1、泡沫分離技術(shù)的應(yīng)用和展望鄭耀洋摘要 泡沫分離法以其能耗低、投資小尤其適用于濃度較低情況下的分離等優(yōu)點在生物工程的產(chǎn)物分離中有相對于別的技術(shù)獨特的優(yōu)勢。論文介紹了泡沫分離技術(shù)及特點綜述了雙水相體系在各方面的應(yīng)用，展望了泡沫分離技術(shù)的應(yīng)用前景關(guān)鍵詞泡沫分離 泡沫浮選 純化 廢水處理泡沫分離技術(shù)是一種基于溶液中溶質(zhì)（或顆粒）間表面活性的差異進行分離的一種方法。與傳統(tǒng)的固液分離技術(shù)（離心和膜過濾）相比，泡沫分離具有操作簡單、耗能低、尤其適用于較低濃度情況下分離等優(yōu)點，受到人們的重視。泡沫分離在20世紀初就已廣泛應(yīng)用于礦冶工業(yè)，稱之為泡沫浮選，而當時分離的對象主要是含金屬的顆粒。但針對離子、分子、膠體及

2、沉淀的泡沫分離則是近三十年來發(fā)展起來的技術(shù)。目前泡沫分離被廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護、生物工程、冶金工業(yè)及醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域。1 泡沫分離技術(shù)泡沫分離技術(shù)是利用表面活性劑在氣一液界面的性質(zhì)來進行溶質(zhì)分離的。表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)由親水基和親油基(或疏水基)兩部分組成, 當它們?nèi)苋怂泻蠹丛谒芤罕砻婢奂? 親水基留在水中,親油基伸向氣相, 如果溶液中含有氣泡則表面活性劑就會吸附在氣泡表面上, 并隨之上浮, 這樣就使表面活性劑聚集在水面上, 將氣泡與水分離, 即實現(xiàn)了脫除水中的表面活性劑。如要除去非表面活性組分, 可通過加人適當?shù)谋砻婊钚詣? 以把這類組分吸附到氣泡表面上。吸附作用可以通過形成整合、靜電吸引或

3、分子間力等來產(chǎn)生作為分離對象的某溶質(zhì), 可以是表面活性物質(zhì)和洗滌劑, 也可以是能與表面活性物質(zhì)相結(jié)合的任何溶質(zhì), 例如礦石顆粒、沉淀顆粒、陰離子、陽離子、染料、蛋白質(zhì)、酶、病毒、細菌或某些有機物質(zhì)。在間歇塔式設(shè)備內(nèi)部鼓泡時, 該溶質(zhì)可被選擇性地吸附在自下而上的氣泡表面, 并在溶液主體上方形成泡沫層, 將排出的泡沫消泡, 可獲得泡沫液(溶質(zhì)的富集回收) ；在連續(xù)操作時, 液體從塔底排出, 可以直接排放, 也可以作為精制后的產(chǎn)品液。2 泡沫分離技術(shù)的應(yīng)用2.1泡沫分離技術(shù)在環(huán)境保護中的應(yīng)用泡沫分離技術(shù)作為一種根據(jù)表面吸附原理而形成的新型分離技術(shù)具有設(shè)備簡單、成本能耗低和無污染的特點而被廣泛應(yīng)用于廢

4、水處理中。泡沫分離技術(shù)在廢水處理方面應(yīng)用最為廣泛的應(yīng)該是表面活性劑廢水的處理。王毅等對泡沫分離-Fenton氧化工藝處理表面活性劑廢水進行了研究實驗表明,采用泡沫分離-Fenton氧化工藝可將廢水中SDBS和Brij30分別降至2 mg/L和5 mg/L以下。泡沫分離技術(shù)還可以用來處理含其他物質(zhì)的廢水如含蛋白類廢水。以馬鈴薯淀粉廢水的處理為例。馬鈴薯淀粉廢水屬高濃度有機污染廢水, 因其含有大量的淀粉和蛋白質(zhì)以及少量還原性糖和脂肪等, 導(dǎo)致化學(xué)需氧量(COD)、生物需氧量( BOD)及懸浮固體(SS)含量都很高.這種廢水若未經(jīng)處理直接排入環(huán)境中, 會造成嚴重污染。杜新貞等將混凝沉淀、吸附與泡沫分

5、離工藝結(jié)合，研究了利用泡沫分離處理馬鈴薯淀粉廢水的方法。結(jié)果表明, 采用該法處理后淀粉廢水的總COD 去除率達到80.1%, 方法操作簡單, 處理效果較好。2.2泡沫分離技術(shù)在生物工程中的應(yīng)用在生物工程方面近些年來泡沫分離技術(shù)研究重點應(yīng)用于生物分離過程特別是蛋白質(zhì)的提取方面。目前國內(nèi)關(guān)于單一蛋白質(zhì)體系, 清華大學(xué)、華東理工大學(xué)等也進行了泡沫分離過程影響因素的研究并建立了分離過程的傳質(zhì)模型。但在工業(yè)化生產(chǎn)中泡沫分離技術(shù)的應(yīng)用體系大多是蛋白質(zhì)的多元體系, 因此有必要將泡沫分離技術(shù)在研究單一體系的基礎(chǔ)上進一步擴展到多元體系, 盡快將泡沫分離運用于工業(yè)化生產(chǎn)。另一方面泡沫分離技術(shù)還可應(yīng)用于對中藥有效成

6、分如人參皂苷的分離。溶液中含有表面活性成份是泡沫分離的必要條件之一，而中草藥中的皂苷、蛋白質(zhì)、樹膠以及其它高分子化合物具有表面活性劑的特性，能夠在強烈攪拌或沸騰時產(chǎn)生穩(wěn)定的泡沫，而且泡沫反應(yīng)是皂苷類有效成份定性分析的常用方法因此中藥水提液具備了泡沫分離的必要條件3 泡沫分離技術(shù)前景8 0 年代以來, 大量新型表面活性劑不斷被開發(fā)并推向市場, 人們對表面行為的認識逐漸拓寬,物質(zhì)表面性質(zhì)的差異漸漸又被人們應(yīng)用在分離過程中。礦物浮選的范圍逐漸擴大, 新工藝不斷出現(xiàn),適用泡沫分離的物質(zhì)越來越多, 泡沫分離法以其能耗低、投資小尤其適用于濃度較低情況下的分離等優(yōu)點, 再次開始被越來越多的人關(guān)注。但泡沫分離

7、法也有一定的局限性: 對高濃度的溶液分離效率較低； 當用于回收非表面活性劑時, 需加入高分子的表面活性劑, 消耗量大, 同時伴隨著二次回收的問題； 在實際操作中,塔內(nèi)的返混現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生,影響分離效果；對泡沫本身的結(jié)構(gòu)研究較少,泡沫的許多性質(zhì)還不清楚;而且由于構(gòu)成泡沫的表面活性劑含量極低,通常的分析儀器無法直接測量, 且泡沫又是一種不穩(wěn)定體系, 使測量的難度加大。但隨著分析技術(shù)的提高, 泡沫分離技術(shù)必將在稀溶液的分離、有價物質(zhì)的回收方面有著更加廣泛的應(yīng)用。參考文獻1 劉國詮等.生物工程下游技術(shù),2003.北京：化學(xué)工業(yè)出版社2 汪德進.泡沫分離技術(shù)及其模型的研究進展.安慶師范學(xué)院學(xué)報(3)：44

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