分離科學(xué)-浮選法課件

浮選分離離子、分子、膠體、固體顆粒、懸浮微粒等物質(zhì)因其表面活性不同，可被吸附或粘附在從溶液中升起的泡沫表面上，從而與母液分離的方法稱為浮選分離。本身沒有表面活性的物質(zhì)，經(jīng)加入表面活性劑后可變成有表面活性的物質(zhì)，也可用此法進行分離。發(fā)展歷史

20世紀(jì)初，浮選分離用于選礦。

1932年，Tallmud和Pochil用該法精制蔗糖，首次引入到化學(xué)領(lǐng)域。石灰乳加到飽和蔗糖溶液中，慢慢通入空氣生成泡沫，大部分雜質(zhì)集中在泡沫里，容易除去。

1937年Langmuir等提出可用于離子的富集。

1959年南非學(xué)者Sebba較系統(tǒng)地提出離子浮選技術(shù)。

80年代我國開始大量進行相關(guān)研究。特點裝置簡單，處理量大，可自動化、連續(xù)化操作。已用于Ag,As,Au,Be,Bi,Cd,Co,Cu,Cr,F,Fe,Hf,Hg,In,Ir,Mn,Mo,Ni,Os,P,Pb,Pd,Pt,Rh,Ru,Sc,Se,Sn,Te,Ti,U,V,Zn,Zr等34種元素的分離富集。適合于海水、河水、飲用水、巖石、礦石、金屬和環(huán)境樣品中微量元素的分離富集。富集系數(shù)通常可達104。泡沫浮選是獨特的液固氣三相分離方法。分離與物質(zhì)的密度無關(guān),主要取決于其表面性質(zhì)的差異，其本質(zhì)是表面的極性和不飽和鍵的性質(zhì)。這些性質(zhì)決定于組成物料顆粒元素的性質(zhì)以及物料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。浮選過程經(jīng)歷顆粒與氣泡相互接近和接觸,顆粒與氣泡之間的水化膜變薄和破裂,以及顆?？朔嗣撀淞Φ挠绊懜街跉馀萆先齻€階段。親水性物料表面易被水潤濕,自然可浮性差;疏水性物料表面難被水潤濕,自然可浮性好。分為離子浮選、沉淀浮選和溶劑浮選三大類（1）離子浮選待分離離子(或配離子)溶液，加入帶相反電荷的表面活性劑，形成疏水性離子締合物。通入氣泡流，疏水性離子締合物吸附在氣泡表面上浮至溶液表面，與母液分離。影響無機離子浮選效率的主要因素包括：溶液pH表面活性劑離子強度絡(luò)合劑氣泡大小溶液pH：影響離子、表面活性劑的存在形式十二烷基硫酸鈉S=C表面活性劑:C金屬離子pH8.5-11主要以Zn(OH)2存在時，即使SDS濃度很低浮選效率仍高；pH>10，形成Zn(OH)3-、Zn(OH)42-，降低與SDS的作用，捕集率下降；pH<3，SDS質(zhì)子化，捕集率下降；表面活性劑：非極性鏈長增加，吸附增強，分離效果變好，太長則泡沫穩(wěn)定性好，浮選平衡時間增長，速度慢；鏈長太短不穩(wěn)定，14-18C為宜。絡(luò)合劑：利用絡(luò)合作用不同進行選擇性浮選分離

V(V),U(VI)與CO32-作用不同，其中U(VI)與CO32-生成[UO2(CO3)3]4-絡(luò)離子被浮選；在0.5mol/L的HCl溶液中，Hg以HgCl42-的形式存在，F(xiàn)e3+仍然以正離子形式存在，使用季銨鹽型表面活性劑可浮選分離出Hg應(yīng)用：HCl溶液中金屬的浮選

Ga3+,In3+,Tl+,Tl3+,Cr3+,Mn2+,Fe3+,Co2+,Ni2+,Cu2+,Zn2+,Cd2+,Hg2+,Sn4+,Pb2+,Sb3+,Bi3+,Al3+,Tl4+,Zr4+等20個離子的浮選分離，采用十六烷基吡啶（CPC，2-410-3mol/L），其中Zn2+,Sb3+,Bi3+分別在1.2，0.75，0.4mol/LHCl介質(zhì)中被完全分離。不形成或僅形成不穩(wěn)定氯絡(luò)陰離子的Ni2+,Co2+,Mn2+,Tl4+,Zr4+等不被浮選，控制適當(dāng)條件可以分離。HCl-HNO3溶液中金屬的浮選

