泡沫分離

泡沫分離技術是近十幾年發展起來的新型分離技術之一。泡沫分離是根據吸附的原理，向含表面活性物質的液體中鼓泡，使液體內的表面活性物質聚集在氣液界面（氣泡的表面）上，在液體主體上方形成泡沫層，將泡沫層和液相主體分開，就可以達到濃縮表面活性物質（在泡沫層）和凈化液相主體的目的。被濃縮　的物質可以是表面活性物質，也可以是能與表面活性物質相絡合的物質，但它們必須具備和某一類型的表面活性物質能夠絡合或鰲合的能力。人們通常把凡是利用氣體在溶液中鼓泡，以達到分離或濃縮目的的這類方法總稱為泡沫吸附分離技術，簡稱泡沫分離技術。泡沫分離技術的研究開發工作已開展了近一個世紀，為統一泡沫分離的概念，1967年Karger，Grieves等人共同推薦並向IUPAC提出一項建議，把泡沫分離技術方法分類如表1-1：

早在1915年就開始應用於礦物浮選，但是對離子、分子、膠體及沉澱的泡沫吸附分離是在20世紀50年代末才引起人們的興趣與重視，並逐漸作為一種單元操作加以研究，首先是從溶液中回收金屬離子的課題開始，前期研究了泡沫分離金屬離子的可行性，然後建立了金屬離子與表面活性劑離子之間相互作用的擴散－雙電層理論。20世紀60年代中期採用泡沫分離法脫除洗滌劑工廠排放的一級污水和二級污水中的表面活性劑－直鏈烷基磺酸鹽和苯磺酸鹽獲得成功。20世紀70年代進行了染料等有機物與廢水泡沫分離的實驗研究，1977年開始有報道用陰離子表面活性劑泡沫分離DNA、蛋白質及液體卵磷脂等生物活性物質。到目前為止，用泡沫分離法獲得的蛋白質及酶有溶菌酶、白蛋白、促性腺激素、胃蛋白酶、凝乳酶、血紅蛋白、過氧化氫酶、卵磷脂、β－澱粉酶、纖維素酶、D－氨基酸氧化酶、蘋果酸脫氫酶等等。隨著工業的發展，特別是對環境保護的普通重視和資源綜合利用的要求，泡沫分離的研究工作將不斷擴大範圍，其工業應用將越來越多。

I泡沫分離Foam separation

A泡沫分離法 Foam fractionation

B泡沫浮選法Froth Flotation

1.礦物浮選Ore Flotation

2.粗離子浮選Macro Flotation

3.細粒子浮選Micro Flotation

4.沉澱浮選Precipitate Flotation

5.離子浮選Ion Flotation

6.分子浮選Molecular Flotation

C吸附膠體浮選Adsorbing Flotation

Ⅱ非泡沫分離Nonfoaming adsorptive bubble separations

A鼓泡分離法Bubble fractionation

B萃取浮選法Solvent sublation

1分離細胞

泡沫分離法可以從待分離基質中分離出全細胞。用月桂酸、硬脂醯胺或辛胺作為表而活性劑，對初始細胞濃度為7．2×108cfu/cm3的大腸桿菌進行細胞分離，結果l min內能除去90%的細胞，用10rnin的時間能去除99%的細胞。此外，泡沫分離還可用於酵母細胞、小球藻、衣藻等的分離。

2分離富集蛋白質體系

2.1分離糖—蛋白質混合體系糖通常存在於植物和微生物體內，在糖的提取過程中生物體內的蛋白質也往往隨之被提取出來，因此去除提取混合物中的蛋白質成為一些糖類提純的關鍵步驟。

蛋白質和糖類表面活性具有較大差異，可以利用泡沫分離技術來實現蛋白質和糖的初級分離，與geveg溶劑萃取方法相比，該法操作簡單，處理量大，不需外加任何有機溶劑。岡而從植物和微生物中提取糖時，採用泡沫分離技術可以滿足初步去除蛋白質的需要，大大降低後續純化工作的負荷。

2.2分離蛋白質二元及多元體系在分離蛋白質體系中，蛋白質的活性在吸附過程中起了主導作用，但對於表面活性相近的蛋白質，存氣液界面的吸附結松又決定了蛋白質的吸附優勢，因此蛋白質表面活性強弱的判定是斷定泡沫分離效果的首要前提。

2.3蛋白---酶體系的分離

泡沫分離可應用於各種蛋白質和酶的濃縮或分離，其最初是用於膽酸和膽酸鈉混合物中分離膽酸，泡沫中膽酸的濃度為料液的3-6倍，活度增加65%。泡沫分離還可用於從非純製劑中分離磷酸酶，從鏈球菌培養液中分離鏈激酶，從粗的人體胚胎均漿中分離蛋白酶。

同前能夠利用泡沫分離技術成功分離出的蛋白質有：磷酸酶、鏈激酶、蛋白酶、血清白蛋白、溶菌酶、胃蛋白酶、尿素酶、過氧化氫酶、明膠、大豆蛋、酪蛋白、抗菌肽類等一系列蛋白質。

3分離皂苷有效成分

皂苷是一種優良的天然非離子型表面活性成分，具有親水性的糖體和疏水性的皂苷，並且具有良好的起泡性，因此可用泡沫分離技術來從天然植物中提取皂苷。日前，人蔘皂苷和三七皂苷等中藥皂苷類有效組分的富集分離都使用泡沫分離技術。

4.其他方面的應用

泡沫分離法在污水處理，礦物浮選，金屬特別是稀有金屬的回收檢測等方面都有很重大的意義，在水處理中的應用始於19世紀90年代，當時歐洲國家用它來處理溶解於水的各種表面活性物質。20世紀初泡沫浮選廣泛應用於礦冶工業，但針對離子、分子、膠體及沉澱的泡沫吸附分離技術則是近30年中發展起來的一種新型分離技術。

優點：

1.泡沫分離設備簡單，易於放大；

2.操作簡單，能耗低：

3.可連續和間歇操作；

4.在生物下游加工過程的初期使用，處理體積龐大的稀料液；

5.可直接用於處理含有細胞或細胞碎片的料液；

6.只要操作條件設計合理，可獲得很高的分離效率。

缺點：影響因素多，如溶液的pH值，表面活性劑濃度，溫度，氣流速度，離子強度。此外，泡沫的性質、層高、排沫方式、攪拌等也是影響泡沫分離的因素。