憎水性。礦物由于疏水性而粘附氣泡浮起，這樣便可分離收集有效成分。樣便可分離收集有效成分。v 其它其它啤酒、汽水、洗發(fā)和護(hù)發(fā)用品等都需用起泡劑，使產(chǎn)生大量啤酒、汽水、洗發(fā)和護(hù)發(fā)用品等都需用起泡劑，使產(chǎn)生大量的泡沫。的泡沫。消泡作用消泡作用在另外一些情況下，則必須消除泡沫，例如，在另外一些情況下，則必須消除泡沫，例如，洗滌、蒸餾、萃取等過(guò)程中，大量的泡沫會(huì)帶洗滌、蒸餾、萃取等過(guò)程中，大量的泡沫會(huì)帶來(lái)不利。必須適當(dāng)抑制發(fā)泡，往往加入一些短來(lái)不利。必須適當(dāng)抑制發(fā)泡，往往加入一些短碳鏈碳鏈(如如C5C8)的醇或醚，它們

23、能將泡沫中的起的醇或醚，它們能將泡沫中的起泡劑分子替代出來(lái)；又由于碳鏈短，不能在氣泡劑分子替代出來(lái)；又由于碳鏈短，不能在氣泡外圍形成牢固的保護(hù)膜，從而降低氣泡的強(qiáng)泡外圍形成牢固的保護(hù)膜，從而降低氣泡的強(qiáng)度而消除泡沫。度而消除泡沫。表面活性劑及其界面特性表面活性劑及其界面特性表面活性劑溶入溶液后表現(xiàn)出兩個(gè)基本性質(zhì)：表面活性劑溶入溶液后表現(xiàn)出兩個(gè)基本性質(zhì)：水溶液中溶解行為是很快地聚集在水面并形成親水基團(tuán)在水溶液中溶解行為是很快地聚集在水面并形成親水基團(tuán)在水中，親油基伸向氣相的定向單分子排列，使空氣和水的水中，親油基伸向氣相的定向單分子排列，使空氣和水的接觸面減小，從而使表面張力急劇下降，同時(shí)，多余

24、的分接觸面減小，從而使表面張力急劇下降，同時(shí)，多余的分子則在溶液內(nèi)部形成分子狀態(tài)的聚集體膠束，并分布在子則在溶液內(nèi)部形成分子狀態(tài)的聚集體膠束，并分布在液相主體內(nèi)液相主體內(nèi)超過(guò)表面活性劑形成膠束的最低濃度后，溶液表面張力不超過(guò)表面活性劑形成膠束的最低濃度后，溶液表面張力不再降低再降低, ,但在相界面上，由于上述定向排列的單分子層的但在相界面上，由于上述定向排列的單分子層的作用，具有選擇性的定向吸附作用，會(huì)顯著地改變?cè)芤鹤饔茫哂羞x擇性的定向吸附作用，會(huì)顯著地改變?cè)芤旱慕缑娴男再|(zhì)，造成各種界面作用的界面的性質(zhì)，造成各種界面作用形成膠束后，難溶物水中溶解度顯著增大。形成膠束后，難溶物水中溶解度顯

25、著增大。微環(huán)境不同不同含不溶性脂肪醇的烷基硫酸鹽溶液稀釋，變渾濁含不溶性脂肪醇的烷基硫酸鹽溶液稀釋，變渾濁表面活性劑在氣液界面吸附的規(guī)律表面活性劑在氣液界面吸附的規(guī)律n隨著非極性鏈長(zhǎng)的增加，疏水性增加，表面活性劑的界面富集也增加n如果極性基、雙鍵或三鍵的數(shù)目增加，吸附會(huì)降低n如果主體溶液濃度相同，則表面活性劑的離子化程度越低，界面靜電斥力越小，表面吸附越強(qiáng)npH值常常決定表面活性劑的離子化程度，對(duì)其界面富集有決定性的影響n溫度升高，長(zhǎng)鏈表面活性劑的吸附會(huì)增加，而短鏈的會(huì)降低n加入電解質(zhì)有利于表面活性劑分離富集的提高電荷相反的離子的吸附中和了表面活性劑極性基的電荷，減少了界面表面活性劑分子間的靜

