第7章、吸附、离子交换法、膜分离法、泡沫浮选分离法-2资料
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。
吸附法、离子交换法、膜析法
按合成树脂母体
苯乙烯系类 丙烯酸系类
c0
cx
tbcb
txt
池漏曲线
0 饱和度% 100
树
A
B 脂A
B
原
C
D 高C
D
度
R2Ca100% RNa100%
交换带:树脂床的厚度恰好足够使容积△V的水流过 时完成去除，其中全部钙离子的任务，这个厚度的 树脂称为交换带。
水中的Ca2+和Mg2+构成水的硬度
着在树脂颗粒上。 4、清洗 清洗是将树脂层内残留的再生废液清洗掉，清洗水 量一般为树脂体积的4～13倍。
1、转换离子组成，回收贵金属离子，或汇集有毒害 的离子。
2、浓缩离子的浓度 将废液中低浓度微量物质进行富集浓缩。
3、废水脱盐和酸、碱废水处理
4、提纯分离 溶液中同时会有Cr2O72- 、SO42-、NO3-、Cl-通过阴
1、交换 交换过程主要与树脂层高度、水流速度、原水浓 度、树脂性能以及再生程度等因素有关。 2、反洗 反洗的目的在于松动树脂层，使注入的再生液能分布 均匀，同时及时清除积存在树脂层内的杂质、碎粒和 气泡。反洗使树脂层膨胀40～60%，反冲流速约 15m/h，历时约15min。
3、再生 再生液浓度对树脂再生程度有较大影响。 食盐再生液浓度： 5～10% 盐酸再生液浓度： 4～6% 硫酸再生液浓度：＜2%，以免再生时生成CaSO4粘
高出于水面的水柱高度是由于溶液的渗透压所致。 如果我们向溶液的一侧施加压力，并且超过它的渗 透压，则溶液中的水就会透过半透膜，流向纯水一 侧，而溶质被截留在溶液一侧，这种方法就是反渗 透法。
任何溶液都具有相应的渗透压，其数值决定 于溶液中溶质的分子数，而与溶质的性质无 关。其数学表达式为：
化工分离工程第7章 吸附
FLGC
活性氧化铝和分子筛的脱水性能比较
活性氧化铝:在水蒸气分压高的范围内吸附容量较高 沸石分子筛：在低水蒸气分压下吸附容量较高 因此，若要求水蒸气的脱除程度高，应选用？ 若吸附容量更为重要，则应选用？ 也可混用，先用氧化铝脱除大部分水，之后用分子筛进 行深度干燥。
FLGC
其他吸附剂
反应性吸附剂：能与气相或液相混合物中多组分进行化学 反应而使之去除。适用于去除微量组分（反应不可逆，不 能现场再生；吸附负荷高时，吸附剂更换过于频繁，不经 济）。 生物吸着剂：利用微生物将吸附的有机物氧化分解成二氧 化碳和水等，如工业废水的生化处理
FLGC
分子筛
分子筛亦称沸石，是一种晶态的金属水合铝硅酸盐晶体。
化学通式：Mex/n[(AlO2)x(SiO2)y]mH2O，其中Me阳离子，n 为原子价数，m为结晶水分子数 每一种分子筛由高度规则的笼和孔组成，它具有高度选择 性吸附性能，是由于其结构形成许多与外部相通的均一微 孔。
FLGC
根据原料配比、组成和制造方法不同可以制成各种孔 径和形状的分子筛。见课本表7-3。 强极性吸附剂，对极性分子如H2O、CO2、H2S等有 很强的亲和力，对氨氮的吸附效果好，而对有机物的 亲和力较弱。 分子筛主要用于气态物的分离和有机溶剂痕量水的去 除。
工业吸附剂可以是球形、圆柱形、片状或粉末状 粒度范围从50μm至1.2cm，比表面积从300至1200m2/g, 颗粒的孔隙度30%—85%, 平均孔径1-20nm 孔径：按纯化学和应用化学国际协会的定义，微孔孔径 小于2nm，中孔为2~50nm，大孔大于50nm
FLGC
1.密度
1）填充密度B（又称体积密度）: 是指单位填充体积的吸 附剂质量。通常将烘干的吸附剂装入量筒中，摇实至体积 不变，此时吸附剂的质量与该吸附剂所占的体积比称为填 充密度。
生物分离工程(第6-7章)
