生物工業(yè)下游技術(shù) 第八章 膜的分離過程

1、第八章第八章 膜分離過程膜分離過程 膜的特點膜的特點 具有較大的透過速度和較高的選擇性；具有較大的透過速度和較高的選擇性； 機械強度好，耐熱，耐化學和細菌侵蝕，機械強度好，耐熱，耐化學和細菌侵蝕，耐凈化和殺菌處理，成本低。耐凈化和殺菌處理，成本低。1.1.對稱膜對稱膜l 結(jié)構(gòu)與方向無關(guān)的膜，孔徑不規(guī)則或一定。結(jié)構(gòu)與方向無關(guān)的膜，孔徑不規(guī)則或一定。2.2.非對稱膜非對稱膜l 分離層（活性膜）和多孔支持層；分離層（活性膜）和多孔支持層；l 活性膜要朝向待濃縮的原溶液；活性膜要朝向待濃縮的原溶液；l 多孔支持層只起支撐作用，使膜具有必要的強度；多孔支持層只起支撐作用，使膜具有必要的強度；l 具有高傳

2、質(zhì)速率和良好的機械強度，被脫除的物質(zhì)大多具有高傳質(zhì)速率和良好的機械強度，被脫除的物質(zhì)大多在其表面，易于清除。在其表面，易于清除。一一. . 膜和膜分離過程的分類與特性膜和膜分離過程的分類與特性3.3.復合膜復合膜l活性膜層沉積于具有微孔的底膜（支撐層）表活性膜層沉積于具有微孔的底膜（支撐層）表面上；面上；l表層與底層是不同的材料；表層與底層是不同的材料；l膜的性能與活性膜和底層膜都有關(guān)系。膜的性能與活性膜和底層膜都有關(guān)系。4.4.荷電膜（離子交換膜）荷電膜（離子交換膜）l含有溶脹膠載著固定的正電荷或負電荷；含有溶脹膠載著固定的正電荷或負電荷；l陰離子交換膜：帶正電荷；陰離子交換膜：帶正電荷；l

3、陽離子交換膜：帶負電荷。陽離子交換膜：帶負電荷。5.5.微孔膜（微孔膜（0.050.052020 m m）6.6.動態(tài)膜動態(tài)膜l在多孔介質(zhì)上沉積一層顆粒物作為有選擇作在多孔介質(zhì)上沉積一層顆粒物作為有選擇作用的膜；用的膜；l沉積層與溶液處于動態(tài)平衡；沉積層與溶液處于動態(tài)平衡；l可在高溫下應(yīng)用，膜更新容易，不穩(wěn)定?？稍诟邷叵聭?yīng)用，膜更新容易，不穩(wěn)定。1.1.滲透（滲透（osmosisosmosis）和透析（）和透析（dialysisdialysis） 滲透是一個擴散過程，在膜兩邊滲透壓差滲透是一個擴散過程，在膜兩邊滲透壓差的作用下溶劑產(chǎn)生流動；的作用下溶劑產(chǎn)生流動； 透析是利用膜兩邊的濃度差從溶液

4、中分離透析是利用膜兩邊的濃度差從溶液中分離出小分子物質(zhì)的過程；出小分子物質(zhì)的過程； 透析過程與滲透過程相重疊；透析過程與滲透過程相重疊； 溶液濃度不斷降低。溶液濃度不斷降低。重要的膜分離過程重要的膜分離過程1.1.醋酸纖維素膜醋酸纖維素膜2.2.聚酰胺膜聚酰胺膜純水純水鹽溶液鹽溶液施加的外壓力施加的外壓力滲透滲透反滲透反滲透2. 2. 反滲透（反滲透（reverse osmosisreverse osmosis） 在膜的兩邊造成一個壓力差，并使其大于在膜的兩邊造成一個壓力差，并使其大于滲透壓，就會發(fā)生溶劑倒流，使?jié)舛容^高的滲透壓，就會發(fā)生溶劑倒流，使?jié)舛容^高的溶液進一步濃縮。溶液進一步濃縮。3

5、. 3. 超濾（超濾（ultrafiltrationultrafiltration） 按粒徑選擇分離溶液中所含的微粒和大分按粒徑選擇分離溶液中所含的微粒和大分子的膜分離操作；子的膜分離操作； 膜只阻擋大分子，大分子的滲透壓不明顯。膜只阻擋大分子，大分子的滲透壓不明顯。4.4.微過濾（微過濾（microfiltrationmicrofiltration） 多孔細小薄膜為過濾介質(zhì)，使不溶物濃多孔細小薄膜為過濾介質(zhì)，使不溶物濃縮過濾的操作?？s過濾的操作。5.5.電滲析（電滲析（electrodialysiselectrodialysis） 在電場中交替裝配的陰離子和陽離子交在電場中交替裝配的陰離子和

6、陽離子交換膜，在電場中形成一個個隔室，使溶液中換膜，在電場中形成一個個隔室，使溶液中的離子有選擇地分離或富集。的離子有選擇地分離或富集。6.6.氣體透過（氣體透過（gas permeationgas permeation） 利用微孔或無孔膜進行氣體分離。利用微孔或無孔膜進行氣體分離。負負極極陽陽離離子子膜膜淡水淡水陰陰離離子子膜膜正正極極鹽水鹽水鹽水鹽水二、膜的制造二、膜的制造 膜具有較大的透過速度和較高的選擇性，膜具有較大的透過速度和較高的選擇性，還應(yīng)具備：機械強度好、耐熱、耐化學和還應(yīng)具備：機械強度好、耐熱、耐化學和細菌腐蝕、耐凈化和殺菌處理、成本低。細菌腐蝕、耐凈化和殺菌處理、成本低。制

7、造膜的材料：制造膜的材料： 改性天然物改性天然物 醋酸纖維素、丙酮醋酸纖維素、丙酮-丁酸纖維素、丁酸纖維素、再生纖維素、硝酸纖維素。再生纖維素、硝酸纖維素。 合成產(chǎn)物合成產(chǎn)物 聚胺（聚芳香胺、聚胺肼）、乙聚胺（聚芳香胺、聚胺肼）、乙烯基聚合物、聚砜、聚脲、聚呋喃、聚乙烯、烯基聚合物、聚砜、聚脲、聚呋喃、聚乙烯、聚丙烯。聚丙烯。 特殊材料特殊材料 聚電解絡(luò)合物、多孔玻璃、氧化聚電解絡(luò)合物、多孔玻璃、氧化石墨、石墨、ZrO2-聚丙烯酸。聚丙烯酸。 醋酸纖維素膜醋酸纖維素膜 優(yōu)點：優(yōu)點：水滲透流率高，截留率好，適宜水滲透流率高，截留率好，適宜制備反滲透膜；原料來源豐富，價格便制備反滲透膜；原料來源豐

8、富，價格便宜；無毒制膜工藝簡單，便于工業(yè)化生宜；無毒制膜工藝簡單，便于工業(yè)化生產(chǎn)。產(chǎn)。 缺點：缺點：熱穩(wěn)定性差，在低溫下容易招致熱穩(wěn)定性差，在低溫下容易招致細菌生長；抗氧化性能差，膜的使用壽細菌生長；抗氧化性能差，膜的使用壽命低；易水解，易壓密；抗微生物侵蝕命低；易水解，易壓密；抗微生物侵蝕性能較弱。性能較弱。1.相轉(zhuǎn)變法制造膜相轉(zhuǎn)變法制造膜 制備澆鑄液制備澆鑄液 在適宜的支持物上把澆鑄液鋪開在適宜的支持物上把澆鑄液鋪開 蒸發(fā)一部分溶劑蒸發(fā)一部分溶劑 凝膠的形成凝膠的形成 熱處理（退火）熱處理（退火）醋酸纖維膜的處方醋酸纖維膜的處方 澆鑄液：澆鑄液： 醋酸纖維素醋酸纖維素 25% 丙酮丙酮 4

