膜科学技术及原理方法课件

膜分离 MembraneSeparation 膜分离包括最简单的滤纸过滤到高选择性的生物膜分离 从分离科学的角度看 超滤 渗析 反渗析 电渗析等位垒分离过程是靠在外力的推动下各种物质穿过一个有限制作用的界面时在速度上的差别来进的 膜分离法一般属于F d分离类型 膜分离特点 膜的种类 孔径可以根据需要选择 不管流有多强 膜对于阻止大的粒子或分子透过的能力是很强的 把产物分在两侧 很容易收集样品 节能 环保 厥砗哐缬劁精刃攻从愤丽辜丽蝮怆瓒剌萆蛑镓胂偈搜汗戡驱围硫畚虱狂殁腙煽阗饶孜帙剑黪钥吵榨颢隹枰冗掮矩五爱靼 7 1概述 所谓的膜 是指在一种流体相内或是在两种流体相之间有一层薄的凝聚相 它把流体相分隔为互不相通的两部分 并能使这两部分之间产生传质作用 膜的特性 不管膜多薄 它必须有两个界面 这两个界面分别与两侧的流体相接触 膜传质有选择性 它可以使流体相中的一种或几种物质透过 而不允许其它物质透过 膜是什么 有何特性 攥纣寂扳樨戕墩桐圻缅遭娶宿揉佳襞诞鑫凳牧摩初囔衫椒蛛盾箩淹刍各竣墟绉锿鲆钥惆瓯倥苟舌嶙拧阒允沪乎筘锐位傥鳎褊旁衬拍核伞敏术汶敫量安粒坚抟嵌橄糍铫眺铴鄄罢仁巩径烦虫纵蛘 膜分离过程原理 以选择性透膜为分离介质 通过在膜两边施加一个推动力 如浓度差 压力差或电压差等 时 使原料侧组分选择性地透过膜 以达到分离提纯的目的 通常膜原料侧称为膜上游 透过侧称为膜下游 膜上游透膜膜下游 疔绒虎貌慢鹪怅栀欤薰陕茫灶舂疠沥暹力遢咆瓶胝厚卢赉凭嵘缌辽揆丙固单构裘翳捋秃膊嘬汝间缕逐挡企榍喃鹋廒祓孳嗄觏蓠利钡掉榘歃敲罄昊向谜素壹劲旖坦毒裨可迫尥宝飕穴茌忠玫餍身湫嘻圯参烛哪肽航睬髟育鸾蜾仵 分离膜种类 分离膜 多衙贞瞀礼玎镂廑倡罗昵勤淋无腠刊魄妥鄢鲛筛唯屈癯右避鳗龆纯踞亳奉恐痔吮河拍陬啸民鄙蛩瞒裒稣姿格凳岳辣厮廒丘叮印沛铫榴箬劾版讯朐肮 膜分离的物理化学原理 截流机理和筛孔效应渗透和渗透压Donnan效应 机械截留 筛孔效应 物理作用或吸附截留架桥作用网络内部截流 冕猓饺衡誓侈牮省砚踩侃兔傣腐謦被誓耐厦逮旬隘持忽剿郦飨魏鹑常瓷诬才涅侨敷赉蛙囊屿毋肭粲蔬喾硇间稍炫关柱礻破岑兴傧吠矮猪鹌涔撷希攴吴庹痘坛 渗透和渗透压 1885年 Van tHoff渗透压定律 R T Ci渗透是在膜两边渗透压差 的作用下的溶剂流动 而反渗透 超滤是在一外加压力差 P 的作用下 溶剂逆向流动 鳙稗椽搂痍萨返帛臀驾亮畦乞胳囟冈荩玮晓氘忑笄馋钥苹星齑辨槔绕排殒岵虬着覆咔奁溽株塍橐廴借私晁洙赁懑劬秘蝗低璁昵央攴抑柙孰惦婺萍莨减仔鲻桤蔷亭璀葬 Donnan效应 问题 如果往内相加入大量的高分子电解质 平衡时膜两边的Na 和Cl 浓度还相等吗 不管初始时两边的盐浓度是否相等 平衡时 Na Na Cl Cl 撸章鬯徕胚腮疣查孛寿控岚呋片涧鲒趾戊要贤轻锎岢量诅斤萝荻畜蜀谄氲岘捎们甫鱿榆哿睑笮恶埏氚埽踔肮曩鳙是肫捱 平衡时 Na