《Applied Surface Science》：Interfacial adsorption mechanism of a novel gemini amino-hydroxamate collector and its enhanced effect on smithisonite flotation
编辑推荐：
•设计并合成了一种新型捕收剂——1,10-癸二胺二丙基羟肟酸（DDPHA）。•创新性地将DDPHA应用于菱锌矿的无硫化剂直接浮选。•DDPHA对菱锌矿表现出优异的捕收能力和分离选择性。•DDPHA通过羟肟酸基团和氨基的多齿配位作用，以M型构型锚定在菱锌矿表面。引言锌是一种在有色金
- •
设计并合成了一种新型捕收剂——1,10-癸二胺二丙基羟肟酸（DDPHA）。
- •
创新性地将DDPHA应用于菱锌矿的无硫化剂直接浮选。
- •
DDPHA对菱锌矿表现出优异的捕收能力和分离选择性。
- •
DDPHA通过羟肟酸基团和氨基的多齿配位作用，以M型构型锚定在菱锌矿表面。
引言
锌是一种在有色金属中具有战略重要性的金属，在新能源储能、电子制造、航空航天和基础设施建设等多个工业领域占据不可或缺的地位[1]，[2]。在全球新兴产业的蓬勃发展推动下，锌矿产资源市场需求持续攀升，而高品质、易处理的硫化锌矿逐渐枯竭[3]，[4]。氧化锌矿是金属锌回收的重要替代原料，其中菱锌矿在氧化锌矿床中分布最广、储量最大[5]，[6]。其高效开发利用已成为保障锌资源持续供应的关键。然而，菱锌矿具有表面亲水性强、与钙镁脉石矿物性质相似的特点，导致浮选分离十分困难[7]，[8]。
泡沫浮选是实现菱锌矿分离富集最有效的技术手段，而捕收剂的性能直接决定浮选效率和工业应用潜力[9]，[10]。目前，十二胺（DDA）是菱锌矿浮选中最常用的阳离子捕收剂[11]，[12]。尽管DDA具有成本优势，但其存在两大缺点：选择性差，以及必须添加硫化剂，难以满足菱锌矿高效绿色浮选的要求[13]，[14]。此外，脂肪酸类捕收剂和螯合型浮选药剂也存在选择性不足和适应性差等局限性[15]，[16]。
氨基作为十二胺类阳离子捕收剂的核心官能团，对氧化矿物表面表现出强烈的吸附亲和力，而羟肟酸基团能与Zn2+生成稳定的螯合配合物，对菱锌矿表现出优异的选择性识别能力[17]，[18]。早期研究采用十二胺与羟肟酸类浮选药剂联合使用，其协同效应在一定程度上能够平衡菱锌矿浮选中的捕收能力和分离选择性[19]。然而，这种物理复配存在药剂消耗量大、界面相互作用可控性差以及协同机理复杂等多项缺点[20]，[21]。与简单的物理混合不同，通过分子设计将十二胺衍生的氨基和羟肟酸基团整合到一种新型双官能团捕收剂中，可以实现两种官能团的互补优势[22]，[23]。氨基可增强矿物表面的界面吸附作用，而羟肟酸基团则通过特定的螯合反应实现选择性浮选[22]。同时，该策略可简化药剂配方，有效降低选矿成本。本研究设想同时含有氨基和羟肟酸基团的捕收剂可能对菱锌矿具有优异的浮选性能，因此将两个氨基和两个羟肟酸基团组合到一个分子中，并选用十亚甲基作为疏水碳链，开发了1,10-癸二胺二丙基羟肟酸（DDPHA）。
通过实验室微浮选试验系统考察了DDPHA对菱锌矿和方解石的浮选性能。结合Zeta电位、表面接触角、FTIR、UV-Vis和XPS表征以及密度泛函理论（DFT）计算，探讨了DDPHA在菱锌矿表面的界面作用机理。本研究为氧化锌矿的高效浮选分离提供了理论支持和新颖的药剂策略。
章节摘要
矿物样品与化学试剂
为实验制备高纯度菱锌矿，依次通过手选、破碎、磨矿和筛分以确保可靠性。粒度为?0.074～+0.037 mm的矿粒作为微浮选试验的给料，而小于0.037 mm的粒级用于后续表征测试，包括Zeta电位测定、FTIR和XPS光谱分析。菱锌矿的XRF和XRD数据分别见表1和图1。XRF分析
DDPHA的合成与表征
通过Scheme 1所示的合成路线合成了1,10-癸二胺二丙基羟肟酸（DDPHA）。简言之，将0.2 mol 1,10-癸二胺溶解于150 mL无水乙醇中，装入配有温度探针和磁力搅拌器的三口反应器中，然后缓慢滴加0.405 mol丙烯酸甲酯。所得混合物在25 °C下持续搅拌2.0 h，然后在冰浴中冷却至10 °C以下，随后
结论
本工作设计并合成了一种新型浮选捕收剂——1,10-癸二胺二丙基羟肟酸（DDPHA）。微浮选结果证实，DDPHA对菱锌矿具有优异的选择性浮选性能，可有效分离方解石。在pH 8.0条件下，菱锌矿直接浮选的最大回收率为88.64%，而方解石仅为35.23%。相比之下，DDA对菱锌矿的直接浮选捕收能力较弱，回收率为
CRediT作者贡献声明
何玲：撰写—原稿、调查、正式分析、数据管理。齐静：撰写—审阅与编辑、验证、项目管理、资金获取。
利益冲突声明
作者声明，他们不存在已知的会影响到本文所报告工作的相互竞争的经济利益或个人关系。
致谢
本工作得到云南省基础研究项目（资助编号：202401BE070001-015和202501CF070110）的资助。
何玲|齐静
