泡(pao)沫(mo)穩定(ding)機(ji)制對(dui)浮(fu)選(xuan)過程(cheng)強(qiang)化具有(you)重要理論與實際意義，論文以浮(fu)選(xuan)兩(liang)相(xiang)泡(pao)沫(mo)為對(dui)象(xiang)，系統開(kai)展(zhan)泡(pao)沫(mo)排(pai)液過程(cheng)及其動(dong)力(li)學研究(jiu)。從宏觀(guan)泡(pao)沫(mo)性(xing)(xing)質出(chu)發，研究(jiu)了典型鹽(yan)離子(Na Cl)及表面活(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(甲(jia)基異丁基甲(jia)醇，MIBC；十(shi)二(er)(er)烷(wan)基硫酸鈉(na)，SDS；十(shi)二(er)(er)烷(wan)基三甲(jia)基溴(xiu)化銨，DTAB)對(dui)泡(pao)沫(mo)穩定(ding)性(xing)(xing)的(de)影(ying)響，并選(xuan)取泡(pao)沫(mo)中(zhong)的(de)“氣(qi)泡(pao)對(dui)”基本(ben)單元，研究(jiu)氣(qi)泡(pao)的(de)兼并行(xing)為；通過微納尺度下氣(qi)泡(pao)間液膜排(pai)液動(dong)力(li)學和氣(qi)泡(pao)間相(xiang)互作用力(li)的(de)動(dong)態演(yan)化研究(jiu)，揭示了鹽(yan)離子及表面活(huo)(huo)性(xing)(xing)劑體系下的(de)兩(liang)相(xiang)泡(pao)沫(mo)穩定(ding)機(ji)理，為浮(fu)選(xuan)泡(pao)沫(mo)穩定(ding)性(xing)(xing)提供新(xin)的(de)認識(shi)。

借助復(fu)合(he)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)掃描儀(yi)(Foamscan)進行(xing)Na Cl、MIBC、SDS及(ji)DTAB體系下宏(hong)觀(guan)(guan)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)生長衰變動力(li)(li)(li)學研究(jiu)，研究(jiu)表(biao)明(ming)(ming)Na Cl、MIBC、SDS及(ji)DTAB均可以增(zeng)(zeng)加泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)穩(wen)定(ding)性，泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)層(ceng)體積及(ji)半衰期(qi)均增(zeng)(zeng)加，表(biao)面(mian)活(huo)性劑(ji)穩(wen)泡(pao)(pao)能力(li)(li)(li)明(ming)(ming)顯大(da)于Na Cl，且呈現出SDSDTABMIBC的規律；氣液(ye)(ye)(ye)(ye)界面(mian)的水(shui)化(hua)能力(li)(li)(li)增(zeng)(zeng)強導致泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)液(ye)(ye)(ye)(ye)體含量和宏(hong)觀(guan)(guan)排液(ye)(ye)(ye)(ye)速率增(zeng)(zeng)加，宏(hong)觀(guan)(guan)排液(ye)(ye)(ye)(ye)速率與泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)液(ye)(ye)(ye)(ye)體含量呈正相關；Na Cl和表(biao)面(mian)活(huo)性劑(ji)能夠通過抑制氣泡(pao)(pao)兼并來減小氣泡(pao)(pao)尺寸。分別研究(jiu)了(le)Na Cl和表(biao)面(mian)活(huo)性劑(ji)對溶液(ye)(ye)(ye)(ye)表(biao)面(mian)張力(li)(li)(li)的影(ying)響，發現溶液(ye)(ye)(ye)(ye)表(biao)面(mian)張力(li)(li)(li)隨Na Cl的加入(ru)略微(wei)增(zeng)(zeng)加，而隨表(biao)面(mian)活(huo)性劑(ji)的加入(ru)顯著降低(di)(di)，表(biao)面(mian)活(huo)性劑(ji)降低(di)(di)溶液(ye)(ye)(ye)(ye)表(biao)面(mian)張力(li)(li)(li)的能力(li)(li)(li)按SDS、DTAB、MIBC順序遞減。Na Cl的穩(wen)泡(pao)(pao)機(ji)理可能來源于鈉離(li)子(zi)(zi)在氣液(ye)(ye)(ye)(ye)表(biao)面(mian)的特性離(li)子(zi)(zi)吸(xi)附效應，而表(biao)面(mian)活(huo)性劑(ji)的穩(wen)泡(pao)(pao)作用主要是(shi)由體系表(biao)面(mian)張力(li)(li)(li)降低(di)(di)造成。

