泡沫分离技术VIP免费

第十四章泡沫分离法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。概述泡沫分离法的分类泡沫分离是以气泡为介质，利用组分的表面活性差进行分离的一种分离方法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，泡沫分离可分成：泡沫分馏（FoamFractionation）泡沫浮选（FoamFlotation）泡沫分离法的分类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、粒子浮选、分子浮选、沉淀浮选和吸附胶体浮选。泡沫分离法的分类无泡沫分离：是指用鼓泡进行分离，但不一定形成泡沫层，可分为鼓泡分馏和溶媒浮选。鼓泡分馏是从它设备底部通气鼓泡，表面活性物质被气泡富集并上升至塔顶，和液相主体分离，使得溶质得到浓缩，液相主体被净化。溶媒浮选是在溶液顶部设置有一种与其互不相溶的溶剂，用它来萃取或富集有塔底鼓出的气泡所吸附的表面活性物质。泡沫分离法的分类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。泡沫分离技术的基本原理泡沫分离作用主要取决于组份在气—液界面上吸附的选择性和程度，本质是各种物质在溶液中的表面活性的差异。泡沫分离技术的基本原理（1）表面活性剂及其界面特性表面活性剂溶入溶液后表现出两个基本性质：1水溶液中溶解行为是很快地聚集在水面并形成亲水基团在水中，亲油基伸向气相的定向单分子排列，使空气和水的接触面减小，从而使表面张力急剧下降，同时，多余的分子则在溶液内部形成分子状态的聚集体－胶束，并分布在液相主体内；2超过表面活性剂形成胶束的最低浓度后，溶液表面张力不再降低,但在相界面上，由于上述定向排列的单分子层的作用，具有选择性的定向吸附作用，会显著地改变原溶液的界面的性质，造成各种界面作用，泡沫分离就是充分利用表面活性剂的界面作用发展起来的一种新型的分离方法。泡沫分离技术的基本原理泡沫分离技术的基本原理（2）、Gibbs(吉布斯)等温吸附方程Γ为吸附溶质的表面过剩量，即单位面积上吸附溶质的摩尔数与主体溶液浓度之差,对于稀溶液即为溶质的表面浓度，可通过σ(溶液的表面张力)与浓度c(溶质在主体溶液中的平衡浓度)来求得；Γ/c为吸附分配因子。如果溶液中含离子型表面活性剂，则泡沫分离技术的基本原理（2）、Gibbs(吉布斯)等温吸附方程n为与离子型表面活性剂的类型有关的常数。例如为完全电离的电解质类型n＝2；在电解质类型溶液中还添加过量无机盐时n＝1。溶液中表面活性剂浓度c和表面过剩量Γ的相互关系可用右图表示。在b点之前，随着溶液中表面活性剂浓度c增加，Γ成直线增加：Γ=Kcb点后溶液饱和，多余的表面活性剂分子开始在溶液内部形成“胶束”，b点的浓度称为临界浓度(CMC)，此值一般为0.01～0.02mol/L左右，分离最好在低于CMC下进行。对于非离子型表面活性剂，上图曲线更接近于Langmuir等温方程：Γ=K/K`泡沫分离技术的基本原理（3）、泡沫的形成与性质①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。当气体在含表面活性剂的水溶液中发泡时，首先在液体内部形成被气裹的气泡，与此瞬时，溶液表面活性剂分子立即在气泡表面排成单分子膜，亲油基指向气泡内部，亲水基指向溶液。泡沫分离技术的基本原理气泡借助浮力上升，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。形成泡...