泡沫浮选分离法的应用进展

[文章编号]1008-7834(2004)02-0071-02泡沫浮选分离法的应用进展刘艳玲1,李奴英2(1吕梁高等专科学校　化学系,山西吕梁,033000;2贺昌中学,山西吕梁033000) [摘　要]　泡沫浮选分离法是在矿物分离中一种常用的方法,在近些年人们把它应用到分析化学的分离富集物质中取得了显著的成绩,我们对这一方法进行了总结,并展望了它的应用前景。

[关键词]　泡沫浮选;分离;综述[中图分类号]O652.6 [文献标识码]AProgress of Foam Floatation SeparationLiu Yan -ling ,Li Nu -ying(Department of Chemistry Luliang Higher College ,Shanxi Luliang 033000)[Abstract]The method of foam floatation separation is an usual technique in mineral seperation which has been widely used in analytical chemistry in recent years ,and the notable success was achieved in the separation of enrichment.In the paper ,the method is reviewed and the trends for future perspectives ane envisaged.[K ey w ords]foam floatation ;separation ;review[收稿日期]2004-04-04[作者简介]刘艳玲(1976—),女,山西柳林人,吕梁高等专科学校化学系教师。

一、前言分离就是利用物质之间性质的差异,通过各种物理、化学手段将其强化的过程。

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。

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对合的任何物质。

本世纪初,泡沫浮选技术已用于选矿工艺中,目前已成为选矿中最常的方法。

1932年,Tallmud 和Pochil 用该法精制蔗糖,首次引入到化学领域。

Langmuir 等人在1937年提出泡沫浮选法有可能用于溶液中离子的富集。

王夔于1952年首先将其介绍到我国,认为该法能很好地改进分析方法,但未引起人们的广泛注意。

直到1959年,南非学者Sebba 提出离子浮选技术可用于分析化学中分离富集各种离子,并于1962年在其“离子浮选”一书中专列一章“在分析化学中的应用”之后,才有较快的发展。

60年代末以来,日本学者作了不少工作,我国则是80年代开始大量进行研究的。

泡沫浮选法的特点是使用简单的装置能迅速处理大量试液,进行分离富集,并可实现自动化和连续化。

泡沫浮选分离技术的研究开发工作已开展了近一个世纪,为统一泡沫分离的概念,1967年K arger ,Grieves 等人共同推荐并向IU PAC 提出一项建议,把泡沫分离技术方法分为下列七种: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。

二、浮选分离法研究现状1、分离器形式泡沫浮选分离法实验用的泡沫分离器材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方式和气体分散式。

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。

由于泡沫浮选分离器是极简单而又非常必要的装置,市场上没有为泡沫浮选设计的仪器出售。

实验室中要根据手中的工作专门为其制作仪器。

然而,所有的泡沫浮选装置均包括几个普通而又基本的部分:(1)气体发生源。

它通常是一个小的空气压缩机或气体钢瓶,在这项分离技术中常用的是空气,然而有的工作也使用N2、He 或Ar 气源。

(2)控制气体压力和流量的调节系统。

(3)气体净化装置。

为了避免在体系中发生一些不必要・17・　第20卷　第2期 吕梁高等专科学校学报 2004年6月　Vo I.20　No.2 Journal of Luliang Higher College J une.2004的变化,通常要用水或是其他合适的溶液预先洗涤气体。

在一些情况下为了避免不希望在塔中发生的反应,要把体系中的CO2除去。

(4)气体流量计。

为测量通过塔的气体流量,常采用皂泡流量计。

(5)分离柱。

常用玻璃柱,但也有塑料柱,尺寸和形状可根据实验需要,但在塔的底部通常有一个具有合适孔数的烧结玻璃板,通过这个多孔板,产生了形成泡沫的小的上升的气泡。

2、研究方法对泡沫浮选分离的研究主要有两种途径:(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、非表面性物质及收集剂的浓缩、浓度、PH 值、离子强度、诱导时间、气速。

如果是连续分离方式还有进料浓度。

(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:柱的几何形状、进料口位置、鼓泡区高度、泡沫区高度、气体分布器孔径等。

三、影响分离过程的因素1、捕获剂浓度:浓度过低,不易形成分离物捕获剂(如:离子对、络合物、吸附化合物),浓度过高,虽然能形成分离物捕获剂,但多余的捕获剂容易在泡沫表面争夺空间。