通(tong)(tong)過(guo)氣(qi)(qi)泡(pao)動(dong)態兼(jian)并(bing)(bing)(bing)可視化系統(tong)研(yan)(yan)究了(le)氣(qi)(qi)泡(pao)微(wei)觀兼(jian)并(bing)(bing)(bing)過(guo)程(cheng)，并(bing)(bing)(bing)重點考察了(le)兼(jian)并(bing)(bing)(bing)時(shi)(shi)間(jian)變化。研(yan)(yan)究發現(xian)去離(li)(li)子水(shui)中(zhong)氣(qi)(qi)泡(pao)在接(jie)觸后快(kuai)速(su)發生兼(jian)并(bing)(bing)(bing)，兼(jian)并(bing)(bing)(bing)時(shi)(shi)間(jian)隨氣(qi)(qi)泡(pao)接(jie)近速(su)度(du)(du)的(de)(de)增大(da)而(er)減小；隨著Na Cl、MIBC、SDS及(ji)DTAB的(de)(de)加(jia)(jia)入(ru)，氣(qi)(qi)泡(pao)兼(jian)并(bing)(bing)(bing)時(shi)(shi)間(jian)隨濃(nong)度(du)(du)增加(jia)(jia)而(er)增加(jia)(jia)，當SDS及(ji)DTAB濃(nong)度(du)(du)為(wei)(wei)10~(-5)及(ji)10~(-3)mol/L時(shi)(shi)，氣(qi)(qi)泡(pao)不(bu)再發生兼(jian)并(bing)(bing)(bing)。采用動(dong)態液(ye)(ye)(ye)(ye)膜(mo)(mo)分(fen)析儀(DFA)進行微(wei)觀液(ye)(ye)(ye)(ye)膜(mo)(mo)排液(ye)(ye)(ye)(ye)動(dong)力(li)學(xue)研(yan)(yan)究。首先通(tong)(tong)過(guo)薄膜(mo)(mo)顯微(wei)干涉技術(shu)記錄(lu)液(ye)(ye)(ye)(ye)膜(mo)(mo)排液(ye)(ye)(ye)(ye)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)(de)干涉條(tiao)紋序列完成了(le)液(ye)(ye)(ye)(ye)膜(mo)(mo)時(shi)(shi)空演(yan)化云(yun)圖重構，具體表(biao)現(xian)為(wei)(wei):去離(li)(li)子水(shui)中(zhong)液(ye)(ye)(ye)(ye)膜(mo)(mo)快(kuai)速(su)薄化，在0.92 s時(shi)(shi)刻發生破(po)裂，臨界破(po)裂厚度(du)(du)為(wei)(wei)25.46 nm，Na Cl和表(biao)面(mian)活性劑的(de)(de)加(jia)(jia)入(ru)能夠(gou)減緩(huan)液(ye)(ye)(ye)(ye)膜(mo)(mo)排液(ye)(ye)(ye)(ye)，提高(gao)液(ye)(ye)(ye)(ye)膜(mo)(mo)穩定性。

