泡沫浮选分离技术
泡沫浮选分离介绍

泡沫浮选分离技术一、摘要泡沫浮选分离法是在一定的条件下,向试液鼓入空气或氮气使之产生气泡,将溶液中存在的欲分离富集的微量组分(离子、分子、胶体或固体颗粒)吸着或吸附在其上面并随着气泡浮到液面,从而与母液分离,收集后即达到分离和富集的目的。
泡沫浮选分离法是在矿物分离中一种常用的方法,在分析化学的分离富集物质中取得显著的成绩。
随着分析技术的提高,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。
二、基本概念泡沫分离技术是近十几年发展起来的新型分离技术之一,在化工、生化、医药、污水处理等领域得到了广泛的应用。
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。
目前一般只能分离溶液中ppm 量级的物质。
高纯金属中微杂质的分离亦有采用此法的。
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。
按分离对象是溶液还是含有固体例子的悬浮液、胶体溶液,泡沫分离可以分成泡沫分馏和泡沫浮选两种分离方法。
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。
泡沫浮选分离技术用于分离不溶解的物质,它的优点是使用的分离装置简单并易于放大,可连续和间歇操作并能实现自动化和连续化操作。
三.原理表面活性剂在水溶液中有富集(吸附)在气/液界、泡沫浮选的简单原面(溶液中气饱表面)的倾向,它在气泡表面是定向排列的,分子内带电的极性端朝向气-液界面的水的一边,这时表面活性剂将与一种或一类的离子由于物理的 (如静电引力)或化学的(如络合作用)原因相互作用而联结在一起,被气泡带至液面,从而达到分离的目的。
泡沫分离法泡沫分离

14.2.2 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
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=Kc
b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:
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,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。由于它的操作和设计在 许多方面可与精馏相类比,所以称它为泡沫分馏。 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等, 又可分为: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,常用于共生矿中 单质的分离,前者粒子直径大致1~10mm内,后 者的粒子直径为1μm ~1mm ,处理的对象为胶体、高
分子物质或矿浆;3 粒子浮选和分子浮选,用于分离非 表面活性粒子或分子,需要向体系中
加入浮选捕集剂与被分离组分形成难溶或不溶 物,然后以浮渣形式将其脱除;4 沉淀浮选, 首先利用改变溶液的pH值或加入某种絮凝剂等 方法,使需脱除的粒子形成沉淀,再利用浮选 法将沉淀脱除;5 吸附胶体浮选,是以胶体粒 子作为捕集剂,选择性吸附所需的溶质,再用 浮选法除去。 泡沫分离技术除了在选矿方面比 较成熟外。在其他方面尚属开发阶段,命名和 分类尚不完善,但由上所述,可以对泡沫分离 术有大体的了解。
泡沫分离技术..

需要鼓泡,但不 一定形成泡沫层
1.概述
1.3.1 非泡沫分离
鼓泡分离法 从塔式设备底部鼓入气体,所形成 的气泡富集了溶液中的表面活性物质,并上 升至塔顶和液相主体分离,液相主体得以 净化,溶质得以浓缩。 溶剂消去法 将一种与溶液不相互溶的溶剂置 于溶液的顶部,用来萃取或富集溶液内的表 面活性物质。该表面活性物质藉容器底部 所设置的鼓泡装置中所鼓出的气泡吸附作 用带到溶剂层。