《生物分离工程》练习题三（第6~7章）一、选择题（16.5分，每题0.5分）1、下列方法中不属于有泡沫分离技术的是（ D ）A. 沉淀浮选B. 离子浮选C. 吸附胶体浮选D. 鼓泡分馏2、对于泡沫分离技术中的泡沫，下列说法准确的是（A ）A. 泡沫是由被极薄的液膜所隔开的许多气泡所组成的B. 表面活性剂分子在溶液中的气泡表面排成双分子层膜C. 在气泡表面亲油基指向溶液，亲水基指向气泡内部D. 泡沫是由许多单分子层的气泡形成的聚集体3、关于泡沫的稳定性，下列说法错误的是（ B ）A. 在临界胶束浓度时所形成的泡沫最稳定B. 表面积大的气泡，稳定性比表面积小的气泡要好C. 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，小气泡变小，以至消失D. 多个气泡的膜间夹角为120°时，压力差最小，泡沫稳定4、针对配基的生物学特异性的蛋白质分离方法是（ C ）。
A.凝胶过滤B.离子交换层析C.亲和层析D.纸层析5、用于蛋白质分离过程中的脱盐和更换缓冲液的色谱是（ C ）A．离子交换色谱 B.亲和色谱 C.凝胶过滤色谱 D.反相色谱6、蛋白质分子量的测定可采用（ C ）方法。
A．离子交换层析 B.亲和层析 C.凝胶层析 D.聚酰胺层析7、凝胶色谱分离的依据是（ B ）。
A、固定相对各物质的吸附力不同B、各物质分子大小不同C、各物质在流动相和固定相中的分配系数不同D、各物质与专一分子的亲和力不同8、下列哪一项是强酸性阳离子交换树脂的活性交换基团（ A ）A 磺酸基团（-SO3 H）B 羧基-COOHC 酚羟基C6H5OHD 氧乙酸基-OCH2COOH9、依离子价或水化半径不同，离子交换树脂对不同离子亲和能力不同。
树脂对下列离子亲和力排列顺序正确的有（ A ）。
A、Fe3+﹥Ca2+﹥Na+B、Na+﹥Ca2+﹥Fe3+C、Na+﹥Rb+﹥Cs+D、Rb+﹥Cs+﹥Na+10、如果要将复杂原料中分子量大于5000的物质与5000分子量以下的物质分开选用（ D ）。
污水的吸附法、离子交换法、萃取法和膜析法ppt
一. 离子交换剂
水处理中用的离子交换剂有磺化媒和离子交换树脂。磺化媒利用天然 媒为原粒，经浓硫酸磺化处理后制成，但交换容量低，机械强度差，化学 稳定性较差已逐渐为离子交换树脂所取代。
离子交换树脂按树脂的类型和孔结构的不同可分为：凝胶型树脂、大 孔型树脂、多孔凝胶型树脂、巨孔型（MR型）树脂和高巨孔型（超MR型） 树脂等。
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沉降式固定层吸附塔的构造
五、吸附法在污水处理中的应用
1. 吸附法除汞 活性炭有吸附汞和汞化合物的性能，但因其吸附能力有限，只适 宜于处理含汞量低的废水。 2.炼油厂、印染厂废水的深度处理 某炼油厂含油废水，经隔油，气浮和生物处理后，再经砂滤和活 性炭过滤深度处理
第二节 离子交换法
离子交换法是水处理中软化和除盐的主要方法之一。在废水处理中主 要用于去除废水中的金属离子。离子交换的实质是不溶液中的其它同性离 子的交换反应，是一种特殊的吸附过程成，通常是可逆性化学吸附。
国家环保部环境污染治理设施运营培训题库试题(1-3.9-13)
污废水处理工培训考试试题(九)答案一、判断题（每题1分，共20分）1为保证过栅流速在合适的范围内，当发现过栅流速过大时，应适当减少投入工作的格栅台数。
（×）2 相同型号水泵并联时，流量增加，扬程不变（√）3 生物膜法与活性污泥法相比，参与净化反应的微生物种类少（×）4 滤池布水系统的作用是将污水均匀的分配到整个滤池中，以保证出水水质。
（√）5 MLVSS指的是混合液悬浮固体浓度。
（×）6 污泥膨胀均是由于丝状菌大量繁殖所引起的。
（×）7 污水处理厂设置调节池的目的主要是调节污水中的pH值。