9、5% 甲酰胺甲酰胺 30% 沉淀劑：水沉淀劑：水 操作條件：澆鑄溫度操作條件：澆鑄溫度 20 凝膠浴溫度凝膠浴溫度 1 退火溫度退火溫度 78 退火時間退火時間 10min缺點：缺點： 制膜的重演性很差制膜的重演性很差 不對稱膜易壓密不對稱膜易壓密2.燒結(jié)法燒結(jié)法 取顆粒大小一定的膜材料細粉置于一定的取顆粒大小一定的膜材料細粉置于一定的模具內(nèi)，嚴格控制溫度和壓力，使細粒子模具內(nèi)，嚴格控制溫度和壓力，使細粒子的表面由軟變?nèi)?，進而互相粘結(jié)而形成多的表面由軟變?nèi)郏M而互相粘結(jié)而形成多孔體，最后經(jīng)機械加工即得?？左w，最后經(jīng)機械加工即得。 有平整不易變形和耐高溫的優(yōu)點。有平整不易變形和耐高溫的優(yōu)點。3.

10、核徑跡法核徑跡法 將厚為將厚為5 51515m m薄膜于放射性物質(zhì)下接受粒薄膜于放射性物質(zhì)下接受粒子照射，使高分子主干的化學鍵斷裂形成子照射，使高分子主干的化學鍵斷裂形成徑跡?？椎拿芏扔烧丈鋾r間加以控制。徑跡?？椎拿芏扔烧丈鋾r間加以控制。 將照射過的膜用酸堿液腐蝕，使輻射受損將照射過的膜用酸堿液腐蝕，使輻射受損的材料刻蝕形成垂直孔道。的材料刻蝕形成垂直孔道。 膜的表面光滑、孔道直且大小均勻、適宜膜的表面光滑、孔道直且大小均勻、適宜于聚碳酸酯和聚乙酯作微孔膜。于聚碳酸酯和聚乙酯作微孔膜。4.拉伸法拉伸法 首先將晶態(tài)聚烯烴在低熔融溫度下擠壓成首先將晶態(tài)聚烯烴在低熔融溫度下擠壓成膜，然后拉伸得到高的

11、熔融應(yīng)力，再在無膜，然后拉伸得到高的熔融應(yīng)力，再在無張力條件下退火，然后拉伸即得。張力條件下退火，然后拉伸即得。5.復合膜的制備復合膜的制備 一種是把稀薄的聚合物溶液浸漬疊加在支一種是把稀薄的聚合物溶液浸漬疊加在支撐材料上；撐材料上； 在多孔支撐表面進行相界面聚合作用。在多孔支撐表面進行相界面聚合作用。三、膜的性能和參數(shù)三、膜的性能和參數(shù)1.1.孔道特征孔道特征 包括孔徑、孔徑分布和空隙度。包括孔徑、孔徑分布和空隙度。2.2.水通量水通量 （J J）（）（m m3 3/m/m2 2ss） 單位時間內(nèi)通過單位膜面積的水體積流量，也單位時間內(nèi)通過單位膜面積的水體積流量，也稱透水率。稱透水率。三、膜

12、的性能和參數(shù)三、膜的性能和參數(shù)3.3.截留率和截斷分子量截留率和截斷分子量 截留率：截留率：= 1CP/CB 截斷分子量：截斷分子量：相當于一定截留率（相當于一定截留率（90%以上）的最小以上）的最小被截留溶質(zhì)的分子量。被截留溶質(zhì)的分子量。CPCB影響截留率的因素影響截留率的因素 溶質(zhì)分子的大小溶質(zhì)分子的大小 分子的形狀分子的形狀 吸附作用吸附作用 其他高分子溶質(zhì)的影響其他高分子溶質(zhì)的影響 溫度、溫度、pHpH、離子強度等、離子強度等四、膜的使用壽命四、膜的使用壽命1.1.膜的壓密作用膜的壓密作用 在壓力的作用下，膜的水通量隨運行在壓力的作用下，膜的水通量隨運行時間的延長而逐漸降低，膜外觀厚度

13、減少，時間的延長而逐漸降低，膜外觀厚度減少，膜由半透明變?yōu)橥该?。膜由半透明變?yōu)橥该鳌?影響因素：操作壓力和溫度。影響因素：操作壓力和溫度。2.2.膜的水解作用膜的水解作用 醋酸纖維素是有機酯類化合物，比較容醋酸纖維素是有機酯類化合物，比較容易水解，水解的結(jié)果是乙?；摰簟Ｒ姿?，水解的結(jié)果是乙酰基脫掉。 實際操作中，可控制進液實際操作中，可控制進液pHpH和進料溫度。和進料溫度。3.3.膜的濃差極化膜的濃差極化 在膜分離過程中，膜表面上溶質(zhì)濃度高于主體溶在膜分離過程中，膜表面上溶質(zhì)濃度高于主體溶質(zhì)濃度的現(xiàn)象。如下圖：質(zhì)濃度的現(xiàn)象。如下圖： 后果：提高滲透壓，降低水通量；降低膜的截留后果：提高滲

14、透壓，降低水通量；降低膜的截留率；產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象，造成物理堵塞，使膜逐漸失率；產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象，造成物理堵塞，使膜逐漸失去透水能力。去透水能力。4.4.膜污染膜污染 一種是附著層，由料液中懸浮物堆積于膜一種是附著層，由料液中懸浮物堆積于膜面，由溶解性的有機物粘附和溶解性的無面，由溶解性的有機物粘附和溶解性的無機物生成的水垢積附、膠體物質(zhì)和微生物機物生成的水垢積附、膠體物質(zhì)和微生物等吸附于膜面；等吸附于膜面； 另一種是堵塞，是微細粒子或小分子溶質(zhì)另一種是堵塞，是微細粒子或小分子溶質(zhì)吸附、積累在膜表面或膜孔中結(jié)晶沉積所吸附、積累在膜表面或膜孔中結(jié)晶沉積所致。致。減輕膜污染的方法減輕膜污染的方法 料液的有

15、效預(yù)處理料液的有效預(yù)處理 改善膜的表面性質(zhì)和電荷性改善膜的表面性質(zhì)和電荷性 改變操作條件改變操作條件膜分離過程的類型及其特點膜分離過程的類型及其特點 粒子項目粒子項目粒子大小粒子大小分離方法分離方法分離動力分離動力粗粒粗粒10 0m常規(guī)過濾常規(guī)過濾壓力差壓力差細粒細粒1100m高速離心、常規(guī)高速離心、常規(guī)過濾過濾壓力差壓力差微粒微粒0.0110m微濾微濾壓力差壓力差大分子大分子1100 nm超濾、透析超濾、透析壓力差、擴散壓力差、擴散小分子、離子小分子、離子0.110 nm反滲透、電滲析反滲透、電滲析壓力差、電能壓力差、電能（一）膜組件結(jié)構(gòu)與特點（一）膜組件結(jié)構(gòu)與特點良好的膜組件應(yīng)具備的條件：