26、電斥力n表面活性劑在低濃度時(shí)分配比大，富集率高，隨著濃度增大，分配比逐漸降低，當(dāng)高至一定值時(shí)，其分子將氣液界面占滿，表面吸附量就不再隨濃度的增加而增加，保持恒定，此時(shí)的吸附量稱飽和吸附量飽和吸附量只與分子的截面積有關(guān)，同系物的飽和吸附量相同，非同系物則不同當(dāng)表面活性劑作為捕集劑時(shí)，飽和吸附量即為其極限捕集能力n不同的表面活性劑，臨界膠束濃度不同。值越小，表面活性越大，吸附能力越強(qiáng)泡沫分離就是充分利用泡沫分離就是充分利用表面活性劑的界面作用表面活性劑的界面作用發(fā)展起來(lái)的一種新型的發(fā)展起來(lái)的一種新型的分離方法分離方法Gibbs( (吉布斯吉布斯) )等溫吸附方程等溫吸附方程為吸附溶質(zhì)的表面過(guò)剩量，

27、即單位面積上吸附溶質(zhì)為吸附溶質(zhì)的表面過(guò)剩量，即單位面積上吸附溶質(zhì)的摩爾數(shù)與主體溶液濃度之差的摩爾數(shù)與主體溶液濃度之差, ,對(duì)于稀溶液即為溶質(zhì)對(duì)于稀溶液即為溶質(zhì)的表面濃度，可通過(guò)的表面濃度，可通過(guò) ( (溶液的表面張力溶液的表面張力) )與濃度與濃度c(溶溶質(zhì)在主體溶液中的平衡濃度質(zhì)在主體溶液中的平衡濃度) )來(lái)求得；來(lái)求得；/c為吸附分配為吸附分配因子。因子。如果溶液中含離子型表面活性劑，則如果溶液中含離子型表面活性劑，則n為與離子型表面活性劑的類型有關(guān)的常數(shù)。為與離子型表面活性劑的類型有關(guān)的常數(shù)。例如為完全電離的電解質(zhì)類型例如為完全電離的電解質(zhì)類型n2；在電解質(zhì)；在電解質(zhì)類型溶液中還添加過(guò)量

28、無(wú)機(jī)鹽時(shí)類型溶液中還添加過(guò)量無(wú)機(jī)鹽時(shí)n1。溶液中表面活性劑濃度溶液中表面活性劑濃度c和和表面過(guò)剩量表面過(guò)剩量的相互關(guān)系可的相互關(guān)系可用右圖表示。在用右圖表示。在b點(diǎn)之前，點(diǎn)之前，隨著溶液中表面活性劑濃度隨著溶液中表面活性劑濃度c增加，增加，成直線增加：成直線增加：=Kc b點(diǎn)后溶液飽和，多余的表面活點(diǎn)后溶液飽和，多余的表面活性劑分子開(kāi)始在溶液內(nèi)部形成性劑分子開(kāi)始在溶液內(nèi)部形成“膠束膠束”，b點(diǎn)的濃度點(diǎn)的濃度稱為臨界濃度稱為臨界濃度( (CMC) )，此值一般為，此值一般為0.010.02mol/L左右，分離最好在低于左右，分離最好在低于CMC下進(jìn)行下進(jìn)行對(duì)于非離子型表面活性劑，上圖曲線更接近于