3.设备及流程
3.1 泡沫分离的操作方式
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。
3.设备及流程
3.设备及流程
蛋白质分离器
3.设备及流程
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
Γ/c为吸附分配因子
2.原理
如果溶液中含离子型表面活性剂,则有:
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。
2.原理
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,可 表示为:Γ=Kc b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 度称为临界胶束浓度(CMC),此值一般为0.01~0.02mol/L 左右,分离最好在低于CMC下进行。
4.应用
4.5 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元, 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。
泡沫分离技术

应用
生物医学
回收废水中铜锌
环境保护 废纸脱墨 土壤清洗
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ点:一、可冷态下操作(热敏和不稳定物质有特殊意义)
二、低浓度下分离有效 三、1.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。
仍将占主导地位。为了适应越来越复杂的矿石 选别的要求,药剂间的组合使用势在必行,也 是一条挖掘传统药剂潜力的有效途径。由于不 同矿石对药剂的组合内容要求不同,导致目前 药剂的组合种类、组合方式种类繁多,做好各 种药及组合与各种矿物之间的对应统计工作, 将是一项有意义的工作。
(四)有机调整剂
在浮选过程中,常常也会添加一些有机调整剂来提 升浮选效果。这些有机调整剂通常为高分子化合物,能 够起到抑制和絮凝沉降的作用。例如淀粉和纤维素就可 以用做非极性矿物的抑制剂和赤铁矿的选择絮凝剂。
淀粉
纤维素
(一)浮选机
将复杂体系(通常为矿浆)装入浮选机内部,然后浮选 机会通过机械搅拌的抽吸作用或充气管道充入空气。空气与 矿浆在两相混合区迚行混合,机械叶片不断搅拌产生泡沫, 然后从泡沫区出口排出成为泡沫产物。
入选粒度:在泡沫浮选中,浮选物质的粒度过粗时,待分 离物质不易浮起,分离效果不好;浮选物质的粒度过细时, 待分离物质不易与气泡结合,同样不易于浮选分离。
体系组分(矿浆)浓度:矿浆浓度是指复杂体系中固体的 质量分数,对于浮选过程中药剂、溶剂、能量的损耗以及待 分离物质的回收率及品相都会有很大影响。
(一)捕收剂(collector)
捕收剂常常用来提升待分离物质的亲水性和可 浮性,在泡沫浮选分离中占据着重要的地位。捕收 剂含有亲水基以及疏水基。当捕收剂中的亲固离子 与待分离物质中的离子同名时,可以对它迚行捕收。
分离提纯新技术

目前,分离提纯的新技术有很多,包括但不限于以下几种:
1. 超临界流体提取技术:这是一种利用超临界流体(如二氧化碳)进行分离提纯的技术。
在超临界状态下,流体具有类似气体的扩散性能和类似液体的溶解性能,并且粘度低、密度大、溶剂化能力增强,可以有效溶解和提取植物中的有效成分。
2. 分子蒸馏技术:这是一种利用物质分子在蒸汽状态下冷凝和蒸发性质的分离技术。
分子蒸馏技术可以去除植物提取物中的挥发油、色素、鞣质等杂质,得到高纯度的有效成分。
3. 超声波辅助提取技术:这是一种利用超声波的振动和空化作用加速植物有效成分提取的技术。
超声波可以破碎细胞壁,使细胞内的有效成分更容易释放和溶解,从而提高提取效率。