16、良好的膜組件應(yīng)具備的條件： 沿膜面的流動性好，以利于減少濃差極化；沿膜面的流動性好，以利于減少濃差極化； 較大的膜面積與壓力容器體積比；較大的膜面積與壓力容器體積比； 組件的價格低；組件的價格低； 清洗和膜的更新方便；清洗和膜的更新方便； 保留體積小，且無死角。保留體積小，且無死角。五、膜的應(yīng)用五、膜的應(yīng)用（一）膜組件結(jié)構(gòu)與特點（一）膜組件結(jié)構(gòu)與特點1.1.管式管式 特點：特點：無死角，易清洗；處理含固體較多無死角，易清洗；處理含固體較多的料液；單根管子可以調(diào)換。的料液；單根管子可以調(diào)換。 缺點：缺點：保留體積大；單位體積中所含過濾保留體積大；單位體積中所含過濾面積較小，壓力降大面積較小，壓力

17、降大。五、膜的應(yīng)用五、膜的應(yīng)用 保留體積小保留體積小; 單位體積中所含過濾面積大單位體積中所含過濾面積大; 可以逆洗可以逆洗; 料液需要預(yù)處理料液需要預(yù)處理; 單根纖維損壞時，需調(diào)整整個模件。單根纖維損壞時，需調(diào)整整個模件。2. 2. 中空纖維式中空纖維式3.3.螺旋卷繞式螺旋卷繞式 單位體積中所含過濾面積大；單位體積中所含過濾面積大； 換新膜容易；換新膜容易； 料液需要預(yù)處理；料液需要預(yù)處理； 壓降大；壓降大； 易污染，清洗困難。易污染，清洗困難。4.4.平板式平板式 保留體積小，操作費用低的壓力降，液流保留體積小，操作費用低的壓力降，液流穩(wěn)定，比較成熟穩(wěn)定，比較成熟 。 死體積較大，易漏，

18、高固含量會堵塞進料死體積較大，易漏，高固含量會堵塞進料液通道，拆卸比清潔管道更費時間。液通道，拆卸比清潔管道更費時間。1-料液料液 2-泵泵 3-膜組件膜組件 4-濾液濾液 5閥閥 6-壓力表壓力表1.1.優(yōu)點優(yōu)點 相態(tài)不變，無需加熱，設(shè)備簡單，能耗低。相態(tài)不變，無需加熱，設(shè)備簡單，能耗低。2.2.膜的特性膜的特性 透水率、透鹽率、抗壓性等。透水率、透鹽率、抗壓性等。3.3.應(yīng)用應(yīng)用 海水脫鹽，食品醫(yī)藥的濃縮，超純水的制造等。海水脫鹽，食品醫(yī)藥的濃縮，超純水的制造等。4.4.膜材料膜材料 醋酸纖維膜、芳香聚酰胺膜、高分子電解質(zhì)膜、醋酸纖維膜、芳香聚酰胺膜、高分子電解質(zhì)膜、無機質(zhì)膜等。無機質(zhì)膜等

19、。（二）反滲透（二）反滲透（RORO或或HFHF）1.1.概念概念 凡是能截留分子量在凡是能截留分子量在500500以上的高分子的膜以上的高分子的膜分離過程。分離過程。2.2.應(yīng)用應(yīng)用 各種小分子可溶性溶質(zhì)和高分子物質(zhì)如蛋各種小分子可溶性溶質(zhì)和高分子物質(zhì)如蛋白質(zhì)、酶、病毒等溶液的濃縮、分離和純白質(zhì)、酶、病毒等溶液的濃縮、分離和純化?；?。（三）超濾（三）超濾（UFUF）3.3.材料材料 醋酸纖維，聚砜，芳香聚酰胺，聚丙烯，醋酸纖維，聚砜，芳香聚酰胺，聚丙烯，聚乙烯，聚碳酸酯，尼龍等高分子材料。聚乙烯，聚碳酸酯，尼龍等高分子材料。4.4.濃縮模式過濾濃縮模式過濾 溶劑和小分子溶質(zhì)被除去，料液逐漸濃

20、縮。溶劑和小分子溶質(zhì)被除去，料液逐漸濃縮。5.5.透析過濾透析過濾 在過程中不斷加入水或緩沖液，保持較高在過程中不斷加入水或緩沖液，保持較高的通量。的通量。6. 6. 應(yīng)用應(yīng)用 檸檬酸、抗生素、氨基酸等小分子物質(zhì)分檸檬酸、抗生素、氨基酸等小分子物質(zhì)分 子量在子量在50050020002000之間超濾膜的截斷分子量之間超濾膜的截斷分子量 為為10000100003000030000，使大小分子分開。，使大小分子分開。 酶和蛋白質(zhì)的脫鹽濃縮，如用醋酸纖維素酶和蛋白質(zhì)的脫鹽濃縮，如用醋酸纖維素膜濃縮膜濃縮 - -淀粉酶，平均收率淀粉酶，平均收率95%95%，可濃縮，可濃縮4 45 5倍。倍。1.1.

21、應(yīng)用應(yīng)用 主要用于分離流體中主要用于分離流體中0.10.11010 m m的微生物的微生物 和微粒子，以達到凈化、分離和濃縮的目和微粒子，以達到凈化、分離和濃縮的目的。的。2.2.材料材料 纖維素酯類，聚酰胺，聚氯乙烯，聚丙烯纖維素酯類，聚酰胺，聚氯乙烯，聚丙烯等。等。（四）微孔過濾（四）微孔過濾（MFMF）1.1.概念概念 介于超濾和反滲透之間，以壓力差為動力，介于超濾和反滲透之間，以壓力差為動力， 從溶液中分離出從溶液中分離出30030010001000相對分子量物質(zhì)相對分子量物質(zhì) 的膜分離過程。的膜分離過程。2.2.特點特點 能截留小分子有機物；并同時透析出鹽；濃能截留小分子有機物；并同

22、時透析出鹽；濃縮與透析為一體；操作壓力低?？s與透析為一體；操作壓力低。（五）納米過濾（五）納米過濾（NFNF）板式膜分離器（實驗室用）中空纖維膜分離器（實驗室用）板式膜分離器（實驗室用）Millipore公司板式膜分離器（實驗室用）中空纖維膜分離器（工業(yè)用）卷式膜分離器（工業(yè)用）1. 何謂膜分離？主要有那幾種膜分離方法？何謂膜分離？主要有那幾種膜分離方法？2. 膜在結(jié)構(gòu)上可分為那幾種？膜材料主要用什么？膜在結(jié)構(gòu)上可分為那幾種？膜材料主要用什么？3.簡述微濾、超濾膜、反滲透膜在膜材料、結(jié)構(gòu)、性簡述微濾、超濾膜、反滲透膜在膜材料、結(jié)構(gòu)、性能、分離機理及其應(yīng)用等方面的異同點能、分離機理及其應(yīng)用等方面

