液膜萃取
液膜萃取技术
因HFLPME的三相和两相体系在萃取原 理上分别与SLME和MMLLE相同，所以萃 取的物质类型也相似，即三相的 LPME主 要用于可离子化的极性化合物测定的前处 理，如硝基酚、芳香胺等；两相用于非极 性或极性弱的有机化合物测定的前处理， 如多环芳烃、有机氯农药、邻苯二甲酸酯 等。
前景
由于环境样品基体的复杂性，其前处理是个 关键。当今前处理技术的发展趋势是很少或不用 有毒有机溶剂，简单快速，操作步骤少，尽量集 采样、萃取、净化、浓缩、进样于一体，最好能 实现自动化，而这些正是液膜萃取技术所拥有的 独特优势。当然，正像传统的环境样品前处理技 术一样 ，它也有其缺点，如每次测定只能应用于 特定的某些物质，而且在应用之前，需进行大量 的优化试验来确定操作条件，需要特殊装置或材 料，实现起来有一定的技术难度。尽管如此，这 一技术仍大有发展前景。
扁平膜为基础的支撑液膜萃取 SLME
微孔膜液液萃取 MMLLE
中空纤维膜为基础的液相萃取 HFLPME
应用
扁平膜
通常扁平膜的材料为疏水的多孔聚四氟 乙烯膜，用作浸膜的有机溶剂必须具备不 溶于水、难挥发 、粘度小等条件，较常用 的有机溶 剂有正十一烷、正己醚、三辛基 磷酸酯，或这些溶剂中另包含某些添加剂 。
应用
✓ 液膜萃取技术作为一种环境样品前处理技 术主要应用于各种水体中污染物的测定。
✓ SLME主要应用于极性化合物如有机酸( 酚 ，羧酸 )、有机碱( 胺及其衍生物) 、三嗪类 除草剂、带电荷的化合物( 金属离子等) 等的 分析测定，而MMLLE则应用于非极性或弱 极 性有机化合物的萃取测定，如多氯联苯、 多环芳烃等。
✓乳状液膜是通过乳化制备的,根据膜相或接 收相不同,分为W/O型和O/W型.
膜萃取分离法
4．影响因素（1）
（1）两相压差△P的影响
研究结果表明：保持一定的压差条件 ( 0 .01 ～0 .05 MPa ) ， 萃取的两相之 间几乎没有相的夹带． 而且，改变两相同 的压强差 ，并不引起总传质系数值的明显 变化 ，这一结果从另一方面说明了维持压 强差条件 ，仅在于防止溶剂相向料液相的 渗透．
4．影响因素（4）
（4）体系界面张力和穿透压
由于膜萃取不存在通常萃取过程中的液滴
分散及聚结现象，体系界面张力对于体积总
传质系数不产生直接的影响。
△Pcr=2rcosθ c/rp 可以看出，对于一定的接触角θ c，穿透 压的大小与体系的界面张力成正比，而与微 孔的空径成反比。
5 、膜萃取特点
（1）可避免因液滴分散在另一液相中而引起的 夹带现象和随之产生的溶剂损失问题。 （2）在一般萃取中为了是两相相对流动，在选 择萃取剂时，除了考虑其对被萃取组分的溶解 度及选择性外，还必须考虑其密度、粘度、界 面张力等因素对两相接触与相对流动的影响， 而在膜萃取中两相分开流动、互不影响，选择 萃取剂时可主要着眼与=于溶解度与选择性， 使萃取剂的选择余地大大放宽。 （3）由于膜萃取中两相分开流动,在逆流萃取 中可以避免一般逆流萃取中严重影响传质效果 的轴向返混现象。
膜萃取分离法
1、膜萃取
膜萃取，又称固定膜界面萃取，是基于非孔膜技 术发展起来的一种样品前处理方法，是膜技术和液液 萃取过程相结合的新型手性萃取拆分技术，是膜分离 过程中的重要组成部分。 膜萃取的研究始于1984年, Kiani等提出膜萃取分 离技术。在膜萃取过程中,萃取剂和料液不直接接触, 萃取相和料液相分别在膜两侧流动,其传质过程分为简 单的溶解-扩散过程和化学位差推动传质,即通过化学 反应给流动载体不断提供能量,使其可能从低浓度区向 高浓度区输送溶质,后者在冶金过程中有重要意义。膜 萃取能使界面化学反应与扩散两类不同过程同时发生; 原料中被迁移物质浓度即使很低,只要有供能溶质的存 在,仍然有很大的推动力;可以减少萃取剂在物料相中 的夹带损失;不受“液泛”的限制,过程受“返混”的 影响减少;同级萃取的反萃过程易于实现,可得到较高 的单位体积传质速率。
第五章 液膜萃取及萃取色层法分离提取稀土元素 稀土金属冶金 教学课件
85℃，保温12hr, 95℃,保温10hr
水相
悬浮有机相
一、萃取色层分离的基本原理
１．分配系数与分离系数
分配系数: D Cs / Cm 分离系数: D1 / D2 金属离子在流动相中的 分数 : Nm R Nm Ns 1 1 1 N C V V 1 s 1 s s 1 D s Nm Cm Vm Vm
中RE3+浓度↑，峰距↓（分离度RS↓）
– 淋洗液流速：流速↑→理论塔板数↓→RS↓ – 温度：一般50±５℃为宜
2. 萃取色层分离稀土的工艺实践
– 装柱——负载——淋洗——淋洗液浓缩沉淀
装柱
负载 淋洗
长径比17～20，树脂粒度0.13～0.074mm
料液RE2O3 60 ～ 80g/L, 酸度0.２～ 0.3mol/L 50±５℃， 梯度淋洗（Gd-Tb-Dy分离：0.5,0.7,0.9mol/L HCl）
单组成色谱图
2.分离度（分辨率）
• • • •
每个组成都有一个色谱峰，且有特定的保留体积VR 每个色谱峰都有特征的峰宽W (VR2-VR1)越大，W越小分离效果越好
分离度 RS VR 2 VR1 2(VR 2 VR1 ) (W1 W2 ) / 2 W1 W2 ( RS 1.3时可定量分离 )
• 特点:萃取、反萃合二为一；萃取剂用量少、成本低
• 液膜分离的一般流程 • 乳状液膜从低含量稀土浸出液中回收稀土 １．制膜
混合（萃取剂＋溶剂＋表面活性剂＋膜内相） 搅拌 生成油包水（W/O）乳状液
– 稳定性特别重要（以破损率表示）
• 破乳率ε=膜外相中酸的总量／原始酸的总量 • 如放置１hr后， ε＜2％，稳定