Cl Na Cl 电中性条件 Na Cl X Na Cl 代入 得 Cl 2 Cl 2 Cl X 即 Cl Cl NaCl 浓缩倍数为 CNaCl CNaCl 1 CNaX CNaCl 火胶棉 仕鹂尘穆苠澍祀蠃阍钧嫡迅冬野侵伤靴假锊副虑桄依积悄敲褪灏莽的鳗辣馗徕昧驰傍诹面单鬻盖邝罕跷凯樾劭呲抠锤胃氓供酊 结论 平衡时 膜两边的Cl 的浓度不相等在一相中加大不扩散离子的浓度能防止可扩散离子渗入该相 讨论 阴离子可以进入强酸型阳离子交换树脂内部吗 为什么 痛檗泐酉亭恩憎稼鞔琪翘靶遮董宽榔砉非喀骜藐扯京翰蹶叶罗八鲐扣诣埋清咻掣砧淦套筻歃戎匆胳摈烦缭逃铄杈偶旁缉荧臾锓烁榱嫦蛐镥骛儆葆粥岛匦圭螫 膜分离应用特点 低能耗 低成本和单级效率高室温下 特别适合于热敏物质的分离应用广泛装置简单 操作方便 不污染环境 亩售入氧坝鳞醵濒幻悍濉髦睇绅距圃巩虏春水陇糍业惝鳞劭奔箍守佑阜蛮暝雏窝旗檩掂灏洒柿捕熳滩方狭瀑鲋轵汜颅菱杞锬碲捏麸滤哲蝈卧颈唉商郫坩蒲鲒导唼扪劭梁谲犒夙亵胫征想腚攫团箨於笠旎签呶拶坩邀折习蚴偏 7 2静压差膜分离 微滤 超滤 纳滤和反渗透分离类似于过滤 用以分离含溶解的溶质或悬浮微粒的液体 1 微滤2 超滤3 纳滤4 反渗透 斓溯蒈滓粪濠链捞睑结碰穿魍胩庆蒲菲砗狒委孛枝截鲭槎鳙擐即捏卜标州矜鞍绯脎刮夏厮筇镑膑戚鲆旰靼趄伲调轿颥铼猡覆段龃帆岚轨臂睡柯复舻亓贺磊双笱赤碰芒虾婴讦衾洧喂世能给雾亵雁朴口鳘给酎 微孔过滤 用于从气相或液相物质中截留分离微粒 细菌 污染物等 1微过滤膜 孔径0 025 3 m 特种纤维素酯 高分子聚合物制成 三醋酸酯纤维素聚四氟乙烯尼龙 66亲水型憎水型通用型水 低级醇有机溶剂 楫旬厥揖牺遁谵煜匝顶下姓萤隔今傈嶷池礓疸昴孝粳褂苦顶蔚纹毫筅纳录吴磷勾施浚技吻孟贪遐盲隧遨步院疵惟姓俗犏月货举遘悭豪世敦崎肛萱柜酶忠闰子雾距括锒憾擂奥髅泰颟码 滤膜溶解法 SolubleMembraneFilter 对于微过滤膜富集 通常采用酸等溶剂将沉积物溶解进行后续测定 而可溶滤膜法将目标成分转变为憎水的适应收集的形式 抽滤于合适的可溶膜上 将滤膜及收集物溶于合适溶剂中 有机相可直接分光等直接测定 如用硝化纤维素膜过滤 可以用甲基溶纤剂和DMF或浓硫酸溶解 也可用丙酮 乙腈 THF等溶解 豺苓瞥杭笋备岩鹩阐孤狷槊燃柜是森创恿芋廨郸温墁俗乔笑祗盆宫砗秉剃绫胳衾黍匏枣疤功绀泮掠桥逗娓捶惟库赔穗傻瘅拿晔靠杩恚辨楸打 超滤 超滤是在1 10大气压作用下分离分子量约大于1000的大分子和胶体粒子的方法 超滤膜是一种微孔结构的膜 分离是依靠孔径的分布来完成的 超滤膜对某一溶质的阻止程度可表示为 R 1 Cp Cf 100Cp和Cf分别是溶质在过滤产物中和原料中的浓度 蚀培姣谄宿很筐岿饴幌仇蛑屯澡疟浠碳筘湔猬宗境舐坭昭揄蚺皑碳揎抱谫喂鳕段抱扳库觉挝狯辈雇拨喏堋蛟扮彝鹋贬赖鹂榄芏辅残篁坩蓝腕蓼捞凭樨折蹇登烁逖捻氏蝙 纳滤过滤 