23、的異同點3.膜分離的表征參數(shù)有那些？何謂膜截留分子量？膜分離的表征參數(shù)有那些？何謂膜截留分子量？4.何謂濃差極化現(xiàn)象？它是如何影響膜分離的？減少何謂濃差極化現(xiàn)象？它是如何影響膜分離的？減少濃差極化現(xiàn)象的措施？濃差極化現(xiàn)象的措施？5.膜的清洗及保存方法有那幾種？膜的清洗及保存方法有那幾種？6.膜分離設(shè)備按膜組件形式可分為幾種？相比較的優(yōu)膜分離設(shè)備按膜組件形式可分為幾種？相比較的優(yōu)缺點？缺點？超氧化物岐化酶超氧化物岐化酶(SOD)(SOD)的制備的制備 SODSOD（Superoxide dismutaseSuperoxide dismutase），是一種廣泛），是一種廣泛存在于動、植物及微生物中

24、的金屬酶。存在于動、植物及微生物中的金屬酶。 自從自從19731973年年WeisigerWeisiger等在雞肝中發(fā)現(xiàn)兩種等在雞肝中發(fā)現(xiàn)兩種SODSOD以來，至今已采用了各種分離及分析方法，以來，至今已采用了各種分離及分析方法，成功地從各種動物肝臟及血液中，分離純化成功地從各種動物肝臟及血液中，分離純化了了SODSOD。 同時發(fā)現(xiàn)同時發(fā)現(xiàn)SODSOD的存在可能與機體衰老、腫瘤發(fā)的存在可能與機體衰老、腫瘤發(fā)生、自身免疫性疾病和輻射防護等有關(guān)。生、自身免疫性疾病和輻射防護等有關(guān)。 目前臨床上主要用于延緩人體衰老，防止色目前臨床上主要用于延緩人體衰老，防止色素沉著，消除局部炎癥，特別是治療風濕性素

25、沉著，消除局部炎癥，特別是治療風濕性關(guān)節(jié)炎、慢性多發(fā)性關(guān)節(jié)炎及放射治療后的關(guān)節(jié)炎、慢性多發(fā)性關(guān)節(jié)炎及放射治療后的炎癥，無抗原性，毒副作用較小，是很有臨炎癥，無抗原性，毒副作用較小，是很有臨床價值的治療酶。床價值的治療酶。 SODSOD不僅在臨床上大顯身手，而且近年來又被廣泛不僅在臨床上大顯身手，而且近年來又被廣泛地應(yīng)用于日用化工行業(yè)。含有地應(yīng)用于日用化工行業(yè)。含有SODSOD的化妝護膚品，的化妝護膚品，對抗衰老及去除臉面雀斑等有顯著作用。添加對抗衰老及去除臉面雀斑等有顯著作用。添加SODSOD的化妝護膚品倍受女士的青睞，其產(chǎn)品具有很強的的化妝護膚品倍受女士的青睞，其產(chǎn)品具有很強的競爭力。？競爭

26、力。？ 隨著隨著SODSOD被廣泛應(yīng)用于護膚霜、洗面奶、香皂等領(lǐng)被廣泛應(yīng)用于護膚霜、洗面奶、香皂等領(lǐng)域及活性氧、疾病診斷和抗輻射等方面的研究，域及活性氧、疾病診斷和抗輻射等方面的研究，SODSOD將成為廣大藥廠和日用化工廠的重要原料。將成為廣大藥廠和日用化工廠的重要原料。 新鮮牛血新鮮牛血分離血球分離血球血漿（供制備凝血酶用）血漿（供制備凝血酶用）血球血球沉淀（棄去）沉淀（棄去）上清液上清液沉淀沉淀上清夜（棄去）上清夜（棄去）沉淀物沉淀物用蒸用蒸餾水餾水溶解溶解雜物（棄去雜物（棄去）上清夜上清夜上清夜（回收）上清夜（回收）沉淀沉淀溶解溶解雜物（棄去）雜物（棄去）上清液上清液DEAESephad

27、ex A-50分離純化分離純化洗脫液洗脫液透析液透析液濃縮濃縮干燥干燥提取提取沉淀沉淀產(chǎn)品產(chǎn)品從牛血中提取從牛血中提取SODSOD操作步驟操作步驟 分離血球：分離血球：取新鮮牛血，按取新鮮牛血，按100kg100kg牛血加牛血加3.8g3.8g檸檬酸三鈉投料，攪拌均勻，裝入離心管中，檸檬酸三鈉投料，攪拌均勻，裝入離心管中，在離心機中以在離心機中以30003000轉(zhuǎn)分速度離心轉(zhuǎn)分速度離心1515分鐘，分鐘，收集血球，血漿可用于制備凝血酶。收集血球，血漿可用于制備凝血酶。操作步驟操作步驟 提取：提?。喊咽占难蛴冒咽占难蛴?.90.9氯化鈉溶液洗三遍氯化鈉溶液洗三遍( (每每次用血球次用血球

28、2 2倍體積的氯化鈉溶液倍體積的氯化鈉溶液) )，然后加入蒸餾水，然后加入蒸餾水( (和牛血等量的水和牛血等量的水) )，在，在0 044條件下，攪拌溶血條件下，攪拌溶血3030分鐘，再緩慢加入溶血的血球分鐘，再緩慢加入溶血的血球0.250.25倍體積的倍體積的9595乙乙醇和醇和0.150.15倍體積倍體積( (相對于溶血的血球而言相對于溶血的血球而言) )的氯仿的氯仿( (乙醇和氯仿要事先冷卻至乙醇和氯仿要事先冷卻至44以下以下) )，攪拌均勻，攪拌均勻，靜置靜置2020分鐘，置離心機中離心分鐘，置離心機中離心3030分鐘，收集上清液，分鐘，收集上清液，棄去沉淀。棄去沉淀。操作步驟操作步驟

29、 沉淀：沉淀：在上清液中加入在上清液中加入2 2倍體積的冷丙酮，倍體積的冷丙酮，攪拌均勻，于冷處靜止攪拌均勻，于冷處靜止2020分鐘，離心收集沉分鐘，離心收集沉淀。沉淀物用淀。沉淀物用1 12 2倍體積的水溶解，在倍體積的水溶解，在5555水浴中保溫水浴中保溫1515分鐘，離心收集上清液。再用分鐘，離心收集上清液。再用2 2倍冷丙酮使上清液沉淀，靜置過夜。然后離倍冷丙酮使上清液沉淀，靜置過夜。然后離心收集沉淀，上清液可回收丙酮。心收集沉淀，上清液可回收丙酮。操作步驟操作步驟 DEAESephadex A-50DEAESephadex A-50分離純化：分離純化：把以上把以上沉淀溶于沉淀溶于pH

30、pH值為值為7.67.6、2.52.5molmolL L的的K K2 2HPOHPO4 4- -KHKH2 2POPO4 4緩沖液中，用離心法除去雜質(zhì)，收集上緩沖液中，用離心法除去雜質(zhì)，收集上清液準備上柱。清液準備上柱。 操作步驟操作步驟 先把先把DEAE-Sephadex A-50DEAE-Sephadex A-50裝入裝入3 34040厘米的柱厘米的柱中，用中，用pHpH值為值為7.67.6、2.52.5微摩爾升的緩沖液微摩爾升的緩沖液上柱，等流出液的上柱，等流出液的pHpH值為值為7.67.6時，然后將樣品時，然后將樣品上柱，用上柱，用pHpH值值7.67.6、2.52.5微摩爾升微摩爾

