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除去发酵液或废水中的重金属离子或脱盐是生物化工过程的重要单元操作。本文对泡沫分离法除去水溶液中的金属离子进行研究,以期为生物发酵液的脱盐提供依据,得出以下结论:1.通过筛选,确定泡沫分离法除去水溶液中铁、铜、钠离子所采用的表面活性剂为十二烷基苯磺酸(DBSA)。2.首先对二级泡沫分离法除去水溶液中铁离子的工艺进行研究。在单因素实验基础上,正交实验的结果表明,第一级的适宜操作条件为pH 4.0,气体流量0.05 m3/h,表面活性剂浓度0.16 g/L,装液量1000 mL,此时富集比为9.86,去除率为98.63%;第二级的适宜操作条件为pH 2.5,气体流量0.05 m3/h,表面活性剂浓度1.4 g/L,装液量1200 mL,此时富集比为4.67,去除率为99.5%。适宜条件下总富集比为46.05,总去除率为98.14%,同时二级残余液可以作为原料液再进行一级泡沫分离。3.泡沫分离法除去水溶液中微量铜离子的正交实验结果表明,适宜的操作条件为pH 3.0,气体流量200 mL/min,表面活性剂浓度0.20 g/L,装液量1200 mL,此时富集比为21.3,去除率为95.2%,实验效果较好;体积比(EV)可以近似代替富集比(E)对实验结果进行定性分析。4.以水溶液中的铁、铜、钠离子为模拟体系,进一步研究pH、鼓泡气体流量、表面活性剂浓度和装液量对水溶液中不同价态金属离子去除效果的影响规律。结果表明,在相同条件下,金属离子的价态越高,去除率越高,但富集比较低;价态较低的金属离子具有较高的富集比,但去除效果相对较差。5.在实验基础上,建立泡沫分离法除去水溶液中铁离子的动力学模型。得到去除率和富集比的表达式为:对比模型预测值与实验值,表明该模型能较好地反映泡沫分离法除去水溶液中铁离子的动力学特征。当鼓泡气体流量较小,料液能产生稳定气泡时与实验值较为符合。