29、對(duì)于非離子型表面活性劑，上圖曲線更接近于Langmuir等溫方程：等溫方程：=K/K泡沫的形成與性質(zhì)泡沫的形成與性質(zhì)泡沫的形成和組成部分泡沫的形成和組成部分 泡沫是由被極薄的液膜所隔泡沫是由被極薄的液膜所隔開(kāi)的許多氣泡所組成的，當(dāng)氣體在含活性劑的水溶液開(kāi)的許多氣泡所組成的，當(dāng)氣體在含活性劑的水溶液中發(fā)泡時(shí)，首先在液體內(nèi)部形成被包裹的氣泡。在此中發(fā)泡時(shí)，首先在液體內(nèi)部形成被包裹的氣泡。在此瞬時(shí)，溶液中表面活性劑分子立即在氣泡表面排成單瞬時(shí)，溶液中表面活性劑分子立即在氣泡表面排成單分子膜，親油基指向氣泡內(nèi)部，親水基指向溶液，該分子膜，親油基指向氣泡內(nèi)部，親水基指向溶液，該氣泡會(huì)借浮力上升沖擊溶液表

30、面的單分子膜。在某種氣泡會(huì)借浮力上升沖擊溶液表面的單分子膜。在某種情況下，氣泡也可從表面跳出。此時(shí)，在該氣泡表面情況下，氣泡也可從表面跳出。此時(shí)，在該氣泡表面的水膜外層上，形成與上述單分子膜的分子排列完全的水膜外層上，形成與上述單分子膜的分子排列完全相反的單分子膜，從而構(gòu)成了較為穩(wěn)定的雙分子層氣相反的單分子膜，從而構(gòu)成了較為穩(wěn)定的雙分子層氣泡體，在氣相空間形成接近于球體的單個(gè)氣泡。許多泡體，在氣相空間形成接近于球體的單個(gè)氣泡。許多氣泡聚集成大小不同的球狀氣泡集合體，更多的集合氣泡聚集成大小不同的球狀氣泡集合體，更多的集合體集聚在一起形成泡沫。體集聚在一起形成泡沫。形成泡沫的氣泡集合體包括兩個(gè)部

31、分，形成泡沫的氣泡集合體包括兩個(gè)部分，一是泡一是泡，兩個(gè)，兩個(gè)或兩個(gè)以上的氣泡，或兩個(gè)以上的氣泡，二是泡與泡之間以少量液體二是泡與泡之間以少量液體構(gòu)成構(gòu)成的隔膜的隔膜( (液膜液膜) )是泡沫的骨架。是泡沫的骨架。 泡沫的穩(wěn)定及層內(nèi)排液泡沫的穩(wěn)定及層內(nèi)排液 泡沫不是很穩(wěn)定的體系，氣泡沫不是很穩(wěn)定的體系，氣泡與氣泡之間僅以薄膜隔開(kāi)，此隔膜也會(huì)因彼此壓力泡與氣泡之間僅以薄膜隔開(kāi)，此隔膜也會(huì)因彼此壓力不均或間隙液的流失等原因而發(fā)生破裂，導(dǎo)致氣泡間不均或間隙液的流失等原因而發(fā)生破裂，導(dǎo)致氣泡間的合并現(xiàn)象，或由于小氣泡的壓力比大氣泡高，因此的合并現(xiàn)象，或由于小氣泡的壓力比大氣泡高，因此氣體可以從小氣泡通

32、過(guò)液膜向大氣泡擴(kuò)散，導(dǎo)致大氣氣體可以從小氣泡通過(guò)液膜向大氣泡擴(kuò)散，導(dǎo)致大氣泡變大，小氣泡變小，以至消失。泡變大，小氣泡變小，以至消失。泡沫的穩(wěn)定性一般與溶質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和濃度，系統(tǒng)溫泡沫的穩(wěn)定性一般與溶質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和濃度，系統(tǒng)溫度和泡沫單體大小、壓力、溶液度和泡沫單體大小、壓力、溶液pH值有關(guān)。表面活值有關(guān)。表面活性劑的濃度愈是接近臨界濃度，氣泡愈小，氣泡的壽性劑的濃度愈是接近臨界濃度，氣泡愈小，氣泡的壽命愈長(zhǎng)。命愈長(zhǎng)。典型的三個(gè)氣泡集合體的結(jié)構(gòu)，泡與泡之間壁為平典型的三個(gè)氣泡集合體的結(jié)構(gòu)，泡與泡之間壁為平面，三個(gè)泡的共同交界處形成有一定曲率半徑的小面，三個(gè)泡的共同交界處形成有一定曲率半徑的小三