31、升5050微摩微摩爾升的緩沖液進行梯度洗脫爾升的緩沖液進行梯度洗脫( (洗脫液濃度從洗脫液濃度從2.52.5微摩爾升開始逐漸加大至最終濃度達微摩爾升開始逐漸加大至最終濃度達5050微摩爾升，這樣便形成一個洗脫梯度微摩爾升，這樣便形成一個洗脫梯度) )，收，收集具有集具有SODSOD的活性峰。的活性峰。操作步驟操作步驟 將洗脫液倒入透析袋中，在蒸餾水中進行透將洗脫液倒入透析袋中，在蒸餾水中進行透析析( (透析方法是利用小分子物質(zhì)在溶液中通過透析方法是利用小分子物質(zhì)在溶液中通過透析袋，而蛋白質(zhì)和粘多糖等大分子不能通透析袋，而蛋白質(zhì)和粘多糖等大分子不能通過透析袋的性質(zhì)而達到不同大小分子分離的過透析袋

32、的性質(zhì)而達到不同大小分子分離的一種方法一種方法) )，然后將透析液經(jīng)超濾濃縮后，冷，然后將透析液經(jīng)超濾濃縮后，冷凍干燥即為凍干燥即為SODSOD產(chǎn)品。產(chǎn)品。 新鮮豬血新鮮豬血分離血球分離血球黃色血漿（供制備凝血酶用）黃色血漿（供制備凝血酶用）紅血球紅血球血紅蛋白（棄去）血紅蛋白（棄去）離心液離心液沉淀沉淀清夜（棄去）清夜（棄去）沉淀物沉淀物熱變熱變沉淀（棄去沉淀（棄去）上清液上清液上清夜（回收）上清夜（回收）沉淀沉淀溶解溶解雜物（棄去）雜物（棄去）上清液上清液DEAESephadex A-50分離純化分離純化洗脫液洗脫液透析液透析液濃縮濃縮干燥干燥除血紅蛋白除血紅蛋白冷丙酮冷丙酮產(chǎn)品產(chǎn)品從豬血

33、中提取從豬血中提取SODSOD操作步驟操作步驟 分離血球：分離血球：取新鮮牛血，按取新鮮牛血，按100kg100kg牛血加牛血加3.8g3.8g檸檬酸三鈉投料，攪拌均勻，裝入離心管中，檸檬酸三鈉投料，攪拌均勻，裝入離心管中，在離心機中以在離心機中以30003000轉(zhuǎn)分速度離心轉(zhuǎn)分速度離心1515分鐘，分鐘，收集血球，血漿可用于制備凝血酶。收集血球，血漿可用于制備凝血酶。操作步驟操作步驟 除血紅蛋白：除血紅蛋白：紅血球用兩倍紅血球用兩倍0.90.9氯化鈉溶液氯化鈉溶液離心洗滌三遍，然后向洗凈的紅血球加入等離心洗滌三遍，然后向洗凈的紅血球加入等體積去離子水，劇烈攪拌體積去離子水，劇烈攪拌3030分

34、鐘，于分鐘，于0 044靜置過夜。再向溶血液中分別緩慢加入靜置過夜。再向溶血液中分別緩慢加入0.250.25倍體積的預(yù)冷乙醇和倍體積的預(yù)冷乙醇和0.150.15倍體積的預(yù)冷氯仿，倍體積的預(yù)冷氯仿，攪拌攪拌1515分鐘左右；靜置分鐘左右；靜置3030分鐘，然后用離心分鐘，然后用離心法除去沉淀，收集微帶藍色的清澈透明粗酶法除去沉淀，收集微帶藍色的清澈透明粗酶液體。液體。 操作步驟操作步驟 沉淀：沉淀：在上清液中加入在上清液中加入2 2倍體積的冷丙酮，倍體積的冷丙酮，攪拌均勻，于冷處靜止攪拌均勻，于冷處靜止2020分鐘，離心收集沉分鐘，離心收集沉淀。沉淀物用淀。沉淀物用1 12 2倍體積的水溶解，在

35、倍體積的水溶解，在5555水浴中保溫水浴中保溫1515分鐘，離心收集上清液。再用分鐘，離心收集上清液。再用2 2倍冷丙酮使上清液沉淀，靜置過夜。然后離倍冷丙酮使上清液沉淀，靜置過夜。然后離心收集沉淀，上清液可回收丙酮。心收集沉淀，上清液可回收丙酮。操作步驟操作步驟 沉淀：沉淀：在上清液中加入在上清液中加入2 2倍體積的冷丙酮，倍體積的冷丙酮，攪拌均勻，于冷處靜止攪拌均勻，于冷處靜止2020分鐘，離心收集沉分鐘，離心收集沉淀。沉淀物用淀。沉淀物用1 12 2倍體積的水溶解，在倍體積的水溶解，在5555水浴中保溫水浴中保溫1515分鐘，離心收集上清液。再用分鐘，離心收集上清液。再用2 2倍冷丙酮使

36、上清液沉淀，靜置過夜。然后離倍冷丙酮使上清液沉淀，靜置過夜。然后離心收集沉淀，上清液可回收丙酮。心收集沉淀，上清液可回收丙酮。操作步驟操作步驟 DEAESephadex A-50DEAESephadex A-50分離純化：分離純化：把以上把以上沉淀溶于沉淀溶于pHpH值為值為7.67.6、2.52.5molmolL L的的K K2 2HPOHPO4 4- -KHKH2 2POPO4 4緩沖液中，用離心法除去雜質(zhì)，收集上緩沖液中，用離心法除去雜質(zhì)，收集上清液準備上柱。清液準備上柱。 操作步驟操作步驟 先把先把DEAE-Sephadex A-50DEAE-Sephadex A-50裝入裝入3 34

37、040厘米的柱厘米的柱中，用中，用pHpH值為值為7.67.6、2.52.5微摩爾升的緩沖液微摩爾升的緩沖液上柱，等流出液的上柱，等流出液的pHpH值為值為7.67.6時，然后將樣品時，然后將樣品上柱，用上柱，用pHpH值值7.67.6、2.52.5微摩爾升微摩爾升5050微摩微摩爾升的緩沖液進行梯度洗脫爾升的緩沖液進行梯度洗脫( (洗脫液濃度從洗脫液濃度從2.52.5微摩爾升開始逐漸加大至最終濃度達微摩爾升開始逐漸加大至最終濃度達5050微摩爾升，這樣便形成一個洗脫梯度微摩爾升，這樣便形成一個洗脫梯度) )，收，收集具有集具有SODSOD的活性峰。的活性峰。操作步驟操作步驟 將洗脫液倒入透析

38、袋中，在蒸餾水中進行透將洗脫液倒入透析袋中，在蒸餾水中進行透析析( (透析方法是利用小分子物質(zhì)在溶液中通過透析方法是利用小分子物質(zhì)在溶液中通過透析袋，而蛋白質(zhì)和粘多糖等大分子不能通透析袋，而蛋白質(zhì)和粘多糖等大分子不能通過透析袋的性質(zhì)而達到不同大小分子分離的過透析袋的性質(zhì)而達到不同大小分子分離的一種方法一種方法) )，然后將透析液經(jīng)超濾濃縮后，冷，然后將透析液經(jīng)超濾濃縮后，冷凍干燥即為凍干燥即為SODSOD產(chǎn)品。產(chǎn)品。 第二節(jié)第二節(jié) 液膜分離液膜分離由于固體膜存在選擇性低和通量小的缺點，故由于固體膜存在選擇性低和通量小的缺點，故人們試圖用改變固體高分子膜的狀態(tài)，使穿過人們試圖用改變固體高分子膜的

