第十二章新型膜分离技术.pdf

第十二章 新型膜分离技术 膜萃取、膜蒸馏、膜吸收是膜分离过程与传统分 离过程交叉组合的新型膜分离技术。 一、膜萃取 - 又称为固定膜界面萃取，它是膜过程和液 液萃 取过程相结合的新型分离技术。传质过程在分隔料 液相和溶剂相的微孔膜的表面进行。 1. 膜的亲水性对萃取过程的影响 疏水微孔平板膜 在有机相与水相间置以 疏水性微孔膜，有机相将 优先浸润膜，并进入膜孔。 当水相的压力等于或略大 于有机相的压力时，在膜 孔的水相侧形成有机相与 水相的界面。该相界面是 固定的，溶质通过这一固 定的相界面从一相传递到 另一相，然后扩散进入接 收相的主体，完成膜萃取 过程。 1. 膜的亲水性对萃取过程的影响 亲水微孔平板膜 当采用亲水 性微孔膜时， 则水相将优先 浸润膜，并进 入膜孔； 2. 膜萃取的特点 （1）萃取剂损失小 传统的萃取过程为了有利于传质的进行，要尽可 能增加传质比表面积，通常使一相以液滴的形式分 散于另一相中，尔后再重新聚结分相。而膜萃取没 有传统萃取过程中的相分散和凝聚过程，这样可以 减少萃取剂在料液相中的夹带损失。 （2 ）萃取剂物性要求低 在膜萃取过程中，料液相和溶剂相分别在膜两侧 流动，可以放宽对萃取剂物性的要求。便于选用高 浓度、高效萃取剂。 3 （）避免了传统萃取的反混、 传统的萃取过程一般采用连续相与分散相液滴群的逆 向流动，轴向混合严重；另外，萃取设备的生产能力也 将受到液泛总流速的限制。在膜萃取过程中，料液相和 溶剂相分别在膜两侧流动，使过程免受“反混”的影响和 “ ” 液泛 条件的限制。 （）可以实现同级萃取和反萃取 4 膜萃取可以实现同级萃取和反萃取过程，尤其是中空 纤维膜器的优势更加突出。 3. 临界突破压差 Δp cr • 膜萃取操作时必须保持水相和有机相之间有适当的压差。 对疏水性微孔膜来说，膜孔中充满了有机相，为了进行膜 萃取，水相压力应稍大于有机相压力，但当水相压力过大 时，膜孔中的有机相将被水相代替，产生这一现象的压差 称为临界突破压差。操作时的压差要小于临界突破压差。 • 当膜萃取采用亲水性微孔膜时，进入膜孔的是水相。当有 机相的压力稍高于水相时，在膜孔的有机相侧形成水相- 有机相界面，两相间的压差也不能超过临界突破压差。 • Δp cr 与膜性质、选用体系等相关。 • - γ 临界突破压差一般与水 有机相间界面张力 、 r 膜微孔半径 、孔壁与液-液界面切线所形成的 p θ 相接触角 有微孔为平行的均匀圆柱直接关系。 c 如果假设膜形孔道，则微孔膜的临界突破压差 可以表示为 • 2γ cosθc Δp cr r