泡沫分离是一种气泡吸附分离技术,在富集水溶液中痕量表面活性剂方面具有显著优势。并且,经过泡沫分离纯化的溶剂水和回收到的表面活性剂可以立即投入分离系统进行循环使用,这将大大节省成本,提高经济效益。但是,在泡沫分离过程中,大量气-液界面的出现与消失会引起表面活性剂分子结构变化,甚至发生不可逆聚集。这会导致表面活性剂的泡沫性、分散性、乳化性和疏水性等性能发生变化,进而限制表面活性剂的再利用。本文研究了阳离子型、阴离子型及生物型表面活性剂在重复泡沫分离过程中分离效率和理化性质的变化。首先,采用泡沫分离技术回收水溶液中痕量的十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）。研究了气体体积流率、气体分布器孔径和泡沫相高度对泡沫分离回收CTAB效率的影响。最适操作条件:泡沫相高度450 mm,气体分布器孔径0.180 mm,气体体积流率100 m L/min。CTAB的富集比为4.71,回收率为60.73%。重复泡沫分离实验结果显示,分离超过5次后,CTAB的富集比和回收率分别减少了26.96%和61.02%。采用荧光光度计对回收CTAB进行结构表征,实验结果表明泡沫分离过程诱导CTAB分子聚集,且聚集程度随分离次数增多而增大。采用表面张力仪和泡沫分析仪对回收CTAB表面张力和泡沫性能进行测定。其表面张力先减小后增大,起泡性先增大后减小,且都在分离次数为3次时分别达到最小值和最大值;其泡沫稳定性逐渐减小。此结果表明CTAB在重复的界面吸附与解吸过程中,分子结构发生变化,疏水性增强,促使其表面活性增强,发泡能力变强;但在重复分离后,形成的胶束结构愈来愈稳定,降低了CTAB分子的表面活性和分散性。CTAB最大重复分离次数为4次。随后,采用泡沫分离技术回收十二烷基苯磺酸钠（SDBS）。研究了表面活性剂浓度对泡沫持液及排液的影响,确定了进料溶液所需的浓度为0.05 g/L,此时泡沫重力排液等效。然后强化排液,采用响应面法（RSM）优化了泡沫分离SDBS的操作条件。在气体体积流率80 m L/min,液相与泡沫相的高度比1:2,气体分布器孔径0.180 mm的条件下,SDBS的富集比为134.83,回收率为63.43%,回归模型与实验数据拟合良好。回收SDBS进行重复分离的分离效率大幅降低,分离次数超过5次后,与市售SDBS相比,回收SDBS的富集比和回收率分别减少了69.58%和69.71%。回收SDBS的结构表征表明泡沫分离过程致使SDBS分子不稳定,发生聚集行为,形成致密结构的胶束;且重复分离超过3次后回收的SDBS的表面活性、泡沫性能、分散性能比较市售SDBS都明显降低,表明胶束状SDBS的界面吸附效果较差,且无法恢复至单体SDBS。最后,采用泡沫分离技术对牛血清白蛋白（BSA）进行分离。研究了BSA浓度、气体体积流率、气体分布器孔径和p H对泡沫分离回收BSA效率的影响。在BSA浓度0.2 g/L,气体体积流率150 m L/min,p H 6.0,气体分布器孔径0.180 mm的条件下,BSA的富集比为5.28,回收率为75.92%。采用SEC-HPLC对回收BSA进行表征,结果表明泡沫分离诱导BSA分子聚集,随分离次数增多,回收BSA中单体含量减少,多聚体含量增多。多聚体吸附效果差,气-液界面张力增大,趋于不稳定,故其泡沫性能减弱;进而重复分离实验中,BSA分离效率逐渐降低,分离次数越多,越不能有效对BSA进行回收。对回收BSA进行乳化性能和疏水性能的测定,BSA分子在气-液界面吸附致使结构拉伸促进分子间氢键和二硫键的生成,提高了分子结构刚性,降低了乳化性;同时BSA分子上疏水结构缩于聚集体内部,表面疏水性减弱。