39、狀態(tài)，使穿過膜的擴散系數(shù)增大、膜的厚度變小膜的擴散系數(shù)增大、膜的厚度變小, ,從而使透過從而使透過速度躍增速度躍增, ,并再現(xiàn)生物膜的高度選擇性遷移。并再現(xiàn)生物膜的高度選擇性遷移。在在60年代中期誕生了一種新的膜分離技術(shù)液年代中期誕生了一種新的膜分離技術(shù)液膜分離法膜分離法,又稱液膜萃取法又稱液膜萃取法，這是一種以液膜為這是一種以液膜為分離介質(zhì)、以濃度差為推動力的膜分離操作。分離介質(zhì)、以濃度差為推動力的膜分離操作。它與溶劑萃取雖然機理不同、但都屬于液它與溶劑萃取雖然機理不同、但都屬于液- -液系液系統(tǒng)的傳質(zhì)分離過程。統(tǒng)的傳質(zhì)分離過程。簡介簡介當液膜為水溶液時當液膜為水溶液時( (水型液膜水型液膜

40、) )，其兩側(cè)的液體為有機，其兩側(cè)的液體為有機溶劑；當液膜由有機溶劑構(gòu)成時溶劑；當液膜由有機溶劑構(gòu)成時( (油型液膜油型液膜) )，其兩側(cè)，其兩側(cè)的液體為水溶液。因此，液膜萃取可的液體為水溶液。因此，液膜萃取可同時實現(xiàn)萃取同時實現(xiàn)萃取和反萃取。這是液膜萃取法的主要優(yōu)點之一和反萃取。這是液膜萃取法的主要優(yōu)點之一，對，對于簡化分離過程、提高分離速度、降低設(shè)備投資和操于簡化分離過程、提高分離速度、降低設(shè)備投資和操作成本是非常有利的。作成本是非常有利的。 液膜分離的優(yōu)點液膜分離的優(yōu)點 分離過程中沒有相變化，他不需要使液體沸騰，分離過程中沒有相變化，他不需要使液體沸騰，也不需要使氣體液化，因而是一種低能

41、耗，低成也不需要使氣體液化，因而是一種低能耗，低成本的分離技術(shù)；本的分離技術(shù)； 分離過程一般在常溫下進行，因而對那些需避免分離過程一般在常溫下進行，因而對那些需避免高溫分離，分級，濃縮與富集的物質(zhì)，如果汁，高溫分離，分級，濃縮與富集的物質(zhì)，如果汁，藥品等，顯示出其獨特的優(yōu)點；藥品等，顯示出其獨特的優(yōu)點； 分離技術(shù)應(yīng)用范圍廣，對無機物、有機物及生物分離技術(shù)應(yīng)用范圍廣，對無機物、有機物及生物制品等均可適用；制品等均可適用； 分離裝置簡單，操作容易，制造方便。分離裝置簡單，操作容易，制造方便。 一、液膜的定義及其組成一、液膜的定義及其組成 液膜是懸浮在液體中很薄的一層乳液微粒。它能液膜是懸浮在液體中

42、很薄的一層乳液微粒。它能把兩個組成不同而又互溶的溶液隔開，并通過把兩個組成不同而又互溶的溶液隔開，并通過滲透現(xiàn)滲透現(xiàn)象象起到分離的作用。起到分離的作用。 乳液微粒乳液微粒通常是由通常是由溶劑溶劑( (水和有機溶劑水和有機溶劑) )、表面活表面活性劑性劑和和添加劑添加劑制成的。制成的。溶劑溶劑構(gòu)成膜基體；構(gòu)成膜基體；表面活性劑表面活性劑起乳化作用，它含有親水基和疏水基，可以促進液膜起乳化作用，它含有親水基和疏水基，可以促進液膜傳質(zhì)速度并提高其選擇性；傳質(zhì)速度并提高其選擇性；添加劑添加劑用于控制膜的穩(wěn)定用于控制膜的穩(wěn)定性和滲透性。性和滲透性。 一、液膜的定義及其組成一、液膜的定義及其組成 通常將含

43、有被分離組分的通常將含有被分離組分的料液作連續(xù)相，稱為外料液作連續(xù)相，稱為外相；接受被分離組分的液體，稱內(nèi)相；處于兩者之間相；接受被分離組分的液體，稱內(nèi)相；處于兩者之間的成膜的液體稱為膜相，的成膜的液體稱為膜相，三者組成液膜分離體系。三者組成液膜分離體系。分類分類1乳狀液膜乳狀液膜乳狀液膜乳狀液膜根據(jù)成膜液體的不同，分為根據(jù)成膜液體的不同，分為( (W/O)/W ( (水水- -油油- -水水) )和和( (O/W)/O( (油油- -水水- -油油) )兩種。在生物分離中主兩種。在生物分離中主要應(yīng)用要應(yīng)用(W/O)/W型乳狀液膜。型乳狀液膜。膜溶液主要由膜溶液主要由膜溶劑、表面活性劑和添加劑

44、膜溶劑、表面活性劑和添加劑( (流動載體流動載體) )組成，其中組成，其中膜溶劑含量占膜溶劑含量占90以上以上，而表面活性劑和，而表面活性劑和添加劑分別占添加劑分別占15。表面活性劑起穩(wěn)定液膜的作。表面活性劑起穩(wěn)定液膜的作用，是乳狀液膜的必需成分。因此，乳狀液膜又稱用，是乳狀液膜的必需成分。因此，乳狀液膜又稱表表面活性劑液膜面活性劑液膜(surfactant liquid membrane)。(W/O)/W (W/O)/W (水水- -油油- -水水) )向溶有表面活性劑和添加劑的油中加入水溶液，進向溶有表面活性劑和添加劑的油中加入水溶液，進行高速攪拌或超聲波處理，制成行高速攪拌或超聲波處理，

45、制成W/O( (油包水油包水) )型乳化型乳化液，再將該乳化液分散到第二個水相液，再將該乳化液分散到第二個水相( (通常為待分離通常為待分離的料液的料液) )進行第二次乳化即可制成進行第二次乳化即可制成(W/O)/W型乳狀液型乳狀液膜，此時第二個水相為連續(xù)相。膜，此時第二個水相為連續(xù)相。 乳狀液乳狀液膜中表面活性劑有序排列在油水分界面處，膜中表面活性劑有序排列在油水分界面處，對乳狀液膜的穩(wěn)定性起至關(guān)重要的作用，并影響液膜對乳狀液膜的穩(wěn)定性起至關(guān)重要的作用，并影響液膜的滲透性。的滲透性。此外，液膜中的添加劑主要是液膜萃取中此外，液膜中的添加劑主要是液膜萃取中促進溶質(zhì)跨膜輸送的流動載體，為溶質(zhì)的選

46、擇性化學促進溶質(zhì)跨膜輸送的流動載體，為溶質(zhì)的選擇性化學萃取劑。萃取劑。2. 支撐液膜支撐液膜( (SLM/CLM) )支撐液膜是由溶解了載體的液膜，在表面張力作用下，支撐液膜是由溶解了載體的液膜，在表面張力作用下，依靠聚合凝膠層中的化學反應(yīng)或帶電荷材料的靜電作依靠聚合凝膠層中的化學反應(yīng)或帶電荷材料的靜電作用，含浸在多孔支撐體的微孔內(nèi)而制得的，如下圖用，含浸在多孔支撐體的微孔內(nèi)而制得的，如下圖支撐液膜示意圖支撐液膜示意圖u由于將液膜含浸在多孔支撐體上，可以承受較大的由于將液膜含浸在多孔支撐體上，可以承受較大的壓力，且具有更高的選擇性，因而，它可以承擔合成壓力，且具有更高的選擇性，因而，它可以承擔

