浮选作为一种基于表面活性剂的分离技术，广泛应用于污水处理、水质净化、选矿和石油开采等工业领域。在浮选过程中，空气通常以小气泡的形式引入并分散于浮选单元中，与悬浮的疏水性颗粒或油滴碰撞并粘附，形成气泡-颗粒聚合体。在密度差作用下，这些聚合体浮升到液相表面形成泡沫，最终被分离或收集。因此，从整个浮选过程来看，控制气泡的行为及尺寸以提高悬浮颗粒与气泡的碰撞和增强颗粒与气泡的粘附强度，是决定浮选性能的关键因素。而表面活性剂在浮选效率中起着相当重要的作用，然而，由于化学表面活性剂具有成本较高和环境相容性差等特点，常常会对环境造成严重的污染，并且损害人类的身体健康。因此，本文深入研究环境友好的生物表面活性剂是否可以代替化学表面活性剂，采用高速摄影技术，分别在纯水及模拟废水中对比研究了茶皂素、鼠李糖脂和曲拉通3种表面活性剂溶液中单个气泡的变形、终端速度与运动轨迹，以及气泡群的尺寸分布特征。研究结果表明，无论在纯水还是模拟废水中，类似于化学表面活性剂，生物表面活性剂对单气泡的浮升运动和气泡群的尺寸分布均有重要的的影响。少量的茶皂素和鼠李糖脂可以有效地抑制气泡变形、降低气泡终端速度、增强气泡的稳定性、减小振幅幅度，减小气泡群的特征尺寸和增大气泡群的比表面积。相比于纯水，茶皂素和鼠李糖脂的浓度为0.04mmol/L时，气泡高宽比分别缩减了53%和51%，终端上升速度分别减小了25%和7%，气泡的运动轨迹更有规则，偏离中心位置较纯水中小。相比于模拟废水，茶皂素和鼠李糖脂的浓度为0.04mmol/L时，气泡高宽比分别缩减了48%和39%，终端上升速度分别减小了25.8%和17%。研究结果还表明，在纯水中和模拟废水中添加少量的生物表面活性剂对气泡群的尺寸分布也有重要的影响，类似于化学表面活性剂，少量的茶皂素就可以有效地抑制气泡变形、降低气泡终端速度、增强气泡的稳定性、减小气泡群的特征尺寸和增大气泡群的比表面积。相同的进气量条件下，增加茶皂素和鼠李糖脂溶液浓度可以明显的减小气泡尺寸，缩窄气泡尺寸范围，促进气泡的均匀分布。当生物表面活性剂的浓度为0.04mmol/L时，随着进气量的增加，与化学表面活性剂中类似，气泡团的密度增加并且气泡尺寸分布不再均匀，出现更多的小气泡；增加生物表面活性剂的浓度，气泡的平均当量直径减小，Sauter当量直径略有增大，比表面积有增大的趋势，有利于废水中悬浮颗粒的去除。另外，生物表面活性剂对气泡的影响决定于生物表面活性剂的种类和浓度。茶皂素的调控效果强于鼠李糖脂。单从对浮选气泡行为的影响效果来看，生物表面活性剂可能成为化学合成表面活性剂的替代品或升级换代品。