本發(fā)明涉及膠體界面間作用，尤其涉及一種測量浮選藥劑與納米氣泡橋接效應(yīng)協(xié)同作用的方法。

背景技術(shù)：

1、浮選法廣泛用于細(xì)粒嵌布的金屬礦物、非金屬礦物、化工原料礦物等的分選。根據(jù)顆粒表面潤濕性的差異，疏水顆粒與氣泡發(fā)生粘附浮出溶液，親水顆粒則留在溶液中，從而實現(xiàn)顆粒分離。浮選溶液中包含固體顆粒、氣泡、浮選藥劑等。然而，微細(xì)粒礦物極難與氣泡碰撞、粘附，浮選效率顯著下降。

2、納米氣泡因其特殊的物理化學(xué)特性，如超大接觸角和超長壽命，受到了浮選領(lǐng)域內(nèi)學(xué)者的廣泛關(guān)注。采用不同方式將納米氣泡引入浮選，已有效地改善了煤、磷酸鹽、白鎢礦及鐵礦石等礦物的浮選效果；在石油廢水和工業(yè)廢水浮選處理中，納米氣泡同樣起到顯著的強(qiáng)化效果。

3、顆粒表面疏水性越強(qiáng)，越有利于納米氣泡的成核與生長。選擇性地附著在疏水表面，納米氣泡通過橋接效應(yīng)促進(jìn)微細(xì)顆粒團(tuán)聚，從而增大顆粒的表觀粒徑。根據(jù)碰撞理論，顆粒粒度的增大可以提高氣泡與礦物顆粒間碰撞概率。另外，納米氣泡橋接效應(yīng)產(chǎn)生的長程疏水力也有利于強(qiáng)化顆粒-氣泡間液膜薄化破裂。然而，目前針對納米氣泡橋接效應(yīng)，多數(shù)研究結(jié)論是由浮選試驗和顆粒間相互作用力測試結(jié)合毛細(xì)力模型分析得到，沒有一種有效方法可以明確顆粒間納米氣泡的橋接效應(yīng)與浮選藥劑間協(xié)同作用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述的分析，本發(fā)明實施例旨在提供一種測量浮選藥劑與納米氣泡橋接效應(yīng)協(xié)同作用的方法，用以解決現(xiàn)有方法無法明確納米氣泡的橋接效應(yīng)與浮選藥劑協(xié)同作用的問題。

2、一方面，本發(fā)明實施例提供了一種測量浮選藥劑與納米氣泡橋接效應(yīng)協(xié)同作用的方法，所述方法包括：

3、步驟1：清洗膠體顆粒，使其表面達(dá)到納米級清潔程度；

4、步驟2：將無針尖探針粘取粘合劑，然后將粘有粘合劑的探針粘取單個膠體顆粒，經(jīng)紫外光照射后，得到膠體探針；

5、步驟3：將冷藏水置于培養(yǎng)皿中浸沒樣品基底，制備納米氣泡；

6、步驟4：等待納米氣泡形成后，將所述膠體探針固定在原子力顯微鏡掃描頭上，用所述膠體探針掃描納米氣泡形貌，從而對納米氣泡定位；

7、步驟5：用所述膠體探針測量有納米氣泡處膠體顆粒與樣品基底間相互作用力f01和無納米氣泡處膠體顆粒與樣品基底間相互作用力f02；

8、步驟6：將浮選藥劑加入培養(yǎng)皿中，待浮選藥劑充分分散后，用所述膠體探針原位測量有納米氣泡處膠體顆粒與樣品基底間相互作用力f1和無納米氣泡處膠體顆粒與樣品基底間相互作用力f2，通過比較f01、f02、f1和f2，確定浮選體系中浮選藥劑與納米氣泡橋接效應(yīng)協(xié)同作用。

9、優(yōu)選地，所述膠體顆粒的粒徑為4-6μm。

10、優(yōu)選地，所述膠體顆粒為親水膠體顆?；蚴杷z體顆粒。

11、優(yōu)選地，當(dāng)膠體顆粒為疏水膠體顆粒時，步驟1還包括：將將清洗后的膠體顆粒置于ots-甲苯溶液中進(jìn)行表面改性，表面改性后膠體顆粒分別經(jīng)甲苯、丙酮、乙醇超聲清洗，超聲溶液靜置、去除上清液、烘干，得到疏水膠體顆粒。