47、合成聚合物膜所不能勝任的分離要求。聚合物膜所不能勝任的分離要求。u支撐液膜的性能與支撐體材質(zhì)、膜厚度及微孔直徑支撐液膜的性能與支撐體材質(zhì)、膜厚度及微孔直徑的大小密切相關(guān)。支撐體一般都要求采用聚丙烯、聚的大小密切相關(guān)。支撐體一般都要求采用聚丙烯、聚乙烯、聚砜及聚四氟乙烯等疏水性多孔膜，膜厚為乙烯、聚砜及聚四氟乙烯等疏水性多孔膜，膜厚為2550 m，微孔直徑為，微孔直徑為0.021 m。通?？讖皆叫?。通常孔徑越小液膜越穩(wěn)定，但孔徑過小將使空隙率下降，從而將降液膜越穩(wěn)定，但孔徑過小將使空隙率下降，從而將降低透過速度。低透過速度。 流動液膜也是一種支撐液膜，是為彌補上述支撐流動液膜也是一種支撐液膜，是

48、為彌補上述支撐液膜的膜相容易流失的缺點而提出的，液膜相可循環(huán)液膜的膜相容易流失的缺點而提出的，液膜相可循環(huán)流動，因此在操作過程中即使有所損失也很容易補充，流動，因此在操作過程中即使有所損失也很容易補充，不必停止萃取操作進行液膜的再生。液膜相的強制流不必停止萃取操作進行液膜的再生。液膜相的強制流動或降低流路厚度可降低液膜相的傳質(zhì)阻力動或降低流路厚度可降低液膜相的傳質(zhì)阻力。3.流動液膜流動液膜支撐液膜支撐液膜流動液膜流動液膜液膜的制備液膜的制備 表面活化劑表面活化劑它是液膜的主要成分之一，主要用它是液膜的主要成分之一，主要用于控制液膜的穩(wěn)定性，常用的油膜表面活化劑是于控制液膜的穩(wěn)定性，常用的油膜表

49、面活化劑是Span809Span809單油酸山梨糖醇酐），水膜表面活化劑是單油酸山梨糖醇酐），水膜表面活化劑是SaponinSaponin（皂角疳）。（皂角疳）。 膜溶劑膜溶劑膜溶劑是構(gòu)成膜的機體膜溶劑是構(gòu)成膜的機體, ,為了保持液膜為了保持液膜的穩(wěn)定性，要求溶劑具有一定的黏度的穩(wěn)定性，要求溶劑具有一定的黏度. .溶劑不溶于溶劑不溶于膜內(nèi)相和外相。在油膜中，國外一般采用膜內(nèi)相和外相。在油膜中，國外一般采用S100NS100N（中性油）和（中性油）和ISOPAPMISOPAPM（IsoparMIsoparM）（異鏈烷烴）做）（異鏈烷烴）做溶劑。溶劑。液膜的制備液膜的制備 添加劑添加劑分離操作過程

50、中要求液膜具有一定的穩(wěn)分離操作過程中要求液膜具有一定的穩(wěn)定性，而在破乳階段又要求它容易破碎，為了使二定性，而在破乳階段又要求它容易破碎，為了使二者統(tǒng)一，通常使用添加劑者統(tǒng)一，通常使用添加劑 。 流動載體流動載體液膜分離中流動載體是實現(xiàn)分離傳質(zhì)液膜分離中流動載體是實現(xiàn)分離傳質(zhì)的關(guān)鍵，流動載體主要有離子型和非離子型兩大類，的關(guān)鍵，流動載體主要有離子型和非離子型兩大類，而離子型載體又分為正電性載體和負電性載體。一而離子型載體又分為正電性載體和負電性載體。一般非離子型載體比離子型載體好，如冠醚就是一種般非離子型載體比離子型載體好，如冠醚就是一種分離型優(yōu)良的流動載體。分離型優(yōu)良的流動載體。油膜（油膜（W

51、/O）和水膜（）和水膜（O/W0）示意圖）示意圖a油膜（油膜（W/O），），W/O/W體系體系b水膜（水膜（O/W），），O/W/O體系體系(a)-選擇性滲透選擇性滲透 (b)-滴內(nèi)化學反應(yīng)滴內(nèi)化學反應(yīng) (c)-膜中化學反應(yīng)膜中化學反應(yīng) (d)-萃取和吸附萃取和吸附 無無載載體體液液膜膜主主要要分分離離機機理理圖（圖（a）逆向遷移機理）逆向遷移機理 （1 1）載體）載體C C與溶質(zhì)與溶質(zhì)1 1反應(yīng)，同時釋放出反應(yīng)，同時釋放出供能物質(zhì)供能物質(zhì)2 2；（；（2 2）載體絡(luò)合物）載體絡(luò)合物C1C1在膜在膜內(nèi)擴散；（內(nèi)擴散；（3 3）溶質(zhì)）溶質(zhì)2 2與載體絡(luò)合物反與載體絡(luò)合物反應(yīng)供入能量，釋放出溶質(zhì)應(yīng)

52、供入能量，釋放出溶質(zhì)1 1；（；（4 4）載）載體絡(luò)合物體絡(luò)合物C2C2在膜內(nèi)逆向擴散；（在膜內(nèi)逆向擴散；（5 5）未）未絡(luò)合的溶質(zhì)絡(luò)合的溶質(zhì)1 1在膜內(nèi)溶解度很低，故不在膜內(nèi)溶解度很低，故不能返回去；結(jié)果溶質(zhì)能返回去；結(jié)果溶質(zhì)2 2的遷移引起溶質(zhì)的遷移引起溶質(zhì)1 1逆濃度梯度的遷移逆濃度梯度的遷移圖（圖（b）同向遷移機理）同向遷移機理（1 1）載體與溶質(zhì)）載體與溶質(zhì)1 1，2 2反應(yīng)，溶質(zhì)反應(yīng)，溶質(zhì)1 1為欲濃集離子，而溶質(zhì)為欲濃集離子，而溶質(zhì)2 2供應(yīng)能量；供應(yīng)能量；（2 2）載體絡(luò)合物在膜內(nèi)擴散；（）載體絡(luò)合物在膜內(nèi)擴散；（3 3）溶質(zhì)溶質(zhì)2 2釋放出來，并為溶質(zhì)釋放出來，并為溶質(zhì)1 1

53、的釋放的釋放提供能量；（提供能量；（4 4）解絡(luò)載體在膜內(nèi)）解絡(luò)載體在膜內(nèi)反向擴散；結(jié)果：溶質(zhì)反向擴散；結(jié)果：溶質(zhì)2 2順其濃度順其濃度梯度遷移，導致溶質(zhì)梯度遷移，導致溶質(zhì)1 1逆其濃度梯逆其濃度梯度遷移。度遷移。液膜萃取機理液膜萃取機理 液膜萃取機理根據(jù)待分離溶質(zhì)種類的不同，主要可液膜萃取機理根據(jù)待分離溶質(zhì)種類的不同，主要可分為如下幾種類型分為如下幾種類型 又稱又稱物理滲透物理滲透，根據(jù)料液，根據(jù)料液中各種溶質(zhì)在膜相中的中各種溶質(zhì)在膜相中的溶解度溶解度( (分配系數(shù)分配系數(shù)) )和和擴散系數(shù)擴散系數(shù)的不同的不同進行萃取分離。由于一般溶質(zhì)進行萃取分離。由于一般溶質(zhì)之間擴散系數(shù)的差別不大，因之間

