最新8-泡沫分离法解析课件PPT.ppt

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1、8-泡沫分离法解析一、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，可分鼓泡分馏和溶媒浮选。鼓泡分馏是从塔设备底部通气鼓泡，表面活性物质被气泡富集并上升至塔顶，和液相主体分离，使溶质得到浓缩，液相主体被净化；溶媒浮选是在溶液顶部置有一种与其互不相溶的溶剂，用它来萃取或富集由塔底鼓出的气泡所吸附的表面活性物质。泡沫分离按分离对象是溶液还是含有固体离子的悬浮液、胶体溶液而分成泡沫分馏（FoamFractionation)，和泡沫浮选(FoamFlotation)。三泡沫的形成与性质(1)泡沫的形成和组成部分泡沫是由被极

2、薄的液膜所隔开的许多气泡所组成的。当气体在含活性剂的水溶液中发泡时，首先在液体内部形成被包裹的气泡。在此瞬时，溶液中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，该气泡会借浮力上升冲击溶液表面的单分子膜。在某种情况下，气泡也可从表面跳出。此时，在该气泡表面的水膜外层上，形成与上述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，更多的集合体集聚在一起形成泡沫。形成泡沫的气泡集合体包括两个部分，一是泡，两个

3、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，或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，小气泡变小，以至消失。泡沫的稳定性一般与溶质的化学性质和浓度，系统温度和泡沫单体大小、压力、溶液pH值有关。表面活性剂的浓度愈是接近临界浓度，气泡愈小，气泡的寿命愈长。(b)o一表面活性剂分子o亲水基一亲油基图14．4气泡的

4、形成过程(a)气体在液相内形成的被包裹气泡；(b)单分子膜：(c)双分子层气泡体四、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，主要设备为泡沫塔和破沫器。泡沫分离流程可分为间歇式、连续式两类。A．间歇式泡沫分离过程气体从塔底连续鼓入，形成的泡沫液从塔顶连续排除，原料液因不断形成泡沫而减少，可在塔的下部适当补充表面活性剂，以弥补其在分离过程中的减少。间歇式操作可用于溶液的净化和有用组分的回收，见图14

5、．7。B．连续式泡沫分离过程这种过程料液和表面活性剂连续加入塔内，泡沫液和残液连续从塔内排出。按照原料液引入塔的位置不同，可将连续泡沫分离过程分为浓缩塔、提取塔和复合塔。在浓缩塔中，含表面活性剂的料液连续加入塔中的鼓泡区，在塔顶设置回流，将凝集的泡沫液部分引回塔顶，以提高泡沫液的浓度即塔顶产品浓度，故像精馏塔中的精馏段。除了外回流外，上升泡沫中气泡聚集所形成的内回流同样具有提高塔顶产品浓度的作用。但对残液的去污效果不好。在提取塔中，料液从泡沫塔顶加入，这样的操作可以达到很高的去污系数。在复合塔中，料液和部分表面活性剂由泡沫段中部加入，

6、塔顶也采用部分回流，故相当于复合塔。五、影响泡沫分离的因素A．待分离物质的种类待分离物质可能含一种，也可能含几种溶质：①待分离物质是一种溶剂和一种表面活性物质的二元体系，则可应用Gibbs吸附公式计算表面过剩量和分配系数；②待分离物质是非表面活性物质，如金属离子，则可用两种方法分离，一是加入表面活性剂，使其与待分离离子一起被气泡带到液面予以分离，·另一种方法是把溶液调节至适当的pH值，使待分离物质形成沉淀，并与表面活性剂一起被气泡带到泡沫层而分离。一般希望采用有机沉淀剂，因为它的选择性好，易于过滤。B．溶液的pH值溶液的pH值对分离效

7、果有很大的影响。对于天然表面活性物质，如蛋白质在泡沫分离时，在等电点时效率最高，因为此时表面张力—浓度曲线的斜率最大；对于非表面活性物质，如金属离子，可控制在某pH值下使表面过剩量和溶液浓度的比值最大，这样可从离子混合物中分离个别离子。C表面活性剂浓度表面活性剂的浓度不宜超过临界胶束浓度，但也不能太低，使泡沫层不稳定，太高则使分离效率下降。D．温度首先温度应达到表面活性剂的起泡温度，保持泡沫的稳定性，其次根据吸附平衡的类型来选择温度的高低。也可通过变温泡沫分馏，把不同的表面活性物质分开。E．气流速度气流速度上升，泡沫形成速度上升，则单

8、位时间的去除率也上升，但泡沫中间歇液的含量也上升，因而降低了塔顶泡沫液的浓度。如果气速过大，则泡沫中气液分离形成乳化气体，对操作不利。F．离子强度很多泡沫分离体系对离子强度很敏感，离子强度增加，效率很快下降，这是由相同电