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1、为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益10.4 10.4 泡沫吸附分离泡沫吸附分离 目的及要求：目的及要求：（1 1）了解泡沫吸附分离法的分类及其特点；）了解泡沫吸附分离法的分类及其特点；（2 2）了解表面活性剂的结构特点及其在泡沫吸附分）了解表面活性剂的结构特点及其在泡沫吸附分离中的作用；离中的作用；（4 4）了解泡沫分离的影响因素。）了解泡沫分离的影响因素。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益习惯上：显著降低表面张力化合物。习惯上：显
2、著降低表面张力化合物。一、表面活性剂一、表面活性剂概念：概念：从广义上讲：能使体系表面张力降低的溶质；从广义上讲：能使体系表面张力降低的溶质；表面活性剂是一表面活性剂是一类具有双亲性结类具有双亲性结构的有机化合物构的有机化合物为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益1970年年 世界表面活性剂产量世界表面活性剂产量 320万吨万吨1996年年 世界表面活性剂产量世界表面活性剂产量 1000多万吨多万吨其中其中 50%用于纤维工业用于纤维工业 20%用于洗涤剂工业用于洗涤剂工业 其余其余 用于其它行业用于其它行业 应用特
3、点：应用特点：应用特点：应用特点：用量小，收效大。用量小，收效大。用量小，收效大。用量小，收效大。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 两性表面活性剂两性表面活性剂一、表面活性剂一、表面活性剂分类：分类：离子型表面活性剂离子型表面活性剂 非离子型非离子型 特种表面活性剂特种表面活性剂阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂阴离子表
4、面活性剂:肥皂肥皂 溶于水后，起表面活性作用的是阴离子。一般，阴离溶于水后，起表面活性作用的是阴离子。一般，阴离子表面活性剂水溶液显子表面活性剂水溶液显 中性或碱性中性或碱性。亲水基亲水基亲油基亲油基溶于水溶于水C17H35 COO-+Na+3NaOHCH2OHCH OHCH2OHCH2OOCC17H35CH OOCC17H35CH2OOCC17H35+3C17H35COONa缺点：不能在缺点：不能在硬水中使用硬水中使用为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 磺化油磺化油 含羟基和不饱和双键的油脂经含羟基和不饱和双键
5、的油脂经硫酸酯化后再中和的产品被习惯硫酸酯化后再中和的产品被习惯称为磺化油。称为磺化油。R-SO3-Na+阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂:为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 烷基苯磺酸钠烷基苯磺酸钠C12H25C6H5SO3NaLAS阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂:磷酸酯盐磷酸酯盐多用作防锈多用作防锈剂、抗静电剂、抗静电剂、乳化剂剂、乳化剂a a 烷基醚磷酸酯烷基醚磷酸酯b b 烷基磷酸酯烷基磷酸酯优点：对水要优点：对水要求不高，可在求不高，可在
6、硬水中应用。硬水中应用。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂溶于水后，起表面活性作用的是溶于水后，起表面活性作用的是阳离子阳离子，水溶液，水溶液显显 酸性酸性。NH3 R-NH2 R-NH-RRR-N-RR-N-R R R +X-R-N-CH3 CH3CH3柔软性好、抗静电、杀菌力强等柔软性好、抗静电、杀菌力强等为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益两性表面活性剂两性表面活性
7、剂两性表面活性剂两性表面活性剂a a 氨基酸型：氨基酸型：如：如：C12H25NHCH2CH2COO-Na+b b 甜菜碱型：甜菜碱型：CH3 CH3R N+CH2 COO-羧酸盐型羧酸盐型 磺酸盐型磺酸盐型为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益CHCH2 2OHOHCHCH2 2O OCHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2O OCHCH2 2O OCHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2R-OR-OH HR-OR-OCHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2O OCHCH2 2O OCHCH2 2CHCH2
8、2CHCH2 2O OCHCH2 2CHCH2 2O OCHCH2 2O OHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOH水水如聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂：如聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂：非离子表面活性剂非离子表面活性剂非离子表面活性剂非离子表面活性剂为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益氟碳表面活性剂：氟碳表面活性剂：特种表面活性剂特种表面活性剂特种表面活性剂特种表面活性剂CFFCFFCFFCFFCFFCFFCFF硅表面活性剂：硅表面活性剂：(CH3)3Si(O Si )4 CH2(C2H4O)nC
