泡沫分离法是以气泡作为分离介质来浓集表面活性物质的一种新型分离技术，它具有可适应水质和水量变化，并能同时回收多种有价成份且工艺简单、占地面积小、成本低等优点，尤其在处理微量组分时，能收到良好的分离效果，被处理的极稀水溶液中的组分可以达到10^-6mg·L^-1。泡沫分离法具有很好的应用前景。本文以分离水中微量的钴离子为研究体系，利用加压溶气泡沫分离装置，做了大量的泡沫分离实验，考察了表面活性剂种类、pH值、铝钴摩尔比、SLS（十二烷基磺酸钠）浓度、气流量等因素的影响。实验得出去除钴离子的最佳操作条件为：操作压力为0.26MPa，不回流，表面活性剂选SLS且其浓度为10mg·L^-1，pH值为11，铝钴摩尔比为1：1，气流量为300L·h^-1，此时去除钴离子的效果最好，在钴离子的初始浓度为10mg·L^-1时，去除率可达到97.61％。根据泡沫分离过程与化学反应过程在物理行为上的类似性，将化学反应过程理论应用于泡沫分离过程，引入等效化学反应常数，对泡沫分离法去除水中的钴离子进行宏观动力学研究。结果表明，当采用一个平衡级时，在最佳去除率的条件下，该泡沫分离过程可等效为一级反应，其等效速率常数K=0.491 min^-1。通过停留时间分布测定及分析，得知其平均停留时间t_m=11.28min，方差σ_θ²=0.694。在此基础上，结合相应的实验确定了停留时间分布密度函数，研究了流体流动对泡沫分离过程去除率的影响。并结合停留时间分布函数及方差，对该过程的数学模型进行了分析讨论。