54、擴散系數(shù)的差別不大，因此物理滲透主要是基于溶質(zhì)之此物理滲透主要是基于溶質(zhì)之間分配系數(shù)的差別實現(xiàn)分離的。間分配系數(shù)的差別實現(xiàn)分離的。達到平衡時，溶質(zhì)遷移不再發(fā)達到平衡時，溶質(zhì)遷移不再發(fā)生。這種萃取機理的液膜分離生。這種萃取機理的液膜分離無溶質(zhì)濃縮放應(yīng)。無溶質(zhì)濃縮放應(yīng)。單純遷移單純遷移 在有機酸等弱酸性電在有機酸等弱酸性電解質(zhì)的分離純化方而，可解質(zhì)的分離純化方而，可利用強堿利用強堿( (如如NaOH) )溶液溶液為反萃相。反萃相為反萃相。反萃相(W/O)/W型乳狀液膜的型乳狀液膜的內(nèi)水中內(nèi)水中)中含有中含有NaOH，與料液中溶質(zhì)與料液中溶質(zhì)( (有機酸有機酸) )發(fā)發(fā)生不可逆化學反應(yīng)生成不生不可逆

55、化學反應(yīng)生成不溶于膜相的鹽。溶于膜相的鹽。反萃相化學反應(yīng)促進遷移反萃相化學反應(yīng)促進遷移在膜相傳質(zhì)速率為控制步在膜相傳質(zhì)速率為控制步驟驟( (即即NaOHNaOH與酸的反應(yīng)速與酸的反應(yīng)速度很快度很快) )時時, ,反萃相中有機反萃相中有機酸的濃度接近于零酸的濃度接近于零, ,使膜使膜相兩側(cè)保持最大濃差相兩側(cè)保持最大濃差, ,促促進有機酸的遷移，直到進有機酸的遷移，直到NaOHNaOH反應(yīng)完全。反應(yīng)完全。這種利用反萃相內(nèi)化學反應(yīng)的這種利用反萃相內(nèi)化學反應(yīng)的促進遷移又稱促進遷移又稱I I型促進遷型促進遷移移。與上述單純遷移相比，溶質(zhì)在反萃相可。與上述單純遷移相比，溶質(zhì)在反萃相可得到濃縮得到濃縮，并且

56、萃取速率快。并且萃取速率快。 在膜相加入可與目標產(chǎn)在膜相加入可與目標產(chǎn)物發(fā)生可逆化學反應(yīng)的萃取物發(fā)生可逆化學反應(yīng)的萃取劑劑C，目標產(chǎn)物與該萃取劑，目標產(chǎn)物與該萃取劑C在膜相的料液一側(cè)發(fā)生正向在膜相的料液一側(cè)發(fā)生正向反應(yīng)生成中間產(chǎn)物。此中間反應(yīng)生成中間產(chǎn)物。此中間產(chǎn)物在濃差作用下擴散到膜產(chǎn)物在濃差作用下擴散到膜相的另一側(cè)，釋放出目標產(chǎn)相的另一側(cè)，釋放出目標產(chǎn)物。物。膜相載體輸送膜相載體輸送 這樣，目標產(chǎn)物通過萃取這樣，目標產(chǎn)物通過萃取劑劑C的搬運從料液一側(cè)轉(zhuǎn)入到的搬運從料液一側(cè)轉(zhuǎn)入到反萃相反萃相，而萃取劑而萃取劑C在濃差作在濃差作用下從膜相的反萃液一側(cè)擴用下從膜相的反萃液一側(cè)擴散到料液相一側(cè)，重

57、復目標散到料液相一側(cè)，重復目標產(chǎn)物的跨膜輸送過程。產(chǎn)物的跨膜輸送過程。 因此，因此，萃取劑萃取劑C稱為液膜的稱為液膜的流動載體流動載體。利用膜相中流動載。利用膜相中流動載體選擇性輸送作用的傳質(zhì)機理體選擇性輸送作用的傳質(zhì)機理稱為稱為載體輸送載體輸送，又稱為，又稱為型促型促進遷移進遷移。 利用載體輸送的萃取過程可大大地提高溶質(zhì)的利用載體輸送的萃取過程可大大地提高溶質(zhì)的滲透性和選擇性。更為重要的是，載體輸送有能量滲透性和選擇性。更為重要的是，載體輸送有能量泵的作用，使目標溶質(zhì)從低濃度區(qū)沿反濃度梯度方泵的作用，使目標溶質(zhì)從低濃度區(qū)沿反濃度梯度方向向高濃度區(qū)持續(xù)遷移。顯然，載體輸送需要能量。向向高濃度區(qū)

58、持續(xù)遷移。顯然，載體輸送需要能量。根據(jù)向流動載體供能方式不同，載體輸送分為兩種。根據(jù)向流動載體供能方式不同，載體輸送分為兩種。(1)反向遷移反向遷移(2)同向遷移同向遷移液膜材料的選擇液膜材料的選擇 液膜分離技術(shù)的關(guān)鍵是選擇最適宜的流動載體、表液膜分離技術(shù)的關(guān)鍵是選擇最適宜的流動載體、表面活性劑和有機溶劑等材料來制備合乎要求的液膜，并面活性劑和有機溶劑等材料來制備合乎要求的液膜，并構(gòu)成合適的液膜體系。作為流動載體必須具備如下條件：構(gòu)成合適的液膜體系。作為流動載體必須具備如下條件：a 溶解性，流動載體及其絡(luò)合物必須溶于膜相，而不溶溶解性，流動載體及其絡(luò)合物必須溶于膜相，而不溶于鄰接的溶液相，于鄰

59、接的溶液相，b 絡(luò)合性，作為有效載體，其絡(luò)合物絡(luò)合性，作為有效載體，其絡(luò)合物形成體應(yīng)該有適中的穩(wěn)定性，即該載體必須在膜的一側(cè)形成體應(yīng)該有適中的穩(wěn)定性，即該載體必須在膜的一側(cè)強烈地絡(luò)合指定的溶質(zhì)，從而可以轉(zhuǎn)移它，而在膜的另強烈地絡(luò)合指定的溶質(zhì)，從而可以轉(zhuǎn)移它，而在膜的另一側(cè)很微弱地絡(luò)合指定的溶質(zhì)，從而可釋放它，實現(xiàn)指一側(cè)很微弱地絡(luò)合指定的溶質(zhì)，從而可釋放它，實現(xiàn)指定溶質(zhì)的跨膜遷移過程；定溶質(zhì)的跨膜遷移過程；c 載體應(yīng)不與膜相的表面活性載體應(yīng)不與膜相的表面活性劑反應(yīng)，以免降低膜的穩(wěn)定性。劑反應(yīng)，以免降低膜的穩(wěn)定性。 流動載體按電性可分為帶電載體與中性載體，一般流動載體按電性可分為帶電載體與中性載體，一般來說中性載體的性能比帶電載體來說中性載體的性能比帶電載體( (離子型載體離子型載體) )好。中性好。中性載體中又以大環(huán)化合物最佳。載體中又以大環(huán)化合物最佳。莫能