9、H3CH3CH3能降低水和其它有能降低水和其它有机溶剂的表面张力机溶剂的表面张力具有优良的热稳定具有优良的热稳定性和化学稳定性。性和化学稳定性。能极好地降低能极好地降低水的表面张力。水的表面张力。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益一、表面活性剂一、表面活性剂结构特点：结构特点：亲水基亲水基亲水基亲水基亲油基亲油基亲油基亲油基易溶于水，具有亲水易溶于水，具有亲水性质。如羧基、磺酸性质。如羧基、磺酸基、醚基和羟基等基、醚基和羟基等易溶于油，具有易溶于油，具有亲油性质。一般亲油性质。一般为长链烃基。为长链烃基。为了规范
10、事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益一、表面活性剂一、表面活性剂性质：性质：表面张力表面张力表面分子作用表面分子作用于于单位长度上单位长度上的收缩力的收缩力为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 a a极稀溶液极稀溶液 b b稀溶液稀溶液c cCMCCMCCMCCMC的溶液的溶液的溶液的溶液 d d 大于大于 CMCCMCCMCCMC的溶液的溶液的溶液的溶液一、表面活性剂一、表面活性剂 临界胶束浓度临界胶束浓度(CMC)性质：性质：为了规范事业单
11、位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益一、表面活性剂一、表面活性剂c=dG/dS 临界胶束浓度临界胶束浓度(CMC)性质：性质：为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益一、表面活性剂一、表面活性剂性质：性质：胶束增溶胶束增溶原因？原因？什么叫胶束什么叫胶束增溶？增溶？增溶量增溶量?为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益一、表面活性剂一、表面活性剂性质：性质：泡沫稳定性的影响因素泡
12、沫稳定性的影响因素1 1）组分的性质和浓度）组分的性质和浓度2 2）体系温度）体系温度 温度升高，稳定性下降温度升高，稳定性下降3 3）气泡大小）气泡大小 小气泡比大气泡稳定小气泡比大气泡稳定4 4）pH pH 为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益是以泡沫作为分离介质，利用各种类型的物质与泡沫表面的吸附相互作用，实现表面活性物质或能与表面活性剂相结合的物质从溶液主体（母液）中的分离。二、泡沫分离概述二、泡沫分离概述定义：定义：为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保
13、障用人单位和职工的合法权益 19151915年开始应用于矿物浮选；年开始应用于矿物浮选；2020世纪世纪5050年代发展了对离子、分子、胶体及沉淀的泡沫年代发展了对离子、分子、胶体及沉淀的泡沫 吸附分离，首先是从溶液中回收金属离子；吸附分离，首先是从溶液中回收金属离子；2020世纪世纪6060年代中期采用泡沫分离法处理洗涤剂工厂排放年代中期采用泡沫分离法处理洗涤剂工厂排放 的一级污水和二级污水；的一级污水和二级污水；2020世纪世纪7070年代进行了染料等有机物与废水泡沫分离的实年代进行了染料等有机物与废水泡沫分离的实验研究，验研究，19771977年开始有报道用阴离子表面活性剂泡沫分离年开始
14、有报道用阴离子表面活性剂泡沫分离DNADNA、蛋白质及液体卵磷脂等生物活性物质。、蛋白质及液体卵磷脂等生物活性物质。二、泡沫分离概述二、泡沫分离概述起源与发展：起源与发展：为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益二、泡沫分离概述二、泡沫分离概述分类：分类：为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益三、泡沫分离原理三、泡沫分离原理利用待分离物质本身具有表面活性(如表面活性剂)或能与表面活性剂通过化学的、物理的力结合在一起(如金属离子、有机化合物、蛋
15、白质和酶等)，在鼓泡塔中被吸附在气泡表面，得以富集，藉气泡上升带出溶剂主体，达到净化主体液、浓缩待分离物质的目的。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益三、泡沫分离原理三、泡沫分离原理分离决定作用：分离决定作用：组分在气液界面上吸附的选择性和程度。组分在气液界面上吸附的选择性和程度。分离的本质：分离的本质：各种物质在溶液中表面活性的差异各种物质在溶液中表面活性的差异 为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益三、泡沫分离原理三、泡沫分离原理必具
16、两个基必具两个基本条件？本条件？所分离的溶质必须能够在气-液界面上产生正吸附；富集质在分离过程中借助气泡与液相主体分离，并 在塔顶富集。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 对吸附物质的收集和脱除对吸附物质的收集和脱除-破沫塔破沫塔四、泡末分离的设备及流程四、泡末分离的设备及流程两个基本过程：两个基本过程：两个基本过程：两个基本过程：溶质吸附到气液界面上溶质吸附到气液界面上-泡沫塔；泡沫塔；评价泡沫分离程度的指标：评价泡沫分离程度的指标：评价泡沫分离程度的指标：评价泡沫分离程度的指标：分配因子分配因子：脱除率脱除率
