典型的膜分离技术及应用领域.ppt

4.2.7 液膜分离技术 图（a）逆向迁移机理 图（b）同向迁移机理 * （2）液膜的类型 从形状来分类，可将液膜分为支撑型液膜和球 形液膜两类，后者又可分为单滴型液膜和乳液型液 膜两种。 1）支撑型液膜 把微孔聚合物膜浸在有机溶剂中，有机溶剂即 充满膜中的微孔而形成液膜（见图4—7）。 4.2.7 液膜分离技术 * 图4—7 支撑型液膜示意图 4.2.7 液膜分离技术 * 　　此类液膜目前主要用于物质的萃取。 　分离过程：当支撑型液膜作为萃取剂将料液和反萃液分隔开时，被萃组分即从膜的料液侧传递到反萃液侧，然后被反萃液萃取，从而完成物质的分离。这种液膜的操作虽然较简便，但存在传质面积小，稳定性较差，支撑液体容易流失的缺点。 4.2.7 液膜分离技术 * 2）单滴型液膜 单滴型液膜的形状如图4—8所示。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。图4—8a为水膜，即 O/W/O 型，内、外相为有机物；图4—10b为油膜，即 W/O/W 型，内、外相为水溶液。 　　这种单滴型液膜寿命较短，所以目前主要用于理论研究，尚无实用价值。 4.2.7 液膜分离技术 * a b 图4—8 单滴型液膜示意图 4.2.7 液膜分离技术 油膜（W/O）和水膜（O/W0）示意图 a——油膜（W/O），W/O/W体系； b——水膜（O/W），O/W/O体系 4.2.7 液膜分离技术 * 3）乳液型液膜 制备：首先把两种互不相溶的液体在高剪切下制成乳液，然后再将该乳液分散在第三相（连续相），即外相中。乳状液滴内被包裹的相为内相，内、外相之间的部分是液膜。 一般情况下乳液颗粒直径为0.1～1 mm，液膜本身厚度为1～10 μm。根据成膜材料也分为水膜和油膜两种。 4.2.7 液膜分离技术 * 如图4—9所示的是一种油膜，即W/O/W型乳液型液膜。它是由表面活性剂，流动载体和有机膜溶剂（如烃类）组成的，膜溶剂与含有水溶性试剂的水溶液在高速搅拌下形成油包水型小液滴，含有水溶性试剂的水溶液形成内相。将此油包水型乳液分散在另一水相（料液），就形成一种油包水再水包油的复合结构，两个水相之间的膜即为液膜。料液中的物质即可穿过两个水相之间的油性液膜进行选择性迁移而完成分离过程。 4.2.7 液膜分离技术 * 图4—9 乳液型液膜示意图 上述三种液膜中，乳液型液膜的传质比表面最大，膜的厚度最小，因此传质速度快，分离效果较好，具有较好的工业化前景。 4.2.7 液膜分离技术 无载体液膜分离机理 选择型渗透机理 选择性渗透与化学反应结合机理 萃取与吸附机理 有机载体液膜分离机理 逆相迁移和同相迁移 逆相迁移 同相迁移 根据液膜的结构 和组成的不同， 其分离机理也有所不同。 4.2.7 液膜分离技术 液膜分离原理 1.无载体液膜的分离机理 (a)选择性渗透 液膜 料液 (b)滴内化学反应 R C 液膜 料液 C+R→P R1 液膜 料液 (c) 膜中化学反应 C+R1 → P1 (d)萃取和吸附 液膜 料液 液膜 料液 4.2.7 液膜分离技术 (a)----选择性渗透; (b)----滴内化学反应 (c)----膜中化学反应 (d)----萃取和吸附 无 载 体 液 膜 主 要 分 离 机 理 4.2.7 液膜分离技术 无载体液膜的分离机理 ① 选择性渗透：分离物在液膜中的溶解度差异 ② 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。 ③ 萃取和吸附 4.2.7 液膜分离技术 * （1）单纯迁移渗透机理 当液膜中不含流动载体，液滴内、外相也不含有与待分离物质发生化学反应的试剂时，待分离的不同组分仅由于其在膜中的溶解度和扩散系数的不同导致透过膜的速度不同来实现分离。这种液膜分离机理称为单纯迁移渗透机理。 4.2.7 液膜分离技术 * 单纯迁移渗透机理 图 液膜分离机理示意图 4.2.7 液膜分离技术 * 如图所示，当A、B两种物质被包裹在液膜内，若要实现A、B的分离，就必须要求其中的一种溶质（例如A）透过膜的速度大于B。由于渗透速度正比于扩散系数和溶质的分配系数，而在一定的膜溶剂中，大多数溶质的扩散系数近似相等，所以分配系数的差别是分离过程的关键。又由于此种机制中溶质在膜相和料液相之间的分配取决于溶质在料液相和膜相中的溶解度，所以溶质A、B在膜中的溶解度差别就成为A与B分离的又一决定