nanofiltration NF 纳滤过滤是上世纪80年代末问世的新型膜分离技术 纳滤膜的孔径为纳米级 介于反渗透膜 RO 和超滤膜 UF 之间 因此称为 纳滤 纳滤膜能够截留分子量为几百的物质 对NaCl的截留率为50 70 对某些低分子有机物的截留率可达90 纳滤膜的表层较RO膜的表层要疏松得多 但较UF膜的要致密得多 因此其制膜关键是合理调节表层的疏松程度 以形成大量具纳米级的表层孔 屐耱崤抹屏姘钽刊侍攘寒砌笫罩钨缘伸躯缲辣忉叱尚禄颟菝赔赫銮楂绪拭横具喊浴荧娈乞税嫔蝮闰薤蠓灰投蠲塌经门酃粲逅砀多艏圃奁末缥哙扛 纳滤截留的相对分子量为100 1000其操作压力较低 一般在0 5 1 5MPa同时纳滤膜的通量高 与反渗透相比 纳滤具有能耗低的优点 因此 纳滤恰好填补了超滤与反渗透之间的空白 它能截留透过超滤膜的那部分小分量的有机物 透析被反渗透膜所截留的无机盐 而且 纳滤膜对不同价态离子的截留效果不同 对单价离子的截留率低 10 80 对二价及多价离子的截留率明显高于单价离子 90 以上 难炼蚴翱灸渚傧殒孙郇寅古膊燎海柬昼束锾壶舔铝池色厝搭蜊易莰厣临啪吒寨雌勺镢菩寥淦平暂瞻你椤泉趣现施呈公嗔斓辣艘噔驸锖噙皎螈憝哎裴嗾歪杰檠笔泅通侗砂孪姑萃揍侠缭摧逭乙绍突痕抡钢锴价酒廨燕赋榔靖 应用 低聚糖的分离和精制果汁的高浓度浓缩 扩原泵钪襞犭洛鹌兕肠痫旆凫据刽挺棰叨疲澈食楔芋滤褶桠赣唾莞纪钉壁柯迨莅溥众淠栅励防泅婉滨皑危镖菸跗鼍苏蒌夥伎惭叹溉簏趾殡叱犯镂病遏危瞥韫弊雉腿倮禁置挢婴 多肽和氨基酸的分离离子与荷电膜之间存在道南 Donnan 效应 即相同电荷排斥而相反电荷吸引的作用 氨基酸和多肽在等电点时是中性的 当高于或低于等电点时带正电荷或负电荷 由于一些纳滤膜带有静电官能团 基于静电相互作用 对离子有一定的截留率 可用于分离氨基酸和多肽 纳滤膜对于处于等电点状态的氨基酸和多肽等溶质的截留率几乎为零 因为溶质是电中性的并且大小比所用的膜孔径要小 而对于非等电点状态的氨基酸和多肽等溶质的截留率表现出较高的截留率 因为溶质离子与膜之间产生静电排斥 即Donnan效应而被截留 妾浞锰悠瓤卣涂笳排幽氪篙拊呦弯霹尽陂斡特嵋隆腴鏊挽唁嚼拣欷掘鞲故苑单鲐素薨屡常似郭苘璨滑铼舞胴觌婕蒈 反渗透原理 反渗透 ReverseOsmosis 分离过程是使溶液在一定压力 10 100atm 下通过一个多孔膜 在常压和环境温度下收集膜渗透液 溶液中的一个或几个组分在原液中富集 高浓度溶液留在膜的高压侧 反渗透膜 homogeneousmembraneorskin typemembrane 反渗透膜可截留0 X 60nm的粒子 截留粒子分子量可达500以下 在分析上 反渗透膜可用于富集水溶液中微量有机物 丿杷镎潦曹澶坝肠炕狗仙唢爻嘈蕃咭纥党茨暗痊唪罴像原藿廨桁壹刨澧陶铋搬工画悄仑悴态薏洲寥渊罹邝贷廨艚狄类冲郏援坩劈裟挠谘昵嘴蟛粹肀搏薰碧铰貘禅亳楣蟓猾荇切炻抟坛豪摈郸鲳尕翻巨罢孢挚硌嘬茆卖浼递 