氣(qi)(qi)泡(pao)(pao)大小(xiao)和(he)接(jie)近速(su)(su)度(du)(du)對(dui)穩(wen)態液(ye)(ye)(ye)膜(mo)(mo)排(pai)液(ye)(ye)(ye)過程影(ying)響研究表明(ming)，隨著(zhu)氣(qi)(qi)泡(pao)(pao)尺寸增加，體(ti)(ti)系(xi)Laplace驅(qu)動力(li)(li)(li)(li)(li)減(jian)小(xiao)，液(ye)(ye)(ye)膜(mo)(mo)排(pai)液(ye)(ye)(ye)速(su)(su)率(lv)降低，平(ping)衡膜(mo)(mo)厚度(du)(du)增加；隨著(zhu)氣(qi)(qi)泡(pao)(pao)接(jie)近速(su)(su)度(du)(du)增加，因流體(ti)(ti)阻力(li)(li)(li)(li)(li)作(zuo)(zuo)用的(de)(de)氣(qi)(qi)液(ye)(ye)(ye)界面發生“淺(qian)凹”形(xing)變(bian)，速(su)(su)度(du)(du)對(dui)最終平(ping)衡膜(mo)(mo)厚度(du)(du)的(de)(de)影(ying)響不大。采(cai)用Stokes-Reynolds-Young-Laplace(SRYL)方程對(dui)排(pai)液(ye)(ye)(ye)動力(li)(li)(li)(li)(li)學數(shu)據進行積分(fen)(fen)求(qiu)解獲得了氣(qi)(qi)泡(pao)(pao)間曲率(lv)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)(li)及分(fen)(fen)離(li)(li)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)(li)變(bian)化。去離(li)(li)子(zi)水中(zhong)，在遠(yuan)程范圍內(250 nm)氣(qi)(qi)泡(pao)(pao)的(de)(de)曲率(lv)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)(li)是液(ye)(ye)(ye)膜(mo)(mo)排(pai)液(ye)(ye)(ye)的(de)(de)主要驅(qu)動力(li)(li)(li)(li)(li)，當液(ye)(ye)(ye)膜(mo)(mo)厚度(du)(du)減(jian)小(xiao)至(zhi)250 nm時(shi)，體(ti)(ti)系(xi)開始出現吸引(yin)性分(fen)(fen)離(li)(li)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)(li)作(zuo)(zuo)用，液(ye)(ye)(ye)膜(mo)(mo)在此(ci)吸引(yin)力(li)(li)(li)(li)(li)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用下快速(su)(su)薄化破裂。結合擴展(zhan)DLVO理論發現此(ci)引(yin)力(li)(li)(li)(li)(li)主要來源于氣(qi)(qi)泡(pao)(pao)間的(de)(de)疏水力(li)(li)(li)(li)(li)作(zuo)(zuo)用，疏水力(li)(li)(li)(li)(li)是誘發去離(li)(li)子(zi)水中(zhong)氣(qi)(qi)泡(pao)(pao)間液(ye)(ye)(ye)膜(mo)(mo)薄化破裂的(de)(de)根本原因。

Na Cl和表面(mian)活(huo)性劑表現出不同程度的(de)(de)穩(wen)(wen)泡(pao)(pao)(pao)(pao)效應(ying)均是通(tong)過抑(yi)制(zhi)氣泡(pao)(pao)(pao)(pao)間(jian)疏水引(yin)力(li)實現，對疏水力(li)的(de)(de)抑(yi)制(zhi)能力(li)由大到小(xiao)依(yi)次為:SDSDTABMIBCNa Cl。為驗(yan)證前文(wen)Na Cl和表面(mian)活(huo)性劑基于抑(yi)制(zhi)疏水力(li)的(de)(de)共性穩(wen)(wen)泡(pao)(pao)(pao)(pao)機(ji)制(zhi)，采用原子力(li)顯微鏡(AFM)氣泡(pao)(pao)(pao)(pao)探針技術對穩(wen)(wen)態液膜氣泡(pao)(pao)(pao)(pao)間(jian)相互作用力(li)進行(xing)了直接測(ce)(ce)試，借(jie)助SRYL模(mo)型對試驗(yan)測(ce)(ce)試值進行(xing)理論擬(ni)合，分析穩(wen)(wen)態液膜氣泡(pao)(pao)(pao)(pao)間(jian)分離壓力(li)組分及其動態演化。結(jie)果表明，10~(-5)mol/L SDS溶液中氣泡(pao)(pao)(pao)(pao)間(jian)相互作用力(li)始終表現為斥力(li)作用；當氣泡(pao)(pao)(pao)(pao)表面(mian)電勢為-105 m V，溶液德拜長度為75 nm時，經典DLVO理論可以(yi)很好地擬(ni)合試驗(yan)數據，SDS實現了氣泡(pao)(pao)(pao)(pao)間(jian)疏水引(yin)力(li)的(de)(de)有效屏(ping)蔽。

此外(wai)，氣泡間排(pai)斥力(li)(li)隨(sui)著接近速度(du)的(de)(de)增加(jia)而增加(jia)，通(tong)過增加(jia)AFM Setpoint(外(wai)部壓力(li)(li))仍無法有(you)效觸發液(ye)(ye)膜(mo)破裂，氣泡間液(ye)(ye)膜(mo)具有(you)很(hen)強的(de)(de)能力(li)(li)抵(di)抗(kang)外(wai)力(li)(li)干(gan)擾，液(ye)(ye)膜(mo)云圖(tu)求解發現氣泡可以通(tong)過變形(即液(ye)(ye)膜(mo)沿徑向擴(kuo)張)來抵(di)抗(kang)外(wai)力(li)(li)，平坦(tan)膜(mo)區域隨(sui)外(wai)力(li)(li)的(de)(de)增加(jia)逐漸(jian)增加(jia)。基于疏水力(li)(li)抑(yi)制的(de)(de)兩相泡沫(mo)穩(wen)定性機制將為(wei)浮選泡沫(mo)穩(wen)定性調控(kong)提供借鑒。