制药工程原理与设备-03分离工程基础与设备4(液膜萃取).ppt

1、（四）液膜萃取,一、概述 二、膜相的组成 三、液膜萃取的机理 四、影响液膜萃取的因素,一、概述,液膜：由水溶液或有机溶剂构成的液体薄膜。 1.特点：液膜可以将与之不互溶的液体分隔开来，可同时实现萃取和反萃取。 2.种类： 根据液膜的结构分为： 1）乳状液膜 2）支撑液膜 3）流动液膜,1）乳状液膜,分类：（W / O）/ W （O / W）/ O 乳状液膜膜溶液的组成：膜溶剂、表面活性剂、添加剂。 膜溶剂：实现萃取的主要物质； 表面活性剂：稳定液膜的作用； 添加剂：促进溶质跨膜输送；,2）支撑液膜,支撑液膜是将多孔高分子固体膜浸在膜溶剂中，使膜溶剂充满膜的空隙形成液膜。 特点：比乳状液膜结构简

2、单，放大容易。,3）流动液膜,流动液膜采用可循环流动的液膜相，不仅弥补了支撑液膜膜相容易流失的缺点，而且萃取操作可以实现连续操作，不必为了液膜的再生停止萃取。 结构：流动的液膜在一多孔膜内部流动,二、膜相的组成,1）膜溶剂：对液膜的性能和液膜萃取操作影响很大。 研究表明：膜溶剂的粘度是影响乳状膜稳定性、液膜厚度和液膜传质阻力的重要参数： 膜溶剂粘度大，可以增大液膜的厚度，提高液膜的稳定性，但溶质穿过液膜的传质阻力增大，不利于溶质的快速迁移； 膜溶剂的粘度较小，液膜厚度小，传质系数大，但液膜不够稳定，操作中容易破损，影响分离。,2）表面活性剂,表面活性剂对乳状液膜有稳定作用，同时对液膜的渗透有显

3、著的影响。 原理：加入表面活性剂明显改变了相界面的表面张力。 规律：表面活性剂的浓度越大，液膜的稳定性越高，液膜萃取效果越好；但，表面活性剂的浓度增大，液膜的厚度和粘度也增大，萃取速率就会下降。,3）流动载体,流动载体有萃取剂的作用，可以促进溶质的迁移。这使得液膜具有了生物膜活性的功能。 对流动载体的要求： （1）流动载体仅溶于液膜。 （2）流动载体对目标分子有特异性的输送功能。,三、液膜萃取的机理,根据待分离溶质种类的不同，分为：单纯迁移、反萃相化学反应促进迁移、膜相载体输送。 1.单纯迁移 原理：根据料液中各种溶质在膜相中的溶解度（分配系数）和扩散系数的不同进行萃取分离。,2.反萃相化学反

4、应促进迁移,原理： 在反萃取相中存在一种或几种化学物质与膜传过的溶质发生反应，保持溶质在膜两侧的浓度差，促进迁移的进行。,3.膜相载体输送,在膜相加入可与目标产物发生可逆化学反应的萃取剂C，目标产物与该萃取剂C在膜相的料液一侧发生正向反应生成中间产物。此中间产物在浓差作用下扩散到膜相的另一侧，释放出出目标产物。 利用膜相中流动载体选择性输送作用的传质机理称为载体输送。 类别：反向迁移、同向迁移,1）反向迁移,供能物质与目标溶质迁移方向相反。 特点：反向迁移实现了目标溶质从低浓度区向高浓度区的迁移，但它以另外一种溶质（供能溶质）从高浓度区向低浓度区迁移为代价。,2）同向迁移,供能物质与目标溶质迁

5、移方向相同。 过程： （1）目标溶质离子和流动载体反应生成配离子； （2）配离子和另外一种溶质离子缔和形成一种新物质扩散到反萃相。,四、影响液膜萃取的因素,1.PH值 对于氨基酸和有机酸等弱电解质溶质，料液的pH值直接影响其荷电形式及不同电荷形式溶质的存在分率，从而影响萃取率。 选择性S随着pH的增大而增大。 PA-目标成分的透过系数; PX-杂质的透过系数；,2.流速（搅拌速度）,流体流动状态为滞流，透过系数随流速的增大而增大。当流速增大一定程度，透过系数不再随流速的增大而增大了。显然，当流速较低时，水相滞流底层的液膜传质阻力不能忽略。,3.共存杂质,利用选择性较低的离子交换萃取剂为流动载体，当料液中存在与目标分子带相同电荷的杂质时，由于杂质与载体发生竞争性反应，减小了用于目标分子和供能离子输送的载体量，从而可引起目标分子透过通量的下降。,4.反萃相 对于反萃相化学反应促进迁移和膜相流动载体促进迁移的萃取过程，反萃相的组成和浓度影响萃取速率和选择性。 5.操作温度 提高操作温度，溶质的扩散系数增大，有利于萃取速率的提高。但在较高的温度下，液膜粘度降低，膜相挥发速度加快，甚至造成表面活性剂的水解，对维持液膜的稳定性不利。因此，液膜萃取分离一般在常温下操作可保持较好的萃取效率，并可节省热