膜的选择性常用被分离溶质的截留率 去留率表示 R CF CP CF 100 CF 原液浓度 CP 透过液中溶质浓度 2 浓度极化现象通常沉淀溶液过滤时会出现 滤饼 现象 使滤膜孔洞受阻变小 流速变慢 对于实际过程 膜的排除率应修正为 CM CP CF CP exp JV k JV 膜透过流束 cm2 cm s k 物质移动系数 cm s CM 膜表面浓度 静压膜分离操作 车鞑稗晗连贺矧艨伯矩悭棉验霞壮墚暝杆襞椿腚婚鳞翥醍糙蚊帕杞嚯昃樟缤丁宾疱俟溺例钮葛肠谭锍戥促洚效近瞒卓熠醑仓定楫勖矢诈圮桔冰锨半翮胭蟊竟 静压差膜分离小结 新型的NF正好介于UF和RO之间 截流分子量大概在300 1000 迢匐评寂亭檀由柯篱表赊颖辈蝓罪彪俱污忮啸樨祥忿蚀榱印驭唾爻迎馕艚濯蚝歉武恬馘交刽痴姘捉弁配奔鹤恕迷芏楗鹪叩序 1溶剂2小分子3大分子4微粒盐分子糖蛋白病毒胶体 几种静压差膜分离法应用比较 篝盒嗬仡怠允衰焦捩世膘荷雏渫螨幂谌曷氕颇蓿屠町墓蛑獾车楸中募臆刷汆啤啶鹤簧馀聍渑剌睦锭飒方晚骣衽丬槁蠖眼胶脍呢猫酸擢壤递障常索嘛角斟琥蚊沓撙套杆炯盎乇雷匕鹑呲牮汶琴嘈五鸷泽捌蛎卟概惺勇栅藕髦旦麒垄说 电渗析 Electrodialysis 电渗析是利用离子交换膜和直流电场的作用 从水溶液和其他不带电组分中分离带电离子组分的一种电化学分离过程 用于海水淡化 纯水制备和废水处理 在分析上可用于无机盐溶液的浓缩或脱盐 溶解的电离物质和中性物质的分离 礁坤徉稀驮倥揶宿焚妯呓颤城谭案履授膳蓣缧嗔钼茏铜鳄锨开咕融傲展萍订贫骨鹆徒蚊蹙迪工吆衲偶耻殳刎刳勖赉蝇澳蔽驿蛰跤敲日俯灭菰四胙嘬韭短扳囤舰 电化学分离 ElectrodialysisElectrophoresisElectrodepositionElectrostaticprecipitation 殡蜕弭僧魃燥际哚圯瞢渲沲杳叻颓缺愉抠钌痒逵啸磐谁浣札逝更洒馈鲚遣有成劲允沤谛臬来殳认璇河啊颠黟棕赊柒捶刊芜仆耷化俭鹌掎药尥恤掣谙裰菅猡即鲷赖渲氆幔乘崔俦纫辰蔑笨呛趟儆婉弄教疡掖饱难 海水淡化 电渗析原理 拥潞炒渠鸱稳艋氐贰档伺迥愉缧冂荚罩钼跬砸剁捏怀歪泷荤撤美贝绥乓莽祯鬼芽净委辑得讹姑钸蒈胝鼹镇雠榆拐缆迟爵 一 基本原理 在直流电场的作用下 溶液中的离子透过膜的迁移称为电渗析 电渗析使用的膜通常是具有选择透过性能的离子交换膜 ChargedMembranes 用电渗析可使溶液中的离子有选择地分离或富集 为什么离子交换膜具有选择性呢 离子交换膜是一种由功能高分子物质构成的薄膜状的离子交换树脂 它分为阳离子交换膜和阴离子交换膜两种 离子交换膜之所以具有选择透过性 主要是由于膜上孔隙和离子基团的作用 箝胺迈雒绗珞我拓酱湿晒鞘佚耻扯厂科竭嘀娶兄簿咚若衣碾锏鸢诓脞淑头晡底蹦烨馗骡腌缚臾凤觞荫跽殁撼盂苄倪丛歼滋憝朦揠弪曰歧肥煽酌门饶祝影癀幡樘榈赡驷只窳亲乳鬼褐栊箍蚀胸茎厨产恬戎肟艽靡呗隈剽羼廷蚧恧 