4. 膜分离技术:这是一种利用半透膜对不同分子进行选择性过滤的分离技术。
膜分离技术可以去除水中的离子、有机物、重金属等杂质,得到高纯度的水。
5. 离子交换技术:这是一种利用离子交换剂与溶液中的离子进行可逆交换,将离子分离出来的技术。
离子交换技术可以用于海水淡化、废水处理等领域。
6. 分子印迹技术:这是一种利用高分子聚合物对目标分子进行特异性识别和结合的分离技术。
分子印迹技术可以用于蛋白质、酶等生物分子的分离和纯化。
7. 泡沫浮选技术:这是一种利用泡沫浮选原理进行分离的技术。
泡沫浮选技术可以用于分离金属离子、石油等物质,也可
以用于废水处理和回收有用物质。
以上这些新技术都具有高效、环保、节能等优点,在化工、制药、环保等领域得到了广泛应用。
气浮分离法

溶剂浮选(萃取浮选法) 溶剂浮选(萃取浮选法)
在浮选溶液的表面加有少量比水轻的有机溶 在浮选物浮出水相时, 剂,在浮选物浮出水相时,若该物质溶于有机 则可以直接测定; 相 , 则可以直接测定 ; 若该物质不溶于有机 相,则水相和有机相之间形成第三相,即为浓 则水相和有机相之间形成第三相, 缩相,从而达到浮选分离的目的。 缩相,从而达到浮选分离的目的。
浮选装置与操作
浮渣或泡沫层
样品液 气泡
烧结板
空气
浮选法类型 ● 离子浮选法 ● 沉淀浮选 溶剂浮选(浮选萃取法) ● 溶剂浮选(浮选萃取法)
ห้องสมุดไป่ตู้
离子浮选法原理
首先让溶液中欲分离富集离子或它与络合剂作用形 成络阳离子或络阴离子, 成络阳离子或络阴离子 , 与带相反电荷离子的表面活 性剂作用生成疏水性的离子缔合物。然后通气起泡, 性剂作用生成疏水性的离子缔合物 。 然后通气起泡 , 离子缔合物被吸附在气泡表面而上浮至溶液表面, 离子缔合物被吸附在气泡表面而上浮至溶液表面 , 将 其与母液分开后便可达到分离的目的。 其与母液分开后便可达到分离的目的 。 实现离子浮选 方式有两种: 方式有两种: 欲富集离子直接被浮选; ① 欲富集离子直接被浮选;“无机络阴离子或酸根 离子” 离子” ② 欲富集离子先与适当的络合剂作用形成络合物离 子缔合物,然后通过浮选此种络合物而达到浮选目的。 子缔合物 , 然后通过浮选此种络合物而达到浮选目的 。 有机试剂螯合离子” “有机试剂螯合离子”
回 收 率
表面 离子
剂 离子
pH
表面活性剂: 相反电荷” 表面活性剂 :带“ 相反电荷 ” ,其作用是将亲水 沉淀转为疏水沉淀便于浮选以及形成稳定的泡沫层。 沉淀转为疏水沉淀便于浮选以及形成稳定的泡沫层 。 气泡大小 2) 载体的选择 ① 对象元素的回收率 ② 从大量共存元素中分离的可能性 ③ 定量阶段载体元素的干扰情况 ④ 易得的高纯度载体元素等 3) 应用
第六章泡沫分离法

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。
第六章 泡沫分离法
(Foam Separation)
泡沫分离技术(泡沫吸附分离技术)
➢ 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。
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、离子浮选、分子浮选、沉淀浮选 和吸附胶体浮选。
形成泡沫的气泡集合体包括两个部 分:一是泡,两个或两个以上的气泡; 二是泡与泡之间以少量液体构成的隔 膜(液膜),是泡沫的骨架。
2.泡沫的稳定及层内排液
泡沫不是很稳定的体系,气泡与气 泡之间仅以薄膜隔开,此隔膜也会因彼 此压力不均或间隙流的流失等原因而发 生破裂,导致气泡间的合并现象;
由于小气泡的压力比大气泡高,因 此气体可以从小气泡通过液膜向大气泡 扩散,导致大气泡变大,小气泡消失。
表面活性剂的CMC一般在0.001~ 0.02mol/L左右,泡沫分离最好在低于CMC下 进行。
二.泡沫的形成与性质
泡沫浮选技术