（×）8 污泥的体积指数是1L曝气池中混合液静止沉淀30min后污泥所占的体积。
（×）9 滗水器是一种收水装置，是能够在排水时随着水位升降而升降的浮动排水工具。
（√）10好氧微生物生存所必需的氮、磷营养盐的比例为COD：N：P=100：5：1。
（√）11 在生物厌氧处理过程中，少量的溶解氧能够促进产甲烷菌的产甲烷作用。
（×）12 二次沉淀池的排泥方式主要有：排泥泵直接排泥，水位差排泥，虹吸式排泥，气提式排泥。
（√）13 常用的污泥机械脱水设备有：真空过滤机、带式压滤机、离心脱水机。
（√）14 闸阀不适用于含大量杂质的污水、污泥管道中使用。
（×）15 污泥经浓缩和脱水后含水率约在60～80％，这时可以直接通过焚烧的方法去除水分和氧化污泥中的有机物。
（×）16 污泥浓缩主要是将污泥颗粒中的毛细水从污泥中分离出来。
（×）17 通常情况下，温度越高越有利于吸附的进行。
（×）18 隔油法主要去除废水中的不溶性和可溶性油脂。
（×）19 超滤系统运行的主要影响因素有流速、温度、运行周期、膜有清洗等（√）20 格栅的水头损失是指格栅前后的水位差，与污水的过栅流速有关。
（√）二、选择题（每题1分，共20分）1 生物处理方法的主要目的是去除水中（ B ）。
分离分析方法全套课件
第一节 离子交换分离法一般原理 一、离子交换树脂的化学结构和类型 ⒈离子交换树脂的化学结构 结构为：骨架—交换官能团
(1).骨架。具有立体网 状结构的高分子聚合物。 (2).交换官能团。连接 在骨架上可被交换的活性 基团（交换基），可与溶 液中的离子进行离子交换 反应。结构示意图中以波 形线条代表树脂的骨架，SO3H为离子交换基。
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⑵根据交换功能团分类：
①阳离子交换树脂——其功能团是酸性基团
活性基团：-SO3H（磺酸基） -CH2SO3H（次甲基磺酸基） -PO3H2（磷酸基） -COOH（羧基） -OH（酚基） 特点：在水中浸泡溶胀后，电离产生H+ 。
根据活泼基团酸性强弱的不同，阳离子交 换树脂分为： Ⅰ：强酸性阳离子交换树脂：含-SO3H活泼基 团。
固 态
三﹑分离方法的发展趋势
1.经典分离富集技术在理论和实践上不断完善﹑发展。 如：沉淀分离﹑溶剂萃取﹑离子交换分离等在研究合成 新型分离试剂、功能分离试剂方面有不断创新，扩展了 经典分离方法的应用范围。 2.色谱——当今研究最活跃，发展最快的分离技术 现代色谱分析将组分的浓缩﹑分离﹑连续定性定量 测定结合起来，成为复杂体系中组分﹑价态﹑化学性质 相近的元素或化合物分离﹑分析的一种重要的分析技术。 自上世纪50年代开发的气相色谱，60年代发展的色 谱-质谱联用技术，70年代崛起的高效液相色谱﹑80年 代初出现的超临界流体色谱和毛细管电泳﹑毛细管电色 谱等，使色谱领域成为分析化学中发展最快，应用最广 的领域之一。
Ⅲ：中等酸度阳离子交换树脂：含-PO3H活泼基
团，应用不多。
②阴离子交换树脂——其功能团为碱性基团，
骨架均为苯乙烯—二乙烯苯的共聚物，聚苯乙烯。 Ⅰ：强碱性阴离子交换树脂：含季胺基R-N(CH3)3 ＋ Cl－， 其中Cl－可被其它阴离子所交换，在酸、碱和中和溶液 中均能使 用。 Ⅱ：弱碱性阴离子交换树脂：含伯胺基R-NH2、 仲胺基R-NH(CH3)及叔胺基R-N(CH3)2活性基团，在 水中溶涨后以OH－ 阴离子的形式存在：
选矿学3浮选 习题及答案