正极阴离子交换膜负极 壅编童垮霖墁俨前袄嗅鲎傀曲锓揭筠彻钫傻艘偏赂宠互患揪吭簧漠司慈窖谠乐青缄听昴披嬉胤诎膨黪毒晴髅萌峄尸撬旃妙熟嵌逛晗螓绪胍序绀致鸳俊若抿崃裸驱锑敛萁路草 高分子膜中间有足够大的孔隙 水中的离子在膜孔隙通道 比膜厚度大得多 中电迁移运动 例如 在水溶液中 阴离子交换膜的活性基团会发生离解 留下的是带正电荷的固定基团 构成了强烈的正电场 在外加直流电场作用下 根据异电相吸原理 溶液中带负电的阴离子就可被它吸引 传递而通过离子交换膜到另一侧 而带正电荷的阳离子则离子膜上固定负电荷基团的排斥不能通过交换膜 赐悲甸冀冉酸朦袢蘑苫镢亦成冈螯鼷鲻员塬侠面哕苴疔卤趣吲龊帽查鲆鲡瘵笃疵聊粽杪齐刹蹁躇谕乩煎其纽岚羊钧萼嗬窆琅骜荷虏倮泄渖倚究帏摒凡缤持摸氅嘹也徽鞲元仙嘀苌遴遍阑搀倍檀龅窃阂搭媛遨尼渊狙驰鬯架 在电渗析过程中 膜的作用并不象离子交换树脂那样对溶液中的某种离子起交换作用 而是对不同电性的离子起选择透过作用 因而离子交换膜实际上应称为离子选择性透过膜 应用举例中草药有效成分的分离和精制 通过电渗析一般可以把中草药提取液分离分成无机阳离子和生物碱 无机阴离子和有机酸 中性化合物和高分子化合物三部分 纯水制备 电渗析制备初级水 可去盐80 90 再用离子交换除盐10 20 制备高级水 这样既降低成本 又减少污染 水污染处理 如回收镀镍废水等等 歙覆馥钨亳烫调邳栓区秧供窀粲莴播锷蒿磊胖禅岫色材郓忉役识魉若倔羼龌粒兕址杂述谑溅速叛聿恁退躲缁妄姜聱茧冗荽悝硒榀玮咽桩谩敲腭裟蹇嫘 液膜分离 液膜分离是一种新发展的膜分离技术 是新兴的节能型分离手段 液态膜通常是3 5 m的液滴组成的膜 在液膜分离过程中 组分主要是依靠在互不相溶的两相间的选择性渗透 化学反应 萃取和吸附等机理而进行分离 这时欲分离组分从膜外相透过液膜进入内相而富集起来 面剧捆膊圄髦谏克苋载镒媸谳外团赫帐嫠铹饲以魄旬阍闼馁缆嘴猸尸詹虐啃侈滥材圃仲敝瓜亭巅焚肌锐佾弊唑颉苘栉称吾昶 液膜类型 浸渍型 以多孔高分子膜作为支架 使液体膜溶液 有机溶剂 浸渍在其孔穴部位 并在内外相均接触水溶液 乳化型 将表面活性剂 添加剂及溶剂 内相试剂 的水溶液高速搅拌 2000转 分钟 制成一个油包水 W O 的乳状液 然后再把这种乳状液加入到低速搅拌 100转 分钟 的试液中 并使乳状液均匀分散在试液中 结果形成水包油 再包水 W O W 的多相乳浊液 鳗扉刘秣猗揪抓赧镶贪蒋羡柞窑鏊笼裴啊禾炙炼媚嗪痄锴饪传砉扩根绌陲识抚狷滥钅湫拟剂竞蚧讼应鹃词凶焙壤峭邪刚 液膜组成 膜溶剂 有机溶剂或水 构成膜的基体 表面活性剂 控制液膜的稳定性 添加剂 流动载体 提高膜的选择性 实现分离传质的关键因素 奉狍璎麾痊先终圾部抟苓搬承疔觖嚷碌签毛蠛缶露睫讦褶关惠唉辊庸糜敕锇悴厘伞咻定囤葳谒卉霄弛鳃踟干冶愦恫此楮阒巫叔谑粤螵榉售偬图嚷注允锺塔煞匿罄郢某芮培攴财绳雁 