液膜分离技术.ppt

1、液膜分离技术简介,化工0901 xxx,一、概述 二、液膜的组成与类型 三、液膜分离的机理 四、液膜分离的操作过程 五、液膜分离的应用,1. 概述 液膜分离技术是本世纪60年代兴起的一项新的分离技术，它具有快速、高效、专一和节能等优点。该技术以液膜为分离介质、以浓度差为推动力。由于该技术明显的特点，问世以来引起了国内外众多学者的普遍关注并相继开展了广泛的基础和应用研究。,技术特点 液膜分离过程和溶剂萃取过程相似，都属于液液系统的传质分离过程，但液膜分离具有许多明显的特点： 1）萃取和反萃过程可同时进行并在一级内完成，同时实现分离和浓缩的目的； 2）传质机理与生物膜有相似之处，由于促进传输作用的

2、存在，使液膜的传质速率明显提高，甚至能够使溶质从低浓度向高浓度扩散； 3）厚度薄、比表面积大，致使分离过程所需的理论级数少，大大节省了萃取试剂的消耗量。 正是以上优势，液膜分离在湿法冶金、石油化工、环境保护、气体分离、仿生化学以及生物医学等领域显示了广阔的应用前景。,液膜的组成,液膜分离体系的组成,膜相,内相,外相,膜溶剂,表面活性剂,添加剂,水,有机溶剂,（含亲水，亲油基团）,流动载体,增强剂,1.支撑型液膜： 此类液膜目前主要用 于物质的萃取。,2.单滴型液膜：单滴型液膜的形状如图所示(见示意图文档)。其结构为单一的球面薄层，根据成膜材料可分为水膜和油膜两种。,3.乳液型液膜：一般情况下乳

3、液颗粒直径为0.11 mm，液膜本身厚度为110 m。根据成膜材料也分为水膜和油膜两种。,3. 液膜分离的机理 液膜分离主要可以归纳为以下几种传质机理,图3-1液膜分离机理,(1)选择性渗透 这种液膜分离依据待分离的不同组分在膜中的溶解度和扩散系数的不同来实现。由于大多数溶质的扩散系数是彼此接近的。因此分离过程往往依据两种溶质分配系数的差别即溶质在膜相及料液相溶解度比值的差别来完成如图3-1(1)个中包裹在液膜内的物质A和B，由于A易溶于膜而B难溶于膜，故A透过液膜的速率大于B，而B则停留在内相，经过一定时间后，连续相中A的浓度大于B，内相中恰好相反，从而实现A、B的分离。 缺点：当膜两侧被迁

4、移物质A的浓度相等时，输送便自行停止。因此，这类过程不能达到完全分离的目的。 (2)滴内化学反应(1型促进迁移) 如图3-1(2)，在液膜内相添加一种试剂R，它能与料液中的迁移物质C发生不可逆化学反应并生成不溶于膜,相的物质P，使渗透物C在内相中的浓度为零，从而保持C在液膜内外两相有最大的浓度梯度，以促进C的传递达到从料液相中分离C组分的目的。这种在滴内发生化学反应而促进渗透物传递的机理也称为I型促进迁移。 3)膜相化学反应(型促进迁移) 如图3-1(3)所示，在膜相中加入一种流动载体R1，料液中的D组分在膜相连续相的界面上与R1反应，生成中间产物P1，P1在浓度差的作用下扩散至膜相的另一侧，

5、在膜相/内相界面上与内相试剂R2发生反应，生成不溶于液膜的物质P2并使R1重新还原并释放至膜相中，藉浓度梯度作用扩散返回至膜相连续相界面一侧。R1在整个传递过程中没有消耗仅起了载体的作用。这种含流动载体的液膜在选择性、渗透性和定向性二方面更类似于生物细胞膜的功能，它使分离和浓缩两过程合二为一。这种迁移机理即为 型促进迁移，也称为“离子泵”。,4)萃取和吸附 这种液膜分离过程具有萃取和吸附的性质，如图3-1(4)所示。料液中的悬浮物为膜相吸附或有机物为膜相萃取，从而实现分离的目的。,4. 液膜分离的操作过程 乳化液膜的操作过程与支撑液膜相比较为复杂，其流程示意图如图3-14所示，主要步骤分为：乳

6、化液膜制备、混合分离、沉降澄清和破乳等工序。 (1)乳化液膜的制备 将含有膜溶剂、表面活性剂、流动载体以及其他膜增强剂的膜相溶液同内相溶液进行混合，制得所需的水包油(O/W)或油包水(W/O)型乳化液。通常，制得乳液的稳定性与制乳过程的操作因素相关，主要包括：表面活性剂的加入方式、制乳时的加料顺序、制乳搅拌方式以及乳化器材质的润湿性能等。 (2)混合分离 这一阶段是使乳化液膜与料液进行混合接触，形成油包水再水包油(O/W/O)型或水包油再油包水(W/O/W)型多重乳化液，实现传质分离。在间歇式混合设备中，,多重乳化液，实现传质分离。在间歇式混合设备中，适宜的搅拌速度是极其关键的工艺因素。在连续塔式接触器中，要选择适当的流量和塔内转盘的转速，以期达到塔内连续相纵向混合影响较小而乳化液滞流量较大，有利于塔内乳水相的接触分离。 (3)沉降澄清 这一步是根据富集了迁移物质的乳化液与残液之间的比重不同而进行自然沉降，最后达到分层澄清，该工序便于两相的分离并减少相互夹带。 (4)破乳 为了使用过的乳化液膜重新利用并汇集富集溶质的内相，需要将乳液打破，分出的膜相用于循环制乳。破乳的方法有两种类型：一种是化学破乳