以CPC為表面活性劑，對31種進行了浮選，貴金屬元素的浮選率和選擇性優(yōu)于HCl體系。有機試劑溶液中金屬的浮選偶氮胂III、二苯卡巴肼、丁基黃原酸鉀、對氨基苯磺酸胺、鄰二氮菲等，作為配位劑與某些金屬離子形成可溶的帶電絡(luò)合物，加入適當(dāng)表面活性劑，可以浮選分離例：天然水中痕量銅的富集分離操作程序：在盛有300mL水的燒杯中加入Cu的標(biāo)準(zhǔn)溶液，2mL110-2mol/L鄰二氮菲溶液，調(diào)pH2.5-3，放置10分鐘，加入1mL110-2mol/L十二烷基硫酸鈉溶液，倒入浮選池中，以45mL/min的速度通N2浮選，將泡沫導(dǎo)入已盛有2mL異丙醇的小燒杯中，收集泡沫10分鐘，所得泡沫倒入25mL比色管中，加1mLHNO3

，以水稀釋至刻度，以AAS測定Cu，可用于天然水中g(shù)/L級Cu的測定。（2）沉淀浮選向含有待分離離子的溶液中，加入沉淀劑(無機或有機沉淀劑)生成沉淀，再加入表面活性劑并通入氮氣或空氣，使表面活性劑與沉淀一起被氣泡帶至液面，與母液分離。與經(jīng)典過濾或離心沉淀法相比，簡便快速，特別適合于大體積極稀溶液。影響沉淀浮選效率的主要因素包括：捕集沉淀劑溶液pH表面活性劑離子強度和中性鹽捕集沉淀劑：為了成功浮選，多采用比氣泡直徑大得多的大分子絮凝劑捕集沉淀劑，可使微小氣泡容易進入沉淀劑的孔隙及附著在氣-液表面。常用的捕集沉淀劑類型化合物無機化合物Fe(OH)3,Al(OH)3,Cr(OH)3,Ti(OH)4,Zr(OH)4,Mg(OH)2,Sn(OH)4,Bi(OH)3,In(OH)3,Fe(OH)2,Co(OH)2,Ni(OH)2,Cu(OH)2,Zn(OH)2,Sb(OH)3,Th(OH)2,CdS,PbS有機化合物巰萘劑，雙硫腙，對二甲氨基苯叉繞丹寧，1-亞硝基-2-萘酚，2-巰基苯并噻唑，2-巰基苯并咪唑，-安息香肟溶液pH：沉淀的表面電荷隨pH變化Fe(OH)3pH<9.6時帶正電荷,pH>9.6時吸附OH-帶負電荷,因此需用不同的表面活性劑6810121420608010040回收率%pH油酸鈉氯化十四烷基芐基二甲胺離子強度和中性鹽帶有與表面活性劑相同電荷離子的存在，抑制沉淀浮選。如十二烷基硫酸鈉浮選鋁礬土?xí)r，NaCl有抑制作用，改用NaSO4抑制作用更強。這是因為Cl-、SO42-與SDS競爭吸附帶正電的鋁礬土微粒，浮選效果下降。中性鹽存在，降低CMC，形成膠束，降低浮選率。例：共沉淀法浮選富集鉈用Fe(OH)3做載體，油酸鈉作為起泡劑，pH5.5-9，富集水中的鉈。當(dāng)水樣300mL時，加入Fe3+10-25mg,油酸鈉20mg以上，含10-60ng/mL的Tl溶液通氣浮選2min的富集效率可達96±2.5%。（3）溶劑浮選水溶液上覆蓋一層與水不相混溶的有機溶劑，當(dāng)采取某種方式使水中產(chǎn)生大量微小氣泡后，已顯表面活性的待分離組分就會被吸附和粘附在這些正在上升的氣泡表面，溶入有機相或懸浮于兩相界面形成第三相，從而達到分離溶液中某種組分的目的。又稱為萃取浮選。例：溶劑浮選分離富集痕量金

結(jié)晶紫可以在酸性介質(zhì)中與AuCl4-形成疏水締合物，通N2時被帶至液面與母液分離，同時直接溶于母液上部的甲苯中，顯色測定。