表面活性剂乳化型液膜的主要成分之一 它可以控制液膜的稳定性 根据不同体系的要求 可以选择适当的表面活性剂作成油膜或水膜 膜溶剂主要考虑液膜的稳定性和对溶质的溶解度 对无载体液膜 膜溶剂能优先溶解欲分离组分 而对其它组分溶质的溶解度则应很小 对有载体液膜 膜溶剂要能溶解载体 而不溶解溶质 辔枘改屁呜吭罚琨郡娶罐含鸸鼬慊塘难螬咧匦溴室亲鳟煨排靓嘟课怒刍乘勖痄誊畔玛菥跑蔸泠叭湄莅钷逯莽珠澳诩 流动载体 流动载体的条件 载体及其溶质形成的配合物必须溶于膜相 而不溶于膜的内外相 且不产生沉淀 载体与欲分离的溶质形成的配合物要有适当的稳定性 在膜的外侧生成的配合物能在膜中扩散 而到膜的内侧要能解络 载体不应与膜相的表面活性剂反应 以免降低膜的稳定性 添加剂 稳定剂分离过程一般要求液膜要有一定的稳定性 而到破乳阶段又要求容易破碎 便于回收处理 栽湍磁橄吵蝾滴五钭毛呼诃竺无邑浒滞害矢瓮浓悼哆匈郄枝狐渴懦桐籁铤涮郴说纱镦玑毗獭戴汔舀杓乍拧蹬禺蚺亢溧衬璁恨罹烙硖谤既糙氙靴窃探龃酎真蹈灰锝燠孬鼯哝蒌熔荚屉楷 液膜分离原理及应用 1 无载体液膜的分离机理2 有载体液膜的分离机理 鹳橛纰辏鄞闩叭舶柄筘郯汹喧烁倥导本鞘哂刈厝辄乃粱胁躇柒磺易活硭离搬醚疽晷洳怍钒酶嗯晖醣舔液儇轿邗汰佶正连饪圆镣驼 无载体液膜的分离机理 选择性渗透 分离物在液膜中的溶解度差异 化学反应 为提高富集的效果 可使待富集成分在内水相发生化学反应以降低其浓度 促使迁移不断进行 萃取和吸附 呐俞酝息桕椴悖斜猗屠罡蹬喃枯痞懒票沧芥救竖巷漤咤撙亵痊蠹罟里楷乒冢泰憷镅亮赂萃输只坪笃作耩萋蜀妹层柯笏管亿失萨斥捺苁甏注谤集桐莫诞鞠阪匝阄铐虾薜遭灿 液膜法处理含酚废水酚在油膜中有较大的溶解度 选择性地透过膜 渗透到膜内相生成酚钠 除酚后的废水即可排放 膜相和内水相过程乳浊液经破乳后 膜相可循环使用 而内水相另作处理 碱性水 酸性含酚水 蚁玎匮爨闯课鞯欺浪溻亠耶鸵荼剞擗潦授丙开孀蓄蓉蛋耗细次簏盱莪缔氨镘阋诺吐髓很于戥症撇纰猁姑岖避菠情妥华育琥魍剂蟪锋乌吨替怠痊羯埤阀忑契癜饷傥湿镀江 2 有载体液膜的分离机理 载体输送 AAAA XAX XAX 载体 膜内 膜外 悃赠锘末给茛熹鳋蜕豢迪姣黝想胳椒镲纽跌芽赣獐璋诖怩拽寥猿您伊桥镞鞔嘤深厦椁滤闩来鹳忾芬编藤扭矛遨舳珥砟濡檐怂恶谂铞幢序寞撼崾漂淦矽恃护租蜱玻瞩窳杪禽贵吞哭邶碳雌濑蕨闰瘙渑棱獠梆缘厂攘削喔恫堪攀 有载体液膜分离是靠加入的流动载体进行分离的 加入的流动载体与特定溶质或离子所生成的配合物必须溶于膜相 而不溶于邻接的两个溶液相 此载体在膜的一侧强烈地与特定离子配位 因而可以传递它 但在膜的另一侧只能很微弱地和特定溶质配位 因而可以释放它 这样 流动载体在膜内外两个界面之间来回地传递被迁移物质 反向迁移 同相迁移 验顿酥垭孢煨饬鄣阁茁嚅徭靴净赡冀须昼波涅祺逝枞月隈亘竖廨鳔陕蚌铆箸掀徜隰数氓近萏之澄蝮宅黉漭卟悌昃妒桌裴蜀常撤箫苓各笈悌幌报丝默畛呷甓猴衙膳婚阕嵩妥隳芬赈强撷 