液膜分離技術(shù)的研究現(xiàn)狀

1、液膜分離技術(shù)的研究現(xiàn)狀液膜分離技術(shù)的研究現(xiàn)狀摘要：本文簡要介紹了液膜分離技術(shù)的分類、傳質(zhì)機理、影響液膜穩(wěn)定性因素、相關(guān)應(yīng)用等，并對液膜分離技術(shù)的發(fā)展前景進行了展望。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：液膜分離技術(shù)；乳化液膜；支撐液膜；液膜穩(wěn)定性ThepresentresearchofLiquidMembranesSeparationAbstract:Theclassificationmasstransfermechanismofliquidmembranes

2、technologywereintroducedinthispaper.ThefactsofthestabilityofliquidMembranerelativeapplicationtheprospectsofthetechnologywasintroducedalso.Keywds:liquidmembraneseparationemulsionliquidmembraneSupposedliquidmembranethestab

3、ilityofliquidMembrane液膜分離技術(shù)(LiquidmembranepermeationLMP)是利用對混合物各組分滲透性能的差異來實現(xiàn)分離、提純或濃縮的分離技術(shù)，是一種模擬生物膜傳質(zhì)功能的新型分離方法，解決了分離因子、選擇性等間題。它是1968年由美國埃克森公司的美籍華人黎念之博士提出的。液膜是指兩液相問形成的界面膜，通過它將兩種組成不同、但又互相混溶的溶液分開，經(jīng)選擇性滲透，使物質(zhì)達到分離提純的目的。液膜分離技術(shù)比固

4、體膜分離技術(shù)具有高效、快速、選擇性強和節(jié)能等優(yōu)越性比液液萃取具有萃取與反萃取同時進行，分離和濃縮因數(shù)高，萃取劑用量少和溶劑流失量少等特點。該法的研制成功，不僅促進了環(huán)境分析、石油化工、醫(yī)藥、衛(wèi)生等各不同領(lǐng)域分離問題的研究，也使分離科學(xué)上升到一個新水平。1.液膜的分類1.1根據(jù)組成分類按組成可分為:油包水型(膜相為油質(zhì)而內(nèi)外相都為水相)和水包油型(膜相為水質(zhì)而內(nèi)外相都為油相)兩種。1.2根據(jù)機理分類按機理可分為:膜相中含載體和不含載體兩類

5、。(1)膜相主要由載體和溶劑組成。載體在膜相中通過萃取反應(yīng)和反萃取反應(yīng)，使溶質(zhì)在液膜兩側(cè)不斷傳遞，以達到脫除的效果。(2)膜相中不含載體，則是利用溶質(zhì)在膜相中的滲透速率的差別進行物質(zhì)分離。1.3根據(jù)液膜構(gòu)成和操作方式分類按組成和操作方式分為:乳化液膜(Emulsionliquidmembrane)和支撐液膜(Supposedliquidmembrane)兩類。(1)乳化液膜(ELM)乳化液膜體系是一個三相系統(tǒng)，其中由兩相構(gòu)成的乳化液分散

6、在另一連續(xù)相溶液中，這樣形成的體系稱為多重乳化液。乳狀液膜ELM可看成為一種“水一油一水”型(w／o／w)或“油一水一油”型(o／w／o)的雙重乳狀液高分散體系，將兩種互不相溶的液相通過高速攪拌或超聲波處理制成乳狀液，然后將其分散到第三種液相(連續(xù)相)中，就形成了乳狀液膜體系。乳狀液膜是一個高分散體系，提供了很大的傳質(zhì)比表面積。待分離物質(zhì)由連續(xù)相經(jīng)膜相向內(nèi)包相傳遞。在傳質(zhì)過程結(jié)束后，乳狀液通常采用靜電凝聚等方法破乳，膜相可重復(fù)使用，內(nèi)包

7、相經(jīng)進一步處理后回收濃縮的溶質(zhì)。(2)支撐液膜(SLM)將多孔惰性基膜(支撐體)浸在溶解有載體的膜溶劑中，在表面張力的作用下，膜溶劑即充滿微孔而形成支撐液膜SLM，它具有很高的選擇性。支撐液膜體系由料液、液膜和反萃液三個相以及支撐體組成。支撐液膜是借助微孔的毛細管力將膜溶液牢固的吸附在多支撐體的微孔之中，在膜的兩側(cè)是與膜相互不相溶的料液相和反萃液相，待分離物質(zhì)自料液相經(jīng)多孔圖1逆相遷移機理2.2.2同向遷移它是支撐液膜中含有非離子型載體

8、時溶質(zhì)的遷移過程。液膜所載帶的溶質(zhì)是中性鹽，它與陽離子選擇性絡(luò)合的同時，又與陰離子絡(luò)合形成離子對而一起遷移，故稱為同向遷移，見圖2。載體C在界面I與溶質(zhì)1、2反應(yīng)(溶質(zhì)1為欲濃集離子，而溶質(zhì)2供應(yīng)能量)，生成載體絡(luò)合物C12并在膜內(nèi)擴散至界面Ⅱ，在界面Ⅱ釋放出溶質(zhì)2，并為溶質(zhì)1的釋放提供能量，解絡(luò)載體C在膜內(nèi)又向界面I擴散。結(jié)果，溶質(zhì)2順其濃度梯度遷移，導(dǎo)致溶質(zhì)1逆其濃度梯度遷移，但兩溶質(zhì)同向遷移，它與生物膜的同向遷移相類似。圖2同向遷

9、移機理3.影響液膜穩(wěn)定性因素[6]3.1影響支撐液膜(SLM)的因素3.1.1膜內(nèi)存在壓差的影響。由于有物流通過SLM，膜內(nèi)存在壓差。當(dāng)壓差超過一個臨界值時，LM相即被壓出支撐體的微孔。這種壓差效應(yīng)對于以中空纖維為支撐體的SLM特別重要。3.1.2支撐膜孔被水相浸濕機理。該機理指出，由于待分離組分與LM相中的載體在支撐膜一水相界面處可形成絡(luò)合物、有機相和水相在界面的污染、絡(luò)合劑的離解作用等各種現(xiàn)象的存在，水相一有機相的界面張力和水相一孔

10、壁之間的接觸角會逐漸減小，導(dǎo)致膜孔被濕潤，水相進人膜孔中置換有機相，使得LM不穩(wěn)定。3.1.3支撐膜孔被阻塞。當(dāng)LM相中載體濃度達到飽和時，載體會從溶劑中沉淀出來導(dǎo)致膜孔阻塞。因此，雖然提高LM相中載體的濃度有利于提高傳遞速率，但也要避免因載體的沉淀而導(dǎo)致的膜孔阻塞。3.1.4剪切力誘導(dǎo)的乳化作用。由于原料液和反萃取液流過SLM表面的速率不同及它們對SLM的脈沖效應(yīng)，產(chǎn)生一個側(cè)向剪切力，導(dǎo)致LM相局部變形，最終形成乳化液滴，分散到水相中