泡沫浮选技术泡沫浮选技术是一种常用的矿石分离方法,它利用气泡与固体颗粒之间的亲附性差异来实现矿石和杂质的分离。
泡沫浮选技术广泛应用于金属矿山,如铜、铅、锌、镍等金属矿物的提取和精矿处理过程中。
本文将从原理、应用、设备以及未来发展等方面对泡沫浮选技术进行详细介绍。
泡沫浮选技术的原理是利用气泡在液相中的排列和作用力来实现矿石和杂质的分离。
在浮选过程中,首先要将矿石磨成一定的粒度,然后与药剂混合并悬浮在水溶液中。
随后向悬浮液中通入空气或其他气体,气泡在悬浮液中产生,并与矿石颗粒发生亲附作用。
矿石颗粒的亲附与否取决于其与气泡的亲附力和与水的亲附力之间的差异。
如果矿石颗粒与气泡的亲附力大于与水的亲附力,则矿石颗粒会被气泡捕获形成泡沫,并漂浮到液面上;如果矿石颗粒与气泡的亲附力小于与水的亲附力,则矿石颗粒仍会保持在悬浮液中。
通过控制气泡和矿石颗粒的亲附性,可以实现矿石和杂质的有效分离。
泡沫浮选技术的应用十分广泛。
在金属矿物的提取过程中,泡沫浮选技术被广泛应用于选矿厂。
例如,在铜矿提取过程中,泡沫浮选可以将含铜矿石从含杂质的矿石中分离出来,提高提取效率。
在冶炼过程中,泡沫浮选还可用于精选过程,将低品位的原矿转化为高品位的精矿。
此外,泡沫浮选技术还可以用于水处理过程中,例如废水处理、岩溶水处理等。
泡沫浮选技术主要依靠浮选设备来实现。
浮选设备通常包括浮选机、气泡发生器、泡沫仓等。
其中,浮选机是核心设备,用于将悬浮液和气泡进行混合,并实现泡沫和矿石颗粒的接触和碰撞。
气泡发生器用于产生气泡,并将其通入浮选机中。
泡沫仓则是用于收集和排放泡沫的地方。
随着技术的发展,现代浮选设备逐渐发展出高效、节能的特点,提高了浮选效率和产量。
泡沫浮选技术仍然存在一些挑战和改进空间。
首先,泡沫浮选过程中,选择合适的药剂和正确的药剂剂量是至关重要的,需要对矿石的特性进行准确的分析和判断。
其次,一些矿石颗粒易与水产生亲附力,导致无法被气泡捕获。
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一、摘要泡沫浮选分离法是在一定的条件下,向试液鼓入空气或氮气使之产生气泡,将溶液中存在的欲分离富集的微量组分(离子、分子、胶体或固体颗粒)吸着或吸附在其上面并随着气泡浮到液面,从而与母液分离,收集后即达到分离和富集的目的。
泡沫浮选分离法是在矿物分离中一种常用的方法,在分析化学的分离富集物质中取得显着的成绩。
随着分析技术的提高,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。
二、基本概念泡沫分离技术是近十几年发展起来的新型分离技术之一,在化工、生化、医药、污水处理等领域得到了广泛的应用。
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。
目前一般只能分离溶液中ppm 量级的物质。
高纯金属中微杂质的分离亦有采用此法的。
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。
按分离对象是溶液还是含有固体例子的悬浮液、胶体溶液,泡沫分离可以分成泡沫分馏和泡沫浮选两种分离方法。
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。
泡沫浮选分离技术用于分离不溶解的物质,它的优点是使用的分离装置简单并易于放大,可连续和间歇操作并能实现自动化和连续化操作。
三.原理表面活性剂在水溶液中有富集(吸附)在气/液界、泡沫浮选的简单原面(溶液中气饱表面)的倾向,它在气泡表面是定向排列的,分子内带电的极性端?朝向气-液界面的水的一边,这时表面活性剂将与一种或一类的离子由于物理的?(如静电引力)或化学的(如络合作用)原因相互作用而联结在一起,被气泡带至液?面,从而达到分离的目的。
