[科普中国]-浮选分离法

概述

浮选分离是利用气泡的作用，使溶液中有表面活性的成分或能与表面活性剂结合的非表面活性成分聚集在气一液界面与母液分离的方法。这种技术用于分析化学仅20多年。由于它具有装置简单、分离快速，能处理大量试样等优点，因此受到普遍的重视。国外已成功地用于工业废水的净化，海水中痕量元素的提取，贵重试剂、金属的回收，高纯材料以及环保试样中痕量元素的预富集等。2

机理浮选分离法的机理比较复杂，在含有待分离的离子或分子的水溶液中加入表而活性剂。通气鼓泡，一般认为气泡的气-液界面上存在定向排列的表而活性剂，表面活性剂非极性的一端向着气相，极性的一端向着水相。极性一端通过物理作用(如静电引力)或化学作用(如配位反应)与溶液中被分离的离子形成配离子或沉淀结合，然后被气泡带到液面，形成泡沫层。3从而达到富集和分离的目的。

分类离子浮选法在含有待分离的金属离子溶液中，加入适当的络合剂，调至一定酸度，使之形成稳定的络离子，再加入与络离子带相反电荷的表面活性剂，使其形成离子缔合物。通入气泡后，它被吸附在气泡表面而上浮至溶液表面，微量被分离物就被浓集于液面上泡沫层中，将其与母液分开后便可达到分离的目的。

沉淀浮选法用少量无机沉淀剂(或有机沉淀剂或控制pH值的方法)将欲分离离子发生沉淀、共沉淀或形成胶体，然后加入与沉淀或胶粒带相反电荷的表面活性剂，使其亲水基团定向于沉淀表面而增加沉淀的疏水性，通入气泡后，沉淀黏附在气泡表面浮升至液面而与母液分离，称为沉淀浮选分离。沉淀浮选分离法简便快速，特别适用于从大体积极稀溶液中富集痕量元素。

溶剂浮选法在一定条件下，金属离子与某些有机配位剂形成疏水性的沉淀，通气鼓泡，可浮升于液面上。有些可溶于上层有机溶剂中形成真溶液，有些则因不溶而形成第三相。弃去水相。分出有机相或第三相，待测物就被分离富集，称为溶剂浮选法。又因这一方法兼有离子浮选和三相萃取的性质。故又称萃取浮选。

装置和操作浮选分离法的装置非常简单，如图1所示。图中(a)用于离子浮选；(b)、(c)用于沉淀浮选；(d)用于溶剂浮选。

在进行浮选时，一般通过微孔玻璃砂芯或塑料筛板送入氮气或空气等气体，使其产生气泡流，含有待测组分的疏水性物质被吸附在气/液界面上，随着气泡的上升，浮至溶液表面形成稳定的浮渣(沉淀+泡沫)或泡沫层，从而分离出来。离子浮选时，如图1(a)所示，将泡沫层捕集在盛有消泡剂的接收器中，常用的消泡剂有乙醇、正丁醇等。沉淀浮选时，如图1(c)所示，用浮渣采取器或玻璃刮勺等捕集。当浮渣或沉淀通不过微孔筛板时，如图1(b)所示，也可通过浮选池下端的出口将母液排放掉。溶剂浮选时，由于待测物质被气泡带入与水溶液不相混溶的有机溶剂中，静置分层后，或溶于有机溶剂中形成真溶液或不溶而形成第三相，如图1(d)所示，把下部的水相放掉或弃去水相后再把第三相放出即可。

特点与应用特点浮选分离法富集速度快，比沉淀或共沉淀分离快得多，富集倍数大，操作简便。另外，浮选分离法所需设备比较简单，可以连续进行，一般在常温下可以进行操作。因此适用于热敏性和化学不稳定性物质的分离。另一个优点就是对低浓度组分的分离特别有效，因此特别适用于溶液中低浓度组分的分离回收。这一点具有实际意义，因为很多有价值的物质常常以很低的浓度存在，而在低浓度下，其他分离效果往往较差。 4

应用浮选分离法最早用于矿物的浮选，现在还广泛用于许多不溶性物质和可溶性物质的分离。沉淀气浮分离法已成功地用于给水净化和工业规模的废水处理等。离子气浮分离法和溶剂气浮分离法目前在分析化学上应用较多，如用于环境监测中富集。4