33、角形柱體，由于這個(gè)曲率半徑，使液膜中位于平三角形柱體，由于這個(gè)曲率半徑，使液膜中位于平面內(nèi)的液體所受的壓力要比位于三角柱體壁內(nèi)的液面內(nèi)的液體所受的壓力要比位于三角柱體壁內(nèi)的液體所受壓力高很多，這一壓力梯度會(huì)導(dǎo)致液膜中液體所受壓力高很多，這一壓力梯度會(huì)導(dǎo)致液膜中液體由膜向小三角柱體流動(dòng)，從而使平壁逐漸變薄，體由膜向小三角柱體流動(dòng)，從而使平壁逐漸變薄，最后在阻力的平衡下，膜達(dá)到一定的厚度。當(dāng)最后在阻力的平衡下，膜達(dá)到一定的厚度。當(dāng)膜間膜間夾角為夾角為120時(shí)，壓力差最小，泡沫穩(wěn)定。時(shí)，壓力差最小，泡沫穩(wěn)定。若是三個(gè)以上，如四個(gè)氣泡聚集在一起時(shí)，見(jiàn)圖，最若是三個(gè)以上，如四個(gè)氣泡聚集在一起時(shí)，見(jiàn)圖，最

34、初可能形成十字形或其他結(jié)構(gòu)，但它是不穩(wěn)定的，在初可能形成十字形或其他結(jié)構(gòu)，但它是不穩(wěn)定的，在相鄰氣泡間的微小壓力差作用下，膜會(huì)滑動(dòng)，直至轉(zhuǎn)相鄰氣泡間的微小壓力差作用下，膜會(huì)滑動(dòng)，直至轉(zhuǎn)變成上述的三泡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定形式。這也是泡沫層內(nèi)排變成上述的三泡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定形式。這也是泡沫層內(nèi)排液的主要原因液的主要原因泡沫分離的操作方式及其影響因素泡沫分離的操作方式及其影響因素泡沫分離的操作方式泡沫分離的操作方式泡沫分離的操作是由泡沫分離的操作是由兩個(gè)基本過(guò)程組成兩個(gè)基本過(guò)程組成待分離的溶質(zhì)被吸待分離的溶質(zhì)被吸附到氣液界面上附到氣液界面上對(duì)被泡沫吸附的物對(duì)被泡沫吸附的物質(zhì)進(jìn)行收集并用化學(xué)、質(zhì)進(jìn)行收集并用化學(xué)、熱或

35、機(jī)械的方法破壞熱或機(jī)械的方法破壞泡沫，將溶質(zhì)提取出泡沫，將溶質(zhì)提取出來(lái)來(lái)因此它的主要設(shè)備為因此它的主要設(shè)備為泡沫塔和破沫器泡沫塔和破沫器影響泡沫分離的因素影響泡沫分離的因素A A待分離物質(zhì)的種類待分離物質(zhì)的種類B B溶液的溶液的pHpH值值 溶液的溶液的pHpH值對(duì)分離效果有很大的影響。值對(duì)分離效果有很大的影響。C .C .表面活性劑濃度表面活性劑濃度 表面活性劑的濃度不宜超過(guò)臨界膠束濃度，表面活性劑的濃度不宜超過(guò)臨界膠束濃度，但也不能太低，使泡沫層不穩(wěn)定，太高則使分離效率下降。但也不能太低，使泡沫層不穩(wěn)定，太高則使分離效率下降。 D D溫度溫度 首先溫度應(yīng)達(dá)到表面活性劑的起泡溫度，保持泡沫首先溫度應(yīng)達(dá)到表面活性劑的起泡溫度，保持泡沫的穩(wěn)定性，其次根據(jù)吸附平衡的類型來(lái)選擇溫度的高低。的穩(wěn)定性，其次