因此,?如果离子和表面活性剂之间形成络合物被浮选,这种分离方法跟离子交换分离有相似之处,区别在于离子交换法吸附是在静止的固一液界面上进行的,而离子浮选则是在可动的液-气界面上进行的。
其实有关这方面涉及的理论要复杂得多,近几年来,一些文献从不同的角度对浮选分离进行了有关理论的研究。
如?Wilson?等对胶体吸附浮选用电学和电化学的理论进行了一系列较系统的阐述,?Ahmad?研究了泡沫形成的规律等等。
?这对于有关这方面的理论研究仅是初步的,?还有待进一步深入。
?泡沫分离必须具备两个基本条件。
首先,目标溶质是表面活性物质,或者是可以和某些活性物质相络合的物质,它们都可以吸附在气-液界面上;其次,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。
因此,它的传质过程在鼓泡区中是在液相主体和气泡?表面之间进行,在泡沫区中是在气泡表面和间隙液之间进行。
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。
?泡沫分离方法有一系列优点。
它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。
它是根据分离物的表面活性而对产品进行分?离的,因此可以高选择性地浓缩某种成分。
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。
表面活性剂具有亲水的极性基团和憎水的非极性基团,可以在溶液中有选择性的吸附在气-液相界面上,从而使表面活性物质在表面相中的浓度高于主体相??使溶液的表面张力急剧下降。
如果溶液中只有一种表面活性剂并且在一定温度下达到吸附平衡,此时气-液界面处表面活性剂的吸附作用可以用 Gibbs 吸附等温方程来描述:Г—泡沫表面吸附溶质的浓度;c—平衡时原料液的浓度;σ—为溶液的表面张力;R—气体常数;T—绝对温度。
四.特点泡沫浮选分离特别适用于大量的极稀溶液的分离富集。
常规泡沫浮选:适于选别0.5mm 至 5μm 的矿粒,具体的粒限视矿种而定。
由于分离效率高、设备简单、能耗低而引起越来越多的关注。
对于共沉淀分离中不易过滤或离心分离的胶状、絮状沉淀可改用适当的浮选分离解决。
它的突出特点是:样品处理量大,可达到 -2L,而且富集倍数大,一般为 100-10000。
此外这种方法回收率高达 90%以上,易于与其他方法联用而且在低浓度下分离特别有效,因此成为了现阶段矿物质浮选的首选技术之一。
五.分离过程及设备泡沫浮选分离法是在一定的条件下,向试液鼓入空气或氮气使之产生气泡,将溶液中存在的欲分离富集的微量组分(离子、分子、胶体或固体颗粒)吸着或吸附在其上面并随着气泡浮到液面,从而与母液分离,收集后即达到分离和富集的目的。
它是一种能处理大量试样的快速浓缩分离的方法。
如图 1 所示,从装置底部通入大量空气,将样品液和气泡一并送入装置,溶质吸附在气泡上并随之上升,在装置顶形成浮渣或泡沫层。
气泡不断产生并且上升,最后被迫进入泡沫收集器,待泡沫收集器装满后,,剩余的泡沫由排管流出,而经处理的基液或干净溶液由出水管排出,最后将分离后的料液进行回收。
常用的浮选剂分三大类:捕收剂,起泡剂和调整剂。
捕收剂的作用:加一种药剂能改变矿物颗粒的亲水性而产生疏水性使之可浮,这种药剂通常称之为捕收剂。
捕收剂通常是极性捕收剂和非极性捕收剂。
极性捕收剂由能与矿物颗粒表面发生作用的极性基团和起疏水作用的非极性基团两部分组成。
当这类捕收剂吸附于矿粒表面时,其分子或离子呈定向排列,极性基团朝向矿物颗粒表面,非极性基团朝外形成疏水膜,从而使矿位具有可浮性。
浮选时常用有机硫代化合物作捕收剂,例如黄原酸盐等。
起泡剂的作用:有亲水基团和疏水基团的表面活性分子,定向吸附于水一空气界面,降低水溶液的表面张力,使充入水中的空气易于弥散成气泡和稳定气泡。
起泡剂和捕收剂联合在一起吸附于矿物颗粒表面,使矿粒上浮。
常用的起泡剂有:松树油,俗称二号油、酚酸混合脂肪醇,异构己醇或辛醉、醚醉类以及各种酯类等。