浮选习题一、名词解释1.浮选；2.正浮选；3.反浮选；4.泡沫浮选；5.润湿；6.三相润湿周边；7.润湿接触角；8.润湿阻滞；9.水化作用；10.疏水矿物表面；11.亲水矿物表面；12.疏水性矿物；13.粘附功；14.定位离子；15.配衡离子；16.总电位；17.斯特恩电位；18.动电位；19.零电点；20.等电点；21.正吸附；22.负吸附；23.物理吸附；24.特性吸附；25.半胶束吸附；26.捕收剂；27.起泡剂；28.三相泡沫；29.两相泡沫；30.抑制作用；31.活化作用；32.气泡矿化；33.矿化气泡；34.浮选动力学；35.浮选速度常数；36.接触时间；37.诱导时间；38.接触曲线；39.充气量；40.矿浆通过能力；41.充气均匀度；42.浮选段数；43.浮选循环；44.浮选流程；45.二次富集作用；46.精选作业；47.扫选作业；48.粗选作业； 49.半胶束吸附；二、填空题：1、矿物表面电性的起源主要有 、 、 、 四种类型。
2、斯特恩电位是 和 之间的电位差。
3、在浮选研究中，常用 、 和 三种方法测定矿物的电动电位。
4、在浮选中，药剂在颗粒表面的吸附按吸附物的形态可分为 、 —、 和 四种类型，按照吸附作用方式和性质可分为 、 、 。
5、浮选过程可分为四个阶段，分别为接触阶段、 、 和 。
6、浮选药剂按用途可分为 、 —和调整剂，调整剂可分为 、— 、 、 四种。
7、机械搅拌式浮选机分 和 两类。
8、浮选时，按照药剂的作用和机理，药剂一般按照 →活化剂或抑制剂 → → 的顺序加药。
三、选择题：1、当矿物表面具有较强的共价键时，矿物的天然可浮性就（ ）。
A 、良好B 、 中等C 、差D 、未知2、下列矿物具有良好的天然可浮性是（ ）A 、石蜡B 、 石英C 、萤石D 、方解石3、下列说法正确的是（ ）A 、接触角θ值越大，矿物可浮性越差；B 、接触角θ值越大，矿物可浮性越好；C 、1-θcos 值越大，矿物可浮性越差；D 、θcos 值越大，矿物可浮性越好； 4、SA swE E -的值（ ）时，矿物表面发生水化作用，则矿物表面易被水润湿。
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(5) 吸附溶质的量在未达到平衡前，一般随温度的升高而 增加。
2、疏基棉纤维
疏基棉纤维是将巯基联结在棉花的大分子链上而制 成的，其制备方法有液相法和气相法两种，
液相法就是将棉花纤维浸泡在巯基酸(硫代乙醇酸)溶液中， 避光加热反应即可生成巯基棉；
第7章、吸附、离子交换法、膜 分离法、泡沫浮选分离法-2
几种吸附剂的性能：
1、活性炭 活性炭是非极性吸附剂，在水溶液中吸附力最强，在有机溶剂中
吸附力较弱。它表面积大，吸附力强，分离效果好，来源容易， 价格便宜，但是由于生产原料和制备方法的不同，其吸附力也不 同，另外其色黑质轻，易造成环境污染。
分为三种基本类型：微孔膜、均相膜和电荷结构膜。最近高分子 富集膜和中空纤维膜发展迅速。
1。微孔膜 微孔膜是一种具有一定孔径(10毫微米～50微米)的多孔固体膜。
微孔膜可由多种材料制成，如金属氧化物、石墨、金属和各种聚 合物等。最简单的膜是由二氧化硅或氧化铝烧结制成的多孔陶瓷。 最广泛的商品微孔膜是由纤维素聚合物通过相转换过程制备的。 此外，还有对局部结晶的均相聚合物薄膜进行处理和拉伸法和径 迹——蚀刻法。微孔膜主要用于微过滤(微滤)。
因聚四氟乙烯是疏水性的，不能直接应用于水溶液。 因此。在过滤前需先用与水相溶的液体(如甲醇)润 湿，然后才能进行水溶液的过滤。
型号
FS FA FM FG
Fluoropore有如下四种规格
平均孔径 (µm)
3.0 1.0 0.5 0.2
流速
水(毫升/
空气(升/
分· 厘米 2) 分· 厘米 2)
活性炭主要有粉末活性炭、颗粒状活性炭和锦纶一活性炭。 粉末活性炭表面积最大，吸附力量强： 锦纶一活性炭是以锦纶为粘合剂。将粉末状活性炭制成颗粒。 其表面积界于粉末活性炭和颗粒活性炭之间，其吸附能力比粉 末活性炭和颗粒活性炭弱，但在使用锦纶活性炭分离酸性氨基 酸和碱性氨基酸时效果良好。
活性炭作为吸附剂有以下几个特点：