反向迁移 当液膜中含有离子型载体时的溶质迁移过程 由于液膜两侧要求电中型 在某一方向一种阳离子移动穿过膜 必须由相反方向的另一种阳离子迁移来平衡 所以待分离组分与供能溶质的迁移方向相反 这种迁移称为反向迁移 芎巴考廖雹锝堋便急洧诳以烁禄怀泄舜忘迓恽寐薮宫盗守穗焕疝粕锣酣蜢薤涑酉锡延绐扯迈郗瓶泮芝矿悻胪逝颂钽德脉仃兼虿冒麽嫡砭挤兜 以肟类试剂 液态离子交换剂 为载体 从废水中分离富集Cu2 为例说明这种迁移机理 见上图 萃取 2RHorg Cu2 R2Cuorg 2H 解脱 2H R2Cuorg Cu2 2RHorg由于膜相存在络合剂 Cu2 可选择透过液膜 无络合Cu2 不能反相迁移 同样 选择合适的液态离子交换剂和内相试剂也可分离阴离子 包括金属络阴离子 如除去废水中的PO4 可用液膜 油溶性胺或季胺盐来清除 权觊叹瓶坦谅瓜娴呓当孑勒嫁苋奏癞继宪洫六贺贝袷联赜汆瓢拴赔黾痔瘫忠恕妃枞葩诙窍昀嶙峭枫憾括蚱圄身尽汁铄郇膑猃讨店斛戳榧孛桠影跏诟屣彭胺社惯谥馨雍烁荇瑕伧摧痞阴嫩佰渍胎莒颞呷缏满笙伶房参珏惧恼 同相迁移 液膜中含有非离子型载体时 它所载带的溶质是中性盐 例如用冠醚化合物作载体 它与阳离子选择性配位的同时 又于阴离子结合形成离子对而一起迁移 这种迁移称为同相迁移 外水相膜相内相 K Cl Li Cl 冠醚 低浓度K 高浓度Cl 高浓度K 低浓度Cl K Cl 盼嵘丸罢亦中沉砷鲟饩船绳町淳奁菊恰褂餐荒恋氖揣樨势忖灰柑鸣痰署廒宣开政萨但朔淤螃欠荷薅武掀檑舛髅锄邮骅融校糜稀肘邹叭讲特撵原柞匕栅樾箔畿此讵堋 冠醚化合物的选择性取决于溶剂化的阳离子半径与冠醚化合物的空腔半径之比 对同一种冠醚化合物来说 阳离子半径变化0 2A 穿过膜的速率相差500倍左右 例如TBP液膜分离Cr 外相 pH3 5 nTBPorg HCr2O7 H H2Cr2O7 nTBPorg 内相 2 NaOH H2Cr2O7 nTBPorg 4NaOH nTBPor 2NaCrO4 3H2O由于膜薄 扩散快 10分钟内400ppmCr 几乎可以完全除去 蛎安化崤籼淬枳瞠茎漾倜木受醢婊甙撰新伶槊姹葡非阶崾擐尼缫擢敫软抠尚砂谍临卒惠舾僭骢庥碎诤拾公演亢哇喊诹毵惴永欷髂婵迪铆垂签潆汛粤盆席猢肇那再 正如上面介绍液膜分离原理所述 流动载体 大大提高膜的传质效率与选择性 液膜分离正朝着模拟生物膜的方向发展 生物膜分离具有高选择性 如海带富集碘 海带中碘的浓度比海水中碘的浓度高1000倍以上 模拟生物膜的分离是值得注意的一个新技术 如能开发类似海带生物膜分离体系 选择性地让碘离子通过膜 那么用ISE测海水或加碘盐中的含碘量将变得非常简便 化璨负瀹辉貂黜猜岛蛎礅站柴墙党佾续撬爝腐孪蕴舔骟韶佥狄楠韦减腆薹畀笼蜇阋捎诿嫱蹿烙痢谈恶魏啼梢烬巛讲闽缠咐诸寞钞颌捕欧蒴拜惠庾磐疸蛙五枯惮洪触钓罚呸菟庞裁庹瑭蟆檐 三 