调整剂可分为五类:(1) pH 值调整剂。
用它来调节矿浆的酸碱度,用以控制矿物表面特性、矿浆化学组成以及其他各种药剂的作用条件,从而改善浮选效果。
常用的有石灰、碳酸钠、氢氧化钠和硫酸等。
(2)活化剂。
能增强矿物同捕收剂的作用能力,使难浮矿物受到活化而浮起。
(3)抑制剂。
提高矿物的亲水性和阻止矿物同捕收剂作用,使其可浮性受到抑制。
(4)絮凝剂。
使矿物细颗粒聚集成大颗粒,以加快其在水中的沉降速度,利用选择性絮凝进行絮凝一脱泥及絮凝一浮选。
常用的絮凝剂有聚丙烯酰胺和淀粉等。
(5)分散剂。
阻止细矿粒聚集,处于单体状态,其作用与絮凝剂恰恰相反,用的有水玻璃、磷酸盐等。
浮选剂的种类和用量随矿石性质和浮选条件及流程特点而各异,在生产实践过程中也根据各种条件的变化而加以改变。
泡沫浮选过程中用到的主要设备有泡沫分离器和浮选机。
泡沫分离器的基本装置可由一个简单的气泡圆柱体表示如图 2 所示,输入的废水被抽入塔中, 气体经由扩散器注入形成许多小气泡。
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。
所有的泡沫浮选装置均包括几个基本的部分:(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、Hc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出去。
(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。
浮选设备主要是浮选机以及为实现浮选工艺的其他设备,矿浆经过搅拌充气,在各种浮选剂的作用下矿粒与气泡粘附,气泡上升、形成矿化泡沫层,被刮板刮出或溢出,这一系列浮选过程均是在浮选机中完成的。
按搅拌和充气方式不同,浮选机可分为 5种: (1)机械搅拌式。
搅拌器在浮选槽内高速旋转,驱使矿浆流动,在叶轮腔内产生负压而吸入空气。
(2)充气机械搅拌式。
除机械搅拌外,再补充向浮选糟内充入低压空气。
(3)充气式。
靠压入空气进行搅拌并产生气泡,如浮选柱和泡沫分离装置等。
(4)气体析出式。
用降低压力法或先加压后降至常压的万法,使矿浆中溶解的空气析出,形成微泡。
(5)压力溶气式。
利用高压将充入的空气预溶于水,然后再常压下在浮选槽内析出,形成大量微泡。
六.影响因素影响泡沫浮选分离的效果及特性的因素很多,包括气体的流速,泡沫层的高度,温度,进料浓度,溶液 PH、溶液的离子强度等。
1、气流速度的影响。
一般而言,增加气流速度,泡沫的吸附率表面积增加,可以缩短分离时间,降低分离后溶液的浓度,提高回收率。
但同时也会增加泡沫中液体的含量, 降低富集比,以应根据不同需要调节气流速度。
气体流速决定于表面活性剂在溶液中的浓度和泡沫的表面张力,适当的气体流速,可以使泡沫层的高度维持一定,有利于分离效果的提高。
2、沫层高度的影响。
随泡沫层高度的增加,沫停留时间延长,增加了泡沫破碎排水, 因此收集到的泡沫数量减少,泡沫含水量降低,泡沫就越干燥,所以富集比增大,但表面活性物质的回收率降低。
3、温度的影响。
升高液体温度,泡沫产生的数量将会增加,泡沫含水率降低,富集比增大。
因为温度升高导致表面活性剂的粘度降低,减小了扩散阻力,使吸附阻力降低,因此可以提高分离效率。
4、进料浓度的影响。
在进料浓度很低时,提高溶液浓度,富集比增大,但浓度升至一定程度时,再增加溶液浓度,残留溶液浓度也增大,富集比就会降低,但回收率增加。
这是因为低浓度时,料液在气-液界面的吸附量与浓度呈线性关系,并随浓度的增大而增大。
当浓度较高时,表面吸附趋于饱和,表面吸附量随浓度增加缓慢,形成的泡沫比较稳定,表面浓度的增加量不及进料浓度的增加量,因此富集比下降。
5、溶液 pH 值的影响。
溶液酸度主要影响表面活性剂与欲分离富集成分在溶液中的存在状态及所带电荷的情况,当表面活性剂处于等电点时,分子间的斥力减小,溶解降低,有利于气-液界面的吸附。