液膜分離技術

液膜分離技術王皓冬目錄一、液膜的定義二、液膜的組成三、液膜的分類四、液膜的分離機理五、液膜分離技術的優(yōu)點六、液膜技術的應用七、技術障礙一、液膜的定義液膜是懸浮在液體中很薄的一層乳液微粒，可以是水也可以是有機溶液。液膜分離是將第三種液體展成膜狀以分隔開兩個液相，由于膜的選擇透過性，可使原料液中某些組分透過液膜進入接受液，實現(xiàn)組分的分離。二、液膜的組成液膜溶液主要由以下幾個組分組成：1、膜溶劑成膜的基本物質(zhì)，一般為水或者有機溶劑。根據(jù)液膜的穩(wěn)定性和對溶質(zhì)的溶解性選擇。2、表面活性劑含有親水基和疏水基，可定向排列固定水油分界面?？擅黠@降低液體的表面張力或兩相的界面張力，直接影響液膜的穩(wěn)定性、滲透速度、分離效率等。3、膜增強添加劑根據(jù)液膜的特殊需要添加。用于增加膜的穩(wěn)定性（即要求液膜在分離操作過程中不會過早破碎，在破乳過程中又容易被破碎）。4、流動載體可選擇性遷移制定溶劑或離子。常為某種萃取劑。三、液膜的分類從形狀上分支撐型液膜（隔膜型）球形液滴膜乳狀膜（1）制作：

將多孔的支撐體浸在有機溶液中，溶液充滿微孔形成液膜。（2）多孔支撐體材料：

聚砜、聚四氟乙烯、聚丙烯和醋酸纖維素等（3）特性：

此種液膜傳質(zhì)面積小，穩(wěn)定性差，支撐液體易流失。（2）應用：此類液膜目前主要用于物質(zhì)的萃取。1、支撐型液膜2、球形：

(1)液滴膜（直徑1-5mm）

根據(jù)內(nèi)外相不同分為水油水型（wow）、油水油型（owo），是一個較大的單一的球面薄層，第一張圖為油水油型，膜相為水膜（水是水溶液，油是有機物），第二張圖為水油水型，膜相為油膜。這種膜的穩(wěn)定性差，比表面積小，壽命短，僅用于實驗研究。（2）乳液膜（直徑1-100μm）1、膜相：外相和內(nèi)相之間成膜的液體

（小蝌蚪：表面活性劑）2、內(nèi)包相：接受被分離組分的液體3、連續(xù)相：（外相）含有被分離組分的料液（與上一張的液滴膜結構相似，差別僅在于乳液膜的內(nèi)相分散成許多微液滴懸浮在膜相液中）四、液膜分離的機理

單純遷移（僅靠滲透作用）促進遷移（化學反應對傳質(zhì)起到促進作用）1、選擇性滲透2、萃取和吸附I型促進遷移（滴內(nèi)化學反應）II型促進遷移（膜相化學反應）

單純遷移（無化學反應的）1、選擇性滲透膜內(nèi)不含流動載體，內(nèi)、外兩側均不含有與待分離物質(zhì)發(fā)生化學反應的試劑。利用原料液中組分在液膜中的溶解度和擴散系數(shù)的不同而導致透過膜的速率不同來實現(xiàn)分離。原料液中的A、B組分，A易溶于膜，滲透速率較快。B難溶于膜，滲透速率較慢。一定時間后，右側接受液中A的濃度＞B，

左側原料液中B的濃度＞A，

從而實現(xiàn)A、B的分離。當分離過程進行到膜兩側A的濃度相等時，便自行停止。2、萃取和吸附液膜分離過程具有萃取和吸附的性質(zhì)。它能把有機化合物萃取和吸附到液膜上（多為碳氫化合物的薄膜），也能吸附各種懸浮的油滴及懸浮的固體等。

促進遷移（有化學反應的）1、I型促進遷移（滴內(nèi)化學反應）膜內(nèi)無載體，左側為接受劑（內(nèi)相），里面添加與原料液中的被分離物C發(fā)生不可逆反應的試劑R。C能通過液膜，與接受劑中的試劑R發(fā)生不可逆化學反應生成產(chǎn)物P，P不能通過液膜。使被分離物C在內(nèi)相（左側接受劑）中的濃度幾乎為0。因此膜兩側維持的很高的濃度差使反應具有很高的推動力，使C不斷地遷移到內(nèi)相，直到內(nèi)相中的R被消耗完為止。2、II型促進遷移（膜相化學反應）II型促進遷移是制乳時加入流動載體，這類載體可以是萃取劑、生成配合物的配合劑、液體離子交換劑等。分為同向遷移和反向遷移，兩種機理相似，僅是載體不同和載體與被分離物質(zhì)的遷移方向不同。這種遷移具有高度選擇性，與生物膜的選擇透過性功能相似。實質(zhì)是通過化學反應給流動載體不斷提供能量。所以此類機理又被稱為“離子泵”。以廢水中銅離子的回收為例（金屬離子反向遷移）載體HACuA2Cu2+Cu2+CuA2HAH+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+H+H+H+Cu2+H+Cu2+HA外相（廢水）膜相內(nèi)相（接受劑）五、液膜分離法的優(yōu)點1、萃取與反萃取過程同時一步完成。2、分離的同時能夠達到濃縮。3、分離的傳遞效率高。（傳質(zhì)推動力大,所需分離級數(shù)少）4、試劑消耗量少5、工藝簡單，操作濃度區(qū)間大且成本低。六、應用廣泛應用于石油、化工、醫(yī)藥、環(huán)境工程等領域1、烴類混合物的分離2、從鈾礦浸出液中提取鈾3、液膜法提取氨基酸和抗生素4、處理有機廢水（氨、酚類）5、工業(yè)重金屬廢水