液膜分离技术

液膜分离技术王皓冬目录一、液膜的定义二、液膜的组成三、液膜的分类四、液膜的分离机理五、液膜分离技术的优点六、液膜技术的应用七、技术障碍一、液膜的定义液膜是悬浮在液体中很薄的一层乳液微粒，可以是水也可以是有机溶液。液膜分离是将第三种液体展成膜状以分隔开两个液相，由于膜的选择透过性，可使原料液中某些组分透过液膜进入接受液，实现组分的分离。二、液膜的组成液膜溶液主要由以下几个组分组成：1、膜溶剂成膜的基本物质，一般为水或者有机溶剂。根据液膜的稳定性和对溶质的溶解性选择。2、表面活性剂含有亲水基和疏水基，可定向排列固定水油分界面。可明显降低液体的表面张力或两相的界面张力，直接影响液膜的稳定性、渗透速度、分离效率等。3、膜增强添加剂根据液膜的特殊需要添加。用于增加膜的稳定性（即要求液膜在分离操作过程中不会过早破碎，在破乳过程中又容易被破碎）。4、流动载体可选择性迁移制定溶剂或离子。常为某种萃取剂。三、液膜的分类从形状上分支撑型液膜（隔膜型）球形液滴膜乳状膜（1）制作：

将多孔的支撑体浸在有机溶液中，溶液充满微孔形成液膜。（2）多孔支撑体材料：

聚砜、聚四氟乙烯、聚丙烯和醋酸纤维素等（3）特性：

此种液膜传质面积小，稳定性差，支撑液体易流失。（2）应用：此类液膜目前主要用于物质的萃取。1、支撑型液膜2、球形：

(1)液滴膜（直径1-5mm）

根据内外相不同分为水油水型（wow）、油水油型（owo），是一个较大的单一的球面薄层，第一张图为油水油型，膜相为水膜（水是水溶液，油是有机物），第二张图为水油水型，膜相为油膜。这种膜的稳定性差，比表面积小，寿命短，仅用于实验研究。（2）乳液膜（直径1-100μm）1、膜相：外相和内相之间成膜的液体

（小蝌蚪：表面活性剂）2、内包相：接受被分离组分的液体3、连续相：（外相）含有被分离组分的料液（与上一张的液滴膜结构相似，差别仅在于乳液膜的内相分散成许多微液滴悬浮在膜相液中）四、液膜分离的机理

单纯迁移（仅靠渗透作用）促进迁移（化学反应对传质起到促进作用）1、选择性渗透2、萃取和吸附I型促进迁移（滴内化学反应）II型促进迁移（膜相化学反应）

单纯迁移（无化学反应的）1、选择性渗透膜内不含流动载体，内、外两侧均不含有与待分离物质发生化学反应的试剂。利用原料液中组分在液膜中的溶解度和扩散系数的不同而导致透过膜的速率不同来实现分离。原料液中的A、B组分，A易溶于膜，渗透速率较快。B难溶于膜，渗透速率较慢。一定时间后，右侧接受液中A的浓度＞B，

左侧原料液中B的浓度＞A，

从而实现A、B的分离。当分离过程进行到膜两侧A的浓度相等时，便自行停止。2、萃取和吸附液膜分离过程具有萃取和吸附的性质。它能把有机化合物萃取和吸附到液膜上（多为碳氢化合物的薄膜），也能吸附各种悬浮的油滴及悬浮的固体等。

促进迁移（有化学反应的）1、I型促进迁移（滴内化学反应）膜内无载体，左侧为接受剂（内相），里面添加与原料液中的被分离物C发生不可逆反应的试剂R。C能通过液膜，与接受剂中的试剂R发生不可逆化学反应生成产物P，P不能通过液膜。使被分离物C在内相（左侧接受剂）中的浓度几乎为0。因此膜两侧维持的很高的浓度差使反应具有很高的推动力，使C不断地迁移到内相，直到内相中的R被消耗完为止。2、II型促进迁移（膜相化学反应）II型促进迁移是制乳时加入流动载体，这类载体可以是萃取剂、生成配合物的配合剂、液体离子交换剂等。分为同向迁移和反向迁移，两种机理相似，仅是载体不同和载体与被分离物质的迁移方向不同。这种迁移具有高度选择性，与生物膜的选择透过性功能相似。实质是通过化学反应给流动载体不断提供能量。所以此类机理又被称为“离子泵”。以废水中铜离子的回收为例（金属离子反向迁移）载体HACuA2Cu2+Cu2+CuA2HAH+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+H+H+H+Cu2+H+Cu2+HA外相（废水）膜相内相（接受剂）五、液膜分离法的优点1、萃取与反萃取过程同时一步完成。2、分离的同时能够达到浓缩。3、分离的传递效率高。（传质推动力大,所需分离级数少）4、试剂消耗量少5、工艺简单，操作浓度区间大且成本低。六、应用广泛应用于石油、化工、医药、环境工程等领域1、烃类混合物的分离2、从铀矿浸出液中提取铀3、液膜法提取氨基酸和抗生素4、处理有机废水（氨、酚类）5、工业重金属废水