气浮分离法.ppt

5气浮分离法 气浮分离又称气泡吸附分离法 浮选分离或泡沫浮选分离 这是分离和富集痕量物质的一种有效方法 某些物质 如离子 分子 胶体 固体颗粒 悬浮微粒 因其表面活性不同 可被吸附或粘附在从溶液中升起的泡沫表面上 从而与母液分离 此即为浮选分离 本身没有表面活性的物质 经加入表面活性剂后可变为有活性的物质 亦可用浮选法分离 泡沫浮选是一种能处理大量试样的快速浓集分离方法 日常生活肥皂泡沫分离污秽物 在选矿 精制蔗糖 环境废水处理等方面分离 在分析上作为痕量元素的分离富集方法 特别适用于大量的极稀溶液 10 7 10 15mol L 的分离富集 对于共沉淀分离中不易过滤或离心分离的胶状 絮状沉淀 对于离子对溶剂萃取分离中经常遇到的分层费时 两液界面不清晰等难题 可改用适当的浮选分离解决 其特点 样品处理量大 0 5 2L 富集倍数大 100 10000 回收率高 90 以上 易于联用 成为超高灵敏度光度法 问题 1为什么溶质会选择性地吸附在气泡上 2如何最大限度达到富集效果 水中痕量Cu Ni Pb的AAS测定取250m水样于烧杯 加10mg mlAlCl33ml 加1mg ml油酸钠 顺式 9 十八烯酸纳 搅拌 再用1mol LNH4OH调pH9 5 形成Al OH 3共沉淀 继续搅拌15min 另取一浮选槽 加入少量H2O 调好气流 观察气泡大小合适 倒入上述沉淀液 用25ml0 1mol LNH4OH洗涤烧杯并转入浮选槽 调整气流40 60ml min浮选5min 让上层形成稳定的泡沫层 关气 抽滤除去下层母液 往泡沫层加20mlEtOH消泡 再用50ml0 1mol LNH4OH洗涤沉淀 分别抽滤除尽乙醇和氨水 沉淀加4ml2mol LHNO3片刻 溶解后收集于10ml容量瓶 用4ml2mol LHNO3洗涤小烧杯 再2mol LHNO3定容 AAS测定 浮选原理 选择性吸附浮选浮选过程实际是一个气泡矿化过程 该过程的自由能变化为 G s g s l l g G l g cos 1 矿化过程的条件是 G 0 所以 cos 1 0 可见 当矿化过程的热力学条件是存在时 900 1800 即被浮选物必须具有一定的疏水性 接触角 扬 Young 方程 cos s g s l l g在水溶液中 900的溶质称为疏水性物质 900的溶质称为亲水性物质 漂浮平衡 被浮物是否浮上液面分离 还取决于浮力和重力的大小 上浮力 F1 2 a l g sin 下沉力 F2 w a2 2 l g 浮选条件 F1 F2整理得sin w 2 a l g a 捕集剂 收集剂作用 若待分离离子是亲水的 它们很难吸附在气泡上而被浮选分离 加入捕集剂覆盖在离子表面上 使它们由亲水性变成疏水性 便可附在气泡上分离出来 表面活性剂作用 在气泡表面定向排列 表面活性剂非极性一端向着气泡 极性一端向着水相 表面活性剂的极性端可与吸附水中的离子和极性分子 浮选装置与操作 浮选法类型 离子浮选法 沉淀浮选 溶剂浮选 浮选萃取法 离子浮选法原理 首先让溶液中欲分离富集离子或它与络合剂作用形成络阳离子或络阴离子 与带相反电荷离子的表面活性剂作用生成疏水性的离子缔合物 然后通气起泡 离子缔合物被吸附在气泡表面而上浮至溶液表面 将其与母液分开后便可达到分离的目的 实现离子浮选方式有两种 欲富集离子直接被浮选 无机络阴离子或酸根离子 欲富集离子先与适当的络合剂作用形成络合物离子缔合物 