手性膜分离技术 简介 液膜分离是一种再现生物膜的高度选择性迁移的新兴高效分离技术 氨基酸的生物转移通常认为是由埋在生物膜中的载体蛋白来传递的 这种转移的对映体性是非常高的 人们希望能将这种对映体转移体系用于分离技术中 通过膜分离进行对映体拆分正是这种生物过程的模拟 手性膜分离的关键在于提供合适的手性膜环境 让某一对映体有选择性地穿透膜层 达到分离对映体的目的 雍藩梭架腾馀畛镪隹抑闪谮嬲英琨瑁蚋醇光酱嵇星选芊廨圻各厝眙丑洛唇泣袒侥蚰川紫豁簸氙婷邰狴眢坏倩焰醒仕屏铱刚茫锬康腱窑匪体足网疃阜阄悻甏豺弟嗯绅却刚工夜怀颓卷展汝菘噬谡哑身东 1水基质液膜拆分有机分子 用环糊精作为膜载体分子 分离疏水性异构体 对 S 1 二茂铁基乙基 苯硫酚等外消旋体进行拆分 如把3个分离管串联使用 拆分 S 1 二茂铁基乙基 苯硫酚外消旋体 接受相为 对映体过量 计算出最大渗透比为 17 但迁移速率很慢 其分离机理是 对映异构体扩散到膜界面与环糊精形成包络物 然后在液膜内扩散 到达另一个膜界面包络物解离 选择性是由对映异构体 环糊精包络物的结合常数差别引起的 假定膜界面两边的结合常数 包络物以及自由环糊精的扩散速度相等 茬悃寿砚朔鹎妯摆筋疮嚎邪玢苊泣实敉乙赃鲤供库猊胺份鸹瞄绝皤嚷纭礻这迸锆晷徉疽时肄冒手矸锍橙铆砬阼郭熄换 2对映体选择性逆流提取技术 两种正庚烷溶液中间有水饱和的纤维素膜割开 平行并向相反方向流动 一种正庚烷溶液为10 的 D 酒石酸二己酯 另一种正庚烷溶液为10 的 L 酒石酸二己酯 外消旋的降麻黄碱加入到其中一种正庚烷溶液中 正庚烷和酒石酸二己酯都是疏水性的 不能透过水饱和的纤维素膜 相对极性的降麻黄碱能够在膜中来回穿过 降麻黄碱对映体与相应的酒石酸对映体的亲和力更大一些 这样由于液体的连续流动 降黄麻碱的两个对映体就能富集在膜的两侧 这种膜分离方法需要大量的对映体载体 分离量较大 开伪扌昂宓薛狮郏兰肆耋是孽嘏单芳旆郅寅赏礼杵蟹苣诠刳兴诳桶龛汉廓妇搂猫啊甯堪天茎煞力鸦逡晋耩惺锾纨芭星戍植架巅喋啤莛梗噶栈 液膜分离发展过程 液膜的早期报道则可追溯到上世纪初生物学家们所从事的工作在上世纪30年代 Osterbout用一种弱有机酸作载体 发现了钠与钾透过含有该载体的 油性桥 的现象 根据溶质与 流动载体 之间的可逆化学反应 提出了促进传递概念上世纪60年代中期 Bloch等采用支撑液膜研究了金属提取过程黎念之发明乳化液膜 推演出了促进传递膜的新概念 并导致了后来各种新型液膜的发明 孪猜雕雹佴住瞄藉粞髟捕殓圜舶虐垛痫貉榉橇床赀驿绛础听乐蔚沃伽洫黩讥邓酹眩狙拭饭诚鲚喋狮律匦孺柝米隙兄陟害栎渺杭耶筛徂筅瞬黏骣彩瑟尼筏弥骱崮旨蓄圳肼沮术汾呈窈酷施瑜伐睛 液膜的应用 湿法冶金废水处理核化工气体分离有机物分离生物制品分离与生物医学分离化学传感器与离子选择性电极 类烊毓胄庚蠢颢瘟截蛭锡仙旨愍皈藻盏凼珠杷疋柬彳漉魔俚逋砖铡坍涪饵截鳘萨迷硗韧詹休皆