2、溶液PH 值:由于PH 值在分离过程中决定了离子所带电荷的多少,故PH 值的变化能引起络合物———分离物捕获剂的变化。

在离子或沉淀浮选分离中,PH 值影响泡沫层的稳定性。

3、离子强度:通常情况下,离子强度增加会导致分离效率下降。

4、诱导时间:诱导时间过长,易形成大的粒子,建议不要诱导时间或短一些。

在开始就收集或浮选过程中逐步收集。

5、温度:对于各种不同的体系,温度的影响不同。

要根据各种不同物质的热变参数来判断。

6、乙醇:在分离体系中可加入少量的乙醇,这样可避免生成胶束,也可缩小气泡的体积,这样可提高分离。

7、气体流速:它和所用方法、样品量及多孔玻璃板的孔隙有关。

8、烧结玻璃板的孔隙率及气泡大小:它们和气体流速密切相关。

通常情况下,产生小而均匀的气泡较好。

因为气液界面增加。

9、柱形及体积:柱的形状、体积及结构排布影响分离物的重现性,从而影响分离效率。

四、泡沫浮选分离的实验结果1、对固体离子的分离:由于分离对象是带有固体粒子的悬浮液、胶体液,所以通过选择合适的捕获剂使矿物获得疏水性,再加入适量起泡剂,采用空气鼓泡,利用矿石粒子和脉石粒子性质上的差异,使脉石下沉,矿石随气泡浮出而得已分离。

其最终产物是固体粒子[1.5]。

近期,N.SHEHU ,TianXueda 和A.XEHIA[22-24]对矿石浮选分离做了一定的研究工作,这种方法在工业中应用较广,是比较成熟的分离技术。

2、对溶液中离子、分子的分离:分离对象是真溶液,是一种通过鼓泡将具有表面活性的物质,或不具有表面活性但具有能与表面活性物质相结合的物质带出,从而实现分离的方法[5]。

不具有表面活性的物质可以以离子对或分子的形式被泡沫带出。

泡沫浮选分离法不仅对具有表面活性的物质有效,对非表面活性的物质也可能。

只要复合物是疏水的。

因为泡沫存在双电层结构(其结构类似胶体),复合物就会被静电力吸附在泡沫上[10]。

待分离溶液与表面活性剂亲水基团的亲和受到溶剂水的水化作用及各种离子干扰竞争作用的影响,只有能与表面活性剂有较强亲合力的溶质才能被较好地分离。

另外在引用文献中报导了对聚乙烯醇[16]、聚丙烯二元醇[24]等非离子型表面活性剂的一些工作。

3、对蛋白质、细胞等生物产品的分离:这项工作最早开展于1937年。

Ostwald 和Sierh 从马铃薯和甜菜汁中分离蛋白[25],随后的几十年人们开展了许多工作。

对生物物质的分离与矿石、离子、分子有很大的差别,生物物质(如:细胞等)受培养基成份及外界条件影响很大,同种细胞在不同培养条件下,浮选条件和效率也不一样。

浮选效率受静电力的影响很大。

而这种力又受细胞和气泡的ζ电位控制,当颗粒和气泡的ζ电位最小时,浮选有最高效率。

五、泡沫浮选分离法展望:随着现代工业的发展,人们对环境污染严重性的认识日益加深,要求治理污染的呼越来越高,能源危机对人们也不再陌生,人们在开发寻找新型能源的同时,也在探求节约能源的方法。

传统分离法开始受到新形势的挑战。

80年以来,大量新型表面活性剂不断被开发并推向市场,人们对表面行为的认识逐渐拓宽,物质表面性质的差异渐渐又被人们应用在分离过程中。

矿物浮选的范围逐渐扩大,新工艺不断出现,适用泡沫浮选分离的物质越来越多。

泡沫浮选有其(1)能耗小;(2)投资小;(3)分离量大;(4)适用于小浓度富集的优点。

目前泡沫浮选分离的主要对泡沫本身的研究结果少,泡沫的许多性质仍不清楚,实验结果的适用范围还局限在特定体系。

由于构成泡沫的表面活性含量极低,约为PPM 级,通常的分析仪器无法直接测量,而泡沫又非稳定体系使测量的难度更大。

但随分析技术的提高,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。

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