第七章膜分离法--讲课.ppt

2. 液膜的分类 ③ 流动液膜 流动液膜也是一种支撑液膜，是为弥补上述支撑液膜的膜相容易流失的缺点而提出的，液膜相可循环流动，因此在操作过程中即使有所损失也很容易补充，不必停止萃取操作进行液膜的再生。液膜相的强制流动或降低流路厚度可降低液膜相的传质阻力。 流动液膜 3. 液膜的分离机理 ①无流动载体液膜分离机理 这类液膜分离过程主要有三种分离机理，即选择性渗透、化学反应及萃取和吸附。 3. 液膜的分离机理 有载体的液膜分离过程主要决定于载体的性质。载体主要有离子型和非离子型两类，其渗透机理分为逆向迁移和同向迁移两种。 ②有流动载体液膜分离机理 (1)反向迁移 (2)同向迁移 4. 液膜材料的选择 液膜分离技术的关键是选择最适宜的流动载体、表面活性剂和有机溶剂等材料来制备合乎要求的液膜，并构成合适的液膜体系。作为流动载体必须具备如下条件： a 溶解性，流动载体及其络合物必须溶于膜相，而不溶于邻接的溶液相； b 络合性，作为有效载体，其络合物形成体应该有适中的稳定性，即该载体必须在膜的一侧强烈地络合指定的溶质，从而可以转移它，而在膜的另一侧很微弱地络合指定的溶质，从而可释放它，实现指定溶质的跨膜迁移过程； C 载体应不与膜相的表面活性剂反应，以免降低膜的稳定性。 5. 液膜分离的操作 乳状液的准备 乳状液与待 分离液接触 萃余液的分离 乳状液的分层 液膜分离操作过程分四个阶段 制备液膜 液膜萃取 澄清分离 破乳 6. 影响液膜分离的因素 ① 液膜体系组成的影响 根据处理体系的不同，选择适宜的配方，保证液膜有良好的稳定性、选择性和渗透速度，以提高分离效果。液膜的上述三个性质中稳定性是液膜分离过程的关键，它包括液膜的溶胀和破损两个方面。溶胀是指外相水透过膜进入了液膜内相，从而使液膜体积增大。用乳状液的溶胀率Ea来表示 Ea＝ Ve-Ve0 Ve0 ×100% Ve为增大后的乳液相体积； Ve0为乳液相初始体积。 破损则是由于液膜被破坏，使内相水溶液泄漏到外相，可用破损率Eb来表示，如内相中含NaOH溶液，则： Eb＝ cNa+.V3 cNa10+.V10 ×100% cNa+为泄漏到外水相中的钠离子浓度，cNa10+为内相中钠离子的初始浓度；V3为外水相体积，V10为内水相体积。 影响溶胀的因素主要体现在外界对膜相物性的影响、内外水相化学位的影响和膜相与水结合的加溶作用，其中表面活性剂和载体起重要作用。此外，搅拌强度，搅拌速度增大，渗透溶胀增加；温度升高，渗透溶胀加剧；膜溶剂黏度大，则扩散系数减小，溶水率低，则膜相含量少，能减小内外水相间的化学位梯度，使渗透溶胀减小。 影响液膜破损的因素主要是外界剪切力作用使乳液产生破损和膜结构及其性质变化产生破损两个方面，同时也与搅拌温度、膜溶剂、外相电解质等条件有关。 ※ 搅拌速度的影响 制乳时2000～3000rpm;连续相与乳液接触时，搅拌100～600rpm。 ※ 接触时间的影响 料液与乳液在最初接触的一段时间内，溶质会迅速渗透过膜进入内相，这是由于液膜表面积大，渗透很快，如果再延长接触时间，连续相(料液)中的溶质浓度又会回升，这是由于乳液滴破裂造成的，因此接触时间要控制适当。 ※ 乳水比的影响 液膜乳化体积(Ve)与料液体积(Vw)之比称为乳水比。对液膜分离过程来说,乳水比愈大，渗透过程的接触面积愈大,则分离效果越好，但乳液消耗多,不经济,所以应选择一个兼顾两方面要求的最佳条件。 6. 影响液膜分离的因素 ② 液膜分离工艺条件的影响 ※ 料液的浓度和酸度的影响 液膜分离特别适用于低浓度物质的分离提取。若料液中产物浓度较高，可采用多级处理，也可根据被处理料液排放浓度要求，决定进料时浓度。料液中酸度决定于渗透物的存在状态，在一定的pH值下，渗透物能与液膜中的载体形成络合物而进入膜相，则分离效果好，反之分离效果就差。 ※ 膜内比Roi的影响 膜相体积（Vm）与内相体积（Vio）之比称为膜内比。用Roi表示。Roi越大，膜相体积越大，稳定性加强，对分离有利；但传质阻力也增大，所以从经济的考虑，越小越好。需综合考虑。 6. 影响液膜分离的因素 ② 液膜分离工艺条件的影响 六、其他膜分离方法 1.气体分离膜 气体渗透膜的材料可由无机物和有机高分子材料组成，其分离原理主要是根据混合气中各组分在压力的作用下，通过气体分离膜的相对传递速率不同而得以分离。 气体分离膜的性能参数主要有：渗透系数（P）、扩散系数（Dg）、分离系数（α）和溶解度系数（s）。 六、其他膜分离方法 2.渗透蒸发与膜蒸馏 渗透蒸发（pervaporization，PV）是指被分离物透过膜时，在膜两侧的组分的蒸气分压的作