于大孔网状聚合物吸附剂，它们已在微生物制药生 产上得到广泛应用，如四环索、土霉索、红霉紊、 赤霉索、维生索B12等的提取和精制。 4、氨基纤维素 氨基纤维素主要用于无机阴离子的富集。
5、聚丙烯酰胺污一羧酸螯合纤维素(黄原脂棉) 聚丙烯酰胺污一羧酸螯舍纤维索是富集ppt级痕量元
素的好方法。
§2. 离子交换法（离子交换树脂法）
气相法是将疏基酸的蒸汽与棉花纤维接触反应而生成疏基 棉。
疏基棉纤维是一种固体吸附剂，吸附性能取决于棉 花纤维比表面上的疏基数量。疏基棉纤维素主要用 于无机阳离子的富集，对于金属离子的吸附能力与 吸附酸度、金属离子溶液通过疏基棉纤维的速度、 元素的性质等有关。
3、大孔网状聚合物吸附剂 聚苯乙烯、聚丙烯酸醣、聚亚砜、聚丙烯酰胺均属
品、冶金、环保、原子能、生物学、医学、和医药工业中， 用于热学上和化学上不稳定的化学品的制备 用膜法生产饮用水。费用较低。 在工业污水处理、有价值的产品的回收等方面。膜法都具 有许多优点。
膜法分离纯化技术包括：
微孔滤膜 超滤膜 反渗透膜 离子交换膜 液态膜 生物膜 其它膜分离方法。
膜分离方法与常用的分离技术例如蒸馏、结晶、溶 剂萃取等方法相比，具有以下的优点：
不发生相的变化 耗能量低 操作方便 设备简单 效率较高 比较经济 可在常温下进行
因此适用于对温度敏感的溶液。
通常使用的分离方法及其最适应用范围列于表1。
表1 各种分离方法的适用范围
从表1可看出： 能分离离子范围的方法有反渗透、渗析、电渗析、离子交换、 压渗析、蒸馏、结晶、吸附、萃取等方法。 能分离大分子范围的方法有超滤、凝胶色层谱、电泳、超离心 机等方法。 一般过滤、微滤、超滤、反渗透都是过滤，它们适合的分子大 小范围(孔径范围)是不同的。实际上微滤、超滤和反渗透三种 是膜分离中常用的技术。
聚四氟乙烯与聚偏氟乙烯制成的微过滤膜，在美国、 德国和日本等国均巳有商品生产。美国Millipore公 司的Fluoropore系列与Mitmitex系列。 Fluoropore系列的膜是由聚四氟乙烯制成。粘合 于高密度的聚乙烯上。能耐所有的有机溶剂、光刻 胶、酸、碱或其它化学物质。
不适用于80℃以上的芳烃，可经受蒸气灭菌。这种 膜能滤去大于其孔径的游离小颗粒。
别是1965年世界上第一张具有实用价值的反渗透膜出现 之后。膜技术受到了很多技术领域的热切关注，得到迅速 的发展，很快就形成了膜科学。
固态膜中除了深层过滤介质的多孔陶瓷、石墨、金 属等外，都为高分子膜。
§2. 合成膜的结构、性质和应用： 膜是物质分离过程中最核心的部分。根据膜的结构。半透膜可以
(1) 对极性基团多的化合物的吸附力大于极性基团少的化 合物。如活性炭对酸性和碱性氨基酸的吸附力大于中性氨 基酸，对羟基脯氨酸的暇附力大于脯氨酸；
(2) 对芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化台物； (3) 对分子量大的化合物的吸附吸附力，对肽的吸附力大 于对氨基酸的吸附力：
在选择方法时。主要考虑以下几个因素，混合物中组分的性质， 被处理溶液的体积，要求的分离程度。特别在大规模的工业应用 中，还应考虑作业的费用。
在大多数情况下，膜分离比其它分离技术更有利。
膜又分为合成膜和液膜。合成膜也称固态膜。
固态膜经过：
(1)五十年代初期的阴、阳离子交换膜； (2)六十年代初期的一、二价阴、阳子交换膜； (3)六十年代中、末期的反渗透膜和超滤醋酸纤维膜，特
用离子交换树脂作吸附剂，将溶液中的欲测 物靠厍仑力吸附在树脂上，然后用适当的洗 脱剂将吸附物从树脂上洗脱下来，达到分离 纯化富集的目的。
第二节 膜分离法 §1. 简介： 膜法分离是近三十年发展起来的一种新型分离纯化技术。 目前膜法已是一种分离多种物质的高效经济的工具。 用膜法可以不破坏化合物的组分和化学性质。在化工、食