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第八篇
选矿药剂使用技术
第一章

选矿用表面活性剂概述
第一章

选矿用表面活性剂概述
第一节

浮选剂的作用
一、表面活性剂吸附形式
（一）吸附形式
表面活性剂在矿物 ! 溶液界面上的吸附就其本质而言，只有物理吸附和化学吸附两
种形式。若在吸附过程中无电子迁移发生，则过程被看作是物理吸附，此过程是可逆的，
无选择性的；若在吸附过程中发生电子迁移，则为化学吸附，是不可逆的，有极大选择性
的。用红外光谱研究吸附系统，对鉴别吸附过程中是否有电子迁移发生是极其有用的。
若研究的组分是物理吸附，则吸附剂 " 吸附质系统的谱图只不过是吸附剂和吸附质各自
图谱的叠加，没有新的吸附带出现。但对化学吸附组分，可以得到一定变化的图谱（与代
表吸附剂的图谱加吸附质图谱的组合相比），能观察到新的谱带和吸附质其他一些谱带
的一定位移。
# $ 物理吸附
物理吸附主要通过静电力（离子吸附）及范德华力（分子吸附）发生作用。当离子吸
附发生在 %&’() 层时，为特性吸附，此吸附要引起动电位变号；发生在扩散层时为扩散层
吸附，此时表现为压缩双电层；发生在双电层内时为双电层内吸附。当分子吸附是以非
极性基与非极性表面吸附，称疏水性吸附，属弱分子吸附，为分子间的色散力吸附；当分
子以极性基与极性表面吸附时，为偶极分子吸附，属较强分子吸附；当分子以氢键吸附时
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则为强分子吸附，具有向化学吸附过渡的性质，如中性聚丙烯酰胺对颗粒的吸附。
离子表面活性剂在矿粒表面上的吸附通常可有四种类型：!静电吸附；"特性吸附；
#化学吸附；$疏水吸附。前三种吸附均发生在荷电的极性表面，后一种吸附则发生于
疏水（非极性）表面。
当浓度很低时，烷基磺酸离子、烷基硫酸离子及胺离子在氧化矿物表面的吸附均属
于静电吸附。如十六烷基三甲基溴化铵（!"#$）在磷酸盐矿物及方解石表面的吸附，由
于在方解石表面荷负电的活性点远少于磷酸盐矿物，所以紧密排列的吸附单分子层仅在
磷酸盐表面出现，吸附及解吸实验表明，此种吸附有很好的可逆性。随着浓度的增加，离
子表面活性剂在带相反电荷表面的吸附会由静电离子交换吸附变为半胶束吸附和双层
吸附，此时固体表面由疏水性转为亲水性。
聚醚类非离子表面活性剂在非极性矿物表面上的吸附，是分子间的色散力起作用的
典型实例。由图 % & ’ & ’ 可见，壬基酚聚氧乙烯醚（()*+）在非极性表面上吸附等温线属
,-+./012 型，即单分子吸附，聚醚分子主要靠疏水作用以碳氢链吸附，以聚氧乙烯链朝
水，并且吸附量随亲水链增长而降低。此外，温度也影响非离子表面活性剂的吸附量，升
温则有利于提高吸附量。
图 %&’&’

壬基酚聚氧乙烯醚（()*+）在
非极性表面的吸附等温线
3 4 化学吸附
表面活性剂与矿物表面的晶格离子（或原子）发生化学反应，参与反应的质点间进行
电子转移或电子共用，在矿物表面形成离子键、共价键或配位键等强键结合的吸附为化
学吸附。由于化学吸附具有极大的选择性及不可逆性，它可以在吸附粒子浓度极低的情
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况下进行，且不随溶液中吸附离子浓度的降低而脱附。发生化学吸附的粒子不能轻易沿
矿物表面移动，从表面的一个吸附中心移往另一个吸附中心时需要一定的活化能。因
此，化学吸附往往是定点吸附。多数情况下需要一定的活化能，也有不需要活化能的情
况。一般化学吸附在矿物表面产生单分子层表面化合物，改变矿物表面的性质。
表面活性剂在矿粒表面进行化学吸附的实例已被大量吸附膜的红外吸收光谱所证
明，如萤石 ! 油酸钠、赤铁矿 ! 油酸钠、氧化铜 ! 油酸钠、赤铁矿 ! 羟肟酸等。油酸阴离
子在萤石表面的吸附被认为是一种离子交换吸附，"#$$ ! 取代表面上的 % ! 而与 #&’ ( 缔
合生成油酸钙皂；羟肟酸在赤铁矿等铁氧化物表面进行化学吸附而生成螯合物。
表面活性剂化学吸附的主要研究手段是红外光谱。有人曾对此提出质疑，认为不能
排除在光谱样的制备过程中可能发生的变化。另外，表面活性剂在溶液中的物理化学状
态在一定条件下可能成为影响吸附的重要因素。
) * 表面胶束
许多研究表明，长链表面活性剂的浓度较低时，是以单个离子状态在矿物表面吸附，
当浓度较高时，被吸附的表面活性剂离子烃链之间靠疏水作用缔合，但这时的浓度还低
于溶液中的临界胶束浓度（+,+），并非形成了胶束，而称之为形成了半胶束，在浮选中则
称为半胶束吸附。
早在 ’- 世纪 .- 年代，/&0123 和 %0456743&0 根据对离子在石英表面吸附的研究结果
提出了半胶束理论，并指出当表面活性剂离子的吸附浓度达到 +,+ 时，在颗粒表面形成
二维的半胶束；进一步增大浓度还可导致表面第二个单分子层的出现（双层吸附）。不
过，此时极性基朝向溶液，矿粒表面由疏水性向亲水性转化。
如图 8 ! 9 ! ’ 所示，阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠在表面荷正电的刚玉上的吸
附过程有三阶段：第一阶段是以静电吸附力为主的静电吸附，随浓度增加，由于表面活性
剂碳氢链缔合作用，形成了半胶束，导致在矿物表面上的吸附密度迅速增大，电位经历了
正值减少到电性中和、改号、负值增大的三个阶段，出现特性吸附。当十二烷基磺酸钠浓
度进一步增大时，形成了半胶束和胶束状态，表面活性剂负离子间的静电斥力增加，于是
造成吸附密度升高，但负电位升高速度大为减慢。
当表面活性剂烃链之间相互吸引力不能克服带电离子基之间排斥力时（如烃链太短
或者表面活性剂有二个或多个带相同电荷的离子基团且其水溶液中离子强度很低的情
况），则不能形成半胶束的结构，因此，第二阶段的吸附不再存在。此时，由于第一阶段仍
可以离子交换和离子对吸附进行到表面电性为零，吸附等温线为 :&3;,025 型，即开始时
较陡，吸附后期趋于平缓。如果水溶液的离子强度很高，则第一和第三阶段吸附都很弱，
斜率相近，吸附等温线接近成一直线。
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图 !"#"$

表面活性剂吸附示意图与吸附
等温线和相应的!电位
% & 吸附双
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