17、：增浓比增浓比：体积比体积比：原料液中浓度原料液中浓度/残液中浓度残液中浓度吸附溶质在表面浓度吸附溶质在表面浓度/在主体溶液中平衡浓度在主体溶液中平衡浓度泡沫液中被吸附物质浓度泡沫液中被吸附物质浓度/主体溶液浓度主体溶液浓度原料液的体积原料液的体积/泡沫液的体积泡沫液的体积为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益四、泡末分离的设备及流程四、泡末分离的设备及流程间歇分离流程：间歇分离流程：间歇分离流程：间歇分离流程：为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工
18、的合法权益四、泡末分离的设备及流程四、泡末分离的设备及流程连续分离流程：连续分离流程：连续分离流程：连续分离流程：为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益五、泡末分离的优缺点优点：优点：能在很低浓度下有效地除去表面活性剂（能在很低浓度下有效地除去表面活性剂（ppmppm级）。级）。在加入表面活性剂后，可同样有效地除去很低浓度的在加入表面活性剂后，可同样有效地除去很低浓度的可捕集物。可捕集物。全塔充满稳定泡末时，可用回流方式增加单塔分离能全塔充满稳定泡末时，可用回流方式增加单塔分离能力。力。设备简单，操作方便，能耗低。设
19、备简单，操作方便，能耗低。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益五、泡末分离的优缺点缺点：缺点：(1)当溶液中表面活性物质的浓度在临界浓度以上时，泡当溶液中表面活性物质的浓度在临界浓度以上时，泡沫分离塔虽然获得稳定的泡沫层，但分离效率低；沫分离塔虽然获得稳定的泡沫层，但分离效率低；(2)在临界胶束浓度以下，在临界胶束浓度以下，难以维持稳定的泡沫层；难以维持稳定的泡沫层；(3)当用于去除富集质时，除去的总量和表面活性剂的用当用于去除富集质时，除去的总量和表面活性剂的用量往往呈化学计量关系，而后者都是高分子物质量往往呈化
20、学计量关系，而后者都是高分子物质,消耗量较大消耗量较大,也会产生回收问题；也会产生回收问题；(4)在泡沫分离设备的设计和操作中，塔中的返混严重影在泡沫分离设备的设计和操作中，塔中的返混严重影响分离的效率，尤其是泡沫层不稳定的系统，只能实测，难响分离的效率，尤其是泡沫层不稳定的系统，只能实测，难以预测。以预测。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益六、泡末分离的应用生物工程中的应用生物工程中的应用 大肠杆菌的分离大肠杆菌的分离 细胞的分离细胞的分离 例：用月桂酸、硬脂酰胺或辛胺作为表面活性剂，对初始例：用月桂酸、硬脂酰
21、胺或辛胺作为表面活性剂，对初始细胞浓度为细胞浓度为7.2107.2108 8cfu/cmcfu/cm3 3的大肠杆菌进行细胞分离，结果的大肠杆菌进行细胞分离，结果1min1min内能除去内能除去90%90%的细胞，用的细胞，用10min10min的时间能去除的时间能去除99%99%的细胞。此的细胞。此外，泡沫分离还可用于外，泡沫分离还可用于酵母细胞、小球藻、衣藻酵母细胞、小球藻、衣藻等的分离。等的分离。蛋白质体系的分离浓缩蛋白质体系的分离浓缩 到目前为止，用泡沫分离法获得的到目前为止，用泡沫分离法获得的蛋白质及酶蛋白质及酶有溶菌酶、有溶菌酶、白蛋白、促性腺激素、胃蛋白酶、凝乳酶、血红蛋白、过氧
22、化白蛋白、促性腺激素、胃蛋白酶、凝乳酶、血红蛋白、过氧化氢酶、卵磷脂、氢酶、卵磷脂、淀粉酶、纤维素酶、淀粉酶、纤维素酶、D D氨基酸氧化酶、苹氨基酸氧化酶、苹果酸脱氢酶等等。果酸脱氢酶等等。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益六、泡末分离的应用废水的净化废水的净化 利用泡沫吸附分离所处理的洗涤剂废水利用泡沫吸附分离所处理的洗涤剂废水LAS10mgLAS10mgl l、SOD100mgSOD100mgl l，含量都小于国家排放标准。，含量都小于国家排放标准。采用泡沫分离法能有效去除废水中的微量钴离子，以质采用泡沫分离
23、法能有效去除废水中的微量钴离子，以质量浓度为量浓度为10 mg10 mgL L的的SLSSLS做表面活性剂，做表面活性剂，pH pH 为为11110 0，气流，气流量为量为300 L300 Lh h，此时，钴离子去除率可达，此时，钴离子去除率可达97976161。以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)(CTAB)为捕收剂，为捕收剂，处理甲基橙染料废水，第处理甲基橙染料废水，第1 1次脱色富集比次脱色富集比为为1111110 0，脱色，脱色率率R R为为99995 5为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益展 望 随着现代工业的发展，泡沫分离技术在一种物质的分离往随着现代工业的发展，泡沫分离技术在一种物质的分离往往需要几种分离方法才能达到分离的要求，泡沫分离常常与往需要几种分离方法才能达到分离的要求，泡沫分离常常与萃取、沉降、生化等方法共同应用于化工、生化、食晶、医萃取、沉降、生化等方法共同应用于化工、生化、食晶、医药、污水处理等领域，用以达到更加广泛的使用领域。药、污水处理等领域，用以达到更加广泛的使用领域。