然后通过浮选此种络合物而达到浮选目的 有机试剂螯合离子 影响离子浮选的因素溶液的酸度表面活性剂离子强度络合剂气泡大小的控制应用1 大量基体元素存在下的浮选分离2 超痕量元素的分离富集3 浮选光度分析 在捕集集存在下 溶液中待分离痕量金属离子 与某些无机或有机沉淀剂生成共沉淀或胶体 然后加入与沉淀或胶体带相反电荷的表面活性剂 通入气泡后 它们粘附在气泡上浮升至液面与母液分离 这种分离方法称为沉淀浮选 共沉淀富集法需要过滤 洗涤 操作过程太长 相比之下 采用浮选法则快得多 两者的不同之处在于 形成共沉淀之后 浮选法加入与沉淀表面带相反电荷的表面活性剂 使表面活性剂离子的亲水基团在沉淀表面定向聚集而使沉淀憎水化 沉淀浮选 氢氧化物共沉淀浮选法 有机试剂共沉淀浮选法 氢氧化物共沉淀浮选法常以Fe Al In 氢氧化物作沉淀载体 形成共沉淀后进行浮选 例如 在1200mL含微量Cd Co Cr Cu Mn Ni Al的海水样中 控制pH9 5 加入In OH 3形成共沉淀 加入油酸钠乙醇溶液或十二烷基硫酸钠 浮选5分钟 采用ICP AES测定 CF为240 Na K减至1 50 1 20 Mg Ca Sr减少1 2 分类 1 主要影响因素酸度 pH大小直接影响待富集离子和捕集剂的存在形式 影响到共沉淀的效果 因而影响浮选效果 在沉淀浮选中 应注意沉淀的表面电荷随pH变化 如Fe OH 3共沉淀 以pH9 6左右为界 酸性一侧沉淀带正电荷 碱性一侧带负电荷 这时要选用不同的表面活性剂 表面活性剂阴离子阳离子 表面活性剂 带 相反电荷 其作用是将亲水沉淀转为疏水沉淀便于浮选以及形成稳定的泡沫层 气泡大小2 载体的选择 对象元素的回收率 从大量共存元素中分离的可能性 定量阶段载体元素的干扰情况 易得的高纯度载体元素等3 应用 有机试剂共沉淀浮选法试液 M 有机试剂 极性溶剂 丙酮 乙醇 有机共沉淀 浮选1 有机试剂共沉淀浮选法特点 可在酸性溶液中捕集微量元素 可减少基体元素的干扰 不必加表面活性剂 干扰测定的有机试剂可用灰化除去 应先搅拌 待形成絮状沉淀再浮选2 应用 高纯铅 锌中的Ag和Cu的分离和测定 海水中微量银的富集和测定 溶剂浮选 萃取浮选法 在浮选溶液的表面加有少量比水轻的有机溶剂 在浮选物浮出水相时 若该物质溶于有机相 则可以直接测定 若该物质不溶于有机相 则水相和有机相之间形成第三相 即为浓缩相 从而达到浮选分离的目的 如饮用水中痕量铜的测定 水样 酒石酸和EDTA隐蔽 控制pH6 6 4 Na DDTC浮选 螯合物溶于浮选槽上层的异戊醇 直接光度法测定 泡沫层 有机溶剂 可溶解浮选物 溶剂浮选与吸光光度法直接结合 即溶剂浮选光度法 具有分离量大 选择性及灵敏度高的独特优点 析出第三相 光度测定 选择另一溶剂溶解后光度测定 浮选溶剂的一个重要作用就是消泡 溶剂浮选与萃取法的区别在于浮选物与浮选溶剂不起溶剂化作用 不涉及萃取的分配问题 对于离子对溶剂萃取分离中经常遇到的分层费时 两液界面不清晰等情况 均可用溶剂浮选分离 其特点为 有机溶剂用量少 快速和简便 可连续浮选 1 吸附机理捕集剂在气液界面定向排列 通过静电引力或缔合作用与待测物结合后浮选 2 粘附机理被测离子和捕集剂在溶液中缔合或络合成沉淀 后粘附在气泡上浮选 粘附作用取决于沉淀的湿润性 由于疏水的沉淀微粒表面与水的亲合力很弱 不能形成稳定的水化膜 当微粒与气泡碰撞时 很容易排开水分子 使其附着于气泡上而被浮选 浮选机理浮选过程可用吸附