12、優(yōu)選地，步驟2中，通過光學(xué)顯微鏡與原子力顯微鏡聯(lián)用實現(xiàn)無針尖探針依次粘取粘合劑和粘取單個膠體顆粒。

13、優(yōu)選地，步驟1中，所述清洗膠體顆粒包括：

14、步驟101：用食人魚溶液清洗燒杯；

15、步驟102：將膠體顆粒置于清洗后的燒杯中；

16、步驟103：向燒杯中加入丙酮，利用超聲清洗去除膠體顆粒表面污染物；靜置，倒掉上清液；

17、步驟104：重復(fù)步驟103至少兩次；

18、步驟105：用保鮮膜將燒杯封口，并在保鮮膜上扎多個孔，將其置于真空干燥箱中干燥；

19、步驟106：利用氧氣等離子體去除干燥膠體顆粒表面殘余的有機(jī)污染物，得到表面納米級清潔程度的膠體顆粒。

20、優(yōu)選地，步驟3中，所述冷藏水的儲存溫度為1-5℃。

21、優(yōu)選地，步驟3中，所述冷藏水的儲存時間為2-7天。

22、優(yōu)選地，步驟4中，等待納米氣泡形成的時間為30-60min。

23、優(yōu)選地，步驟6中，所述浮選藥劑分散時間為30-60min。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少可實現(xiàn)如下有益效果之一：

25、1、本發(fā)明的方法先精準(zhǔn)定位到納米氣泡，然后再測試有納米氣泡情況下和無納米氣泡情況下顆粒間相互作用力，從而確定納米氣泡對膠體顆粒間相互作用力的影響規(guī)律，可以明晰納米氣泡的橋接機(jī)理。

26、2、本發(fā)明的方法可以直接測量浮選溶液中納米氣泡在膠體顆粒間相互作用中的橋接效應(yīng)，并判斷浮選體系中浮選藥劑對納米氣泡橋接效應(yīng)的影響，在微細(xì)粒浮選領(lǐng)域具有重要的價值。

27、3、本發(fā)明的方法簡單，適用于各種型號原子力顯微鏡，且嚴(yán)格按照步驟操作，就可以制備出合格的膠體探針，從而使該方法可操作性強(qiáng)。

28、4、本發(fā)明對粒徑為4-6μm的膠體顆粒進(jìn)行清洗，使膠體顆粒的表面達(dá)到納米級清潔程度，從而避免因膠體顆粒表面存在雜質(zhì)而影響后續(xù)浮選體系中納米氣泡橋接作用力檢測的準(zhǔn)確性。

29、本發(fā)明中，上述各技術(shù)方案之間還可以相互組合，以實現(xiàn)更多的優(yōu)選組合方案。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分優(yōu)點可從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過說明書以及附圖中所特別指出的內(nèi)容中來實現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種測量浮選藥劑與納米氣泡橋接效應(yīng)協(xié)同作用的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述膠體顆粒的粒徑為4-6μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述膠體顆粒為親水膠體顆粒或疏水膠體顆粒。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，當(dāng)膠體顆粒為疏水膠體顆粒時，步驟1還包括：將清洗后的膠體顆粒置于ots-甲苯溶液中進(jìn)行表面改性，表面改性后膠體顆粒分別經(jīng)甲苯、丙酮、乙醇超聲清洗，超聲溶液靜置、去除上清液、烘干，得到疏水膠體顆粒。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2中，通過光學(xué)顯微鏡與原子力顯微鏡聯(lián)用實現(xiàn)無針尖探針依次粘取粘合劑和粘取單個膠體顆粒。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1中，所述清洗膠體顆粒包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3中，所述冷藏水的儲存溫度為1-5℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3中，所述冷藏水的儲存時間為2-7天。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟4中，等待納米氣泡形成的時間為30-60min。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟6中，所述浮選藥劑分散時間為30-60min。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種測量浮選藥劑與納米氣泡橋接效應(yīng)協(xié)同作用的方法，屬于膠體界面間作用技術(shù)領(lǐng)域，解決了無法明確納米氣泡的橋接效應(yīng)及其與浮選藥劑協(xié)同作用的問題。包括：清洗膠體顆粒；制備膠體探針；制備納米氣泡；將膠體探針固定在原子力顯微鏡掃描頭上，用膠體探針掃描納米氣泡形貌；用膠體探針測量有無納米氣泡處膠體顆粒與樣品基底間相互作用力F01和F02；將制備浮選體系，用膠體探針原位測量浮選藥劑溶液中有無表面納米氣泡處膠體顆粒與樣品基底間相互作用力F1和F2，通過比較添加浮選藥劑前后的作用力，判斷浮選藥劑與納米氣泡橋接效應(yīng)之間的關(guān)系。本發(fā)明的方法可以直接測量浮選藥劑與納米氣泡橋接效應(yīng)的協(xié)同作用。

技術(shù)研發(fā)人員：張凡凡,曹亦俊,邢耀文,范桂俠,桂夏輝,郭涵,孫麗娟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鄭州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2