泡沫穩(wěn)定機制對浮選過程強化具有重要理論與實際意義，論文以浮選兩相泡沫為對象，系統(tǒng)開展泡沫排液過程及其動力學研究。從宏觀泡沫性質(zhì)出發(fā)，研究了典型鹽離子(Na Cl)及表面活性劑(甲基異丁基甲醇，MIBC；十二烷基硫酸鈉，SDS；十二烷基三甲基溴化銨，DTAB)對泡沫穩(wěn)定性的影響，并選取泡沫中的“氣泡對”基本單元，研究氣泡的兼并行為；通過微納尺度下氣泡間液膜排液動力學和氣泡間相互作用力的動態(tài)演化研究，揭示了鹽離子及表面活性劑體系下的兩相泡沫穩(wěn)定機理，為浮選泡沫穩(wěn)定性提供新的認識。

借助復合泡沫掃描儀(Foamscan)進行Na Cl、MIBC、SDS及DTAB體系下宏觀泡沫生長衰變動力學研究，研究表明Na Cl、MIBC、SDS及DTAB均可以增加泡沫穩(wěn)定性，泡沫層體積及半衰期均增加，表面活性劑穩(wěn)泡能力明顯大于Na Cl，且呈現(xiàn)出SDSDTABMIBC的規(guī)律；氣液界面的水化能力增強導致泡沫液體含量和宏觀排液速率增加，宏觀排液速率與泡沫液體含量呈正相關；Na Cl和表面活性劑能夠通過抑制氣泡兼并來減小氣泡尺寸。分別研究了Na Cl和表面活性劑對溶液表面張力的影響，發(fā)現(xiàn)溶液表面張力隨Na Cl的加入略微增加，而隨表面活性劑的加入顯著降低，表面活性劑降低溶液表面張力的能力按SDS、DTAB、MIBC順序遞減。Na Cl的穩(wěn)泡機理可能來源于鈉離子在氣液表面的特性離子吸附效應，而表面活性劑的穩(wěn)泡作用主要是由體系表面張力降低造成。

通過氣泡動態(tài)兼并可視化系統(tǒng)研究了氣泡微觀兼并過程，并重點考察了兼并時間變化。研究發(fā)現(xiàn)去離子水中氣泡在接觸后快速發(fā)生兼并，兼并時間隨氣泡接近速度的增大而減小；隨著Na Cl、MIBC、SDS及DTAB的加入，氣泡兼并時間隨濃度增加而增加，當SDS及DTAB濃度為10~(-5)及10~(-3)mol/L時，氣泡不再發(fā)生兼并。采用動態(tài)液膜分析儀(DFA)進行微觀液膜排液動力學研究。首先通過薄膜顯微干涉技術記錄液膜排液過程中的干涉條紋序列完成了液膜時空演化云圖重構，具體表現(xiàn)為:去離子水中液膜快速薄化，在0.92 s時刻發(fā)生破裂，臨界破裂厚度為25.46 nm，Na Cl和表面活性劑的加入能夠減緩液膜排液，提高液膜穩(wěn)定性。

氣泡大小和接近速度對穩(wěn)態(tài)液膜排液過程影響研究表明，隨著氣泡尺寸增加，體系Laplace驅(qū)動力減小，液膜排液速率降低，平衡膜厚度增加；隨著氣泡接近速度增加，因流體阻力作用的氣液界面發(fā)生“淺凹”形變，速度對最終平衡膜厚度的影響不大。采用Stokes-Reynolds-Young-Laplace(SRYL)方程對排液動力學數(shù)據(jù)進行積分求解獲得了氣泡間曲率壓力及分離壓力變化。去離子水中，在遠程范圍內(nèi)(250 nm)氣泡的曲率壓力是液膜排液的主要驅(qū)動力，當液膜厚度減小至250 nm時，體系開始出現(xiàn)吸引性分離壓力作用，液膜在此吸引力的作用下快速薄化破裂。結合擴展DLVO理論發(fā)現(xiàn)此引力主要來源于氣泡間的疏水力作用，疏水力是誘發(fā)去離子水中氣泡間液膜薄化破裂的根本原因。

Na Cl和表面活性劑表現(xiàn)出不同程度的穩(wěn)泡效應均是通過抑制氣泡間疏水引力實現(xiàn)，對疏水力的抑制能力由大到小依次為:SDSDTABMIBCNa Cl。為驗證前文Na Cl和表面活性劑基于抑制疏水力的共性穩(wěn)泡機制，采用原子力顯微鏡(AFM)氣泡探針技術對穩(wěn)態(tài)液膜氣泡間相互作用力進行了直接測試，借助SRYL模型對試驗測試值進行理論擬合，分析穩(wěn)態(tài)液膜氣泡間分離壓力組分及其動態(tài)演化。結果表明，10~(-5)mol/L SDS溶液中氣泡間相互作用力始終表現(xiàn)為斥力作用；當氣泡表面電勢為-105 m V，溶液德拜長度為75 nm時，經(jīng)典DLVO理論可以很好地擬合試驗數(shù)據(jù)，SDS實現(xiàn)了氣泡間疏水引力的有效屏蔽。

此外，氣泡間排斥力隨著接近速度的增加而增加，通過增加AFM Setpoint(外部壓力)仍無法有效觸發(fā)液膜破裂，氣泡間液膜具有很強的能力抵抗外力干擾，液膜云圖求解發(fā)現(xiàn)氣泡可以通過變形(即液膜沿徑向擴張)來抵抗外力，平坦膜區(qū)域隨外力的增加逐漸增加。基于疏水力抑制的兩相泡沫穩(wěn)定性機制將為浮選泡沫穩(wěn)定性調(diào)控提供借鑒。