二、萃取色层法分离提纯高纯稀土化和物
液膜萃取技术
（3）膜相化学反应
在膜相中包含能与外相被分离组分反应的物质， 内相中包含更强的反应物质。这样膜相生成的产 物在内相中再被反应，同时还原出膜相中原来的 反应物，从而实现连续的反应传质过程。被分离 物在内相和外相保持最大的传质推动力，其传输 过程直到内相试剂反应完为止。 如图7（c）所示。 被分离物与膜中载体R1产生化学 反应生成络合物P1，P1扩散进入 内相并与试剂R2反应生成另一种 不溶于膜相的物质P2，同时解吸 载体R1，载体R1重新扩散进入到 膜相。
（2）滴内化学反应 在内相中包含能与外相被分离组分反应的物质， 当被分离物质进入内相后立即被反应掉。保持内 相中被分离组分含量始终很低，维持较高的传质 推动力。
如图7（b）所示。 料液中待分离溶质C浸透致膜 相，在膜相内侧与内相试剂 （R）发生化学反应生成不溶 于膜相的的(P)，从而达到从 料液相中分离C组分的目的。
非离子表面活性剂的临界胶束浓度比相应的离子型表面活性剂 低，在低浓度下乳化效果好。因此，普遍采用非离子表面活性 剂配制乳状液膜，如Span80。
2 液膜的种类
2.1 乳状液膜
W / O / W 成膜液体 O / W / O
水 油 水 油 水 油
生物分离中主要应用（W/O)/W型，其内、外 相为水相，液膜主要成分为有机溶剂。
结构与组成
膜溶剂 90%以上 主要成分 膜相 表面活性剂1% ~ 5% 必需成分 添加剂流动载体, 1% ~ 5% 非必需
4 影响液膜分离的因素
影响液膜分离效果的因素有很多，其中膜相的 组成和各类操作条件等都将直接影响液膜的稳定 性以及分离过程的选择性和传质速率。 液膜溶液的组成 液膜分离工艺条件的影响
液膜萃取技术及其应用的研究
液膜萃取技术及其应用的研究摘要：由于固体膜的选择性较低、通透量较小等缺点，使其在工业技术领域的应用效率不高，因此，人们试图用改变固体高分子膜的状态，使膜的扩散系数增大、厚度变小，从而增强膜的选择特性并提高物质的迁移效率。
本文结合了液膜萃取技术的最新研究进展，对该技术的基本原理、类型、特点作一简单地介绍，同时就该技术在生物工程领域和其他领域的应用进行综述。
关键词：液膜萃取；分离；中空纤维支撑液膜The Research of The Liquid Membrane ExtractionTechnology and Its ApplicationAbstract: Due to the low selectivity and a small transportation of the solid membrane, It has been applied efficiency is relatively lower in the industrial field, therefore, some people attempted to change the stage of the solid molecular membrane, make membrane diffusion coefficient increase and thickness decrease, So select features of membrane was enhanced and the migration efficiency of substances was increased. In this paper, the basic principles, types and characteristics of the technique were simply presented, combined with the latest research progress of the liquid membrane extraction technology, at the same time, the application of the technology in the biological engineering field and other fields were summarized.Keywords:liquid membrane separation; extraction; hollow fiber supported liquid membrane液膜萃取(Liquid membrane separation)，又称液膜分离(Liquid membrane extraction)，它是一种以液膜为分离介质、以浓度差为推动力的膜分离操作技术。
液膜萃取法
液膜萃取法文献综述液膜萃取技术结合了固体膜分离法和溶剂萃取法的特点,是一种新型的膜分离方法.液膜是乳状液滴分散在另一水相或油相中聚集成平均直径为1mm的聚集体时形成的(W/O)/W或(O/W)/O型复相乳液体系。
在前一种情况,两种不同的水相(分别称为内相、外相)被一层油膜隔开,后一种情况是两种不同的油相被一层水膜隔开,液膜本身的厚度为1～10Lm。
由于液膜的厚度只有人工固体薄膜的十分之一,所以物质穿过液膜的迁移速度更快。
液膜萃取就是利用液膜的选择透过性,使料液中的某些组分透过液膜进入接受液,然后将三者各自分开,从而实现料液组分的分离。
液膜萃取过程是由三个液相所形成的两个相界面上的传质分离过程,实质上是萃取与反萃取的结合。
应用领域：30多年来,液膜一直是一个十分活跃的研究课题。
液膜传质速率高与选择性好的特点,使之成为分离、纯化与浓缩溶质的有效手段,它与其它辅助设备、仪器、检测方法相结合,在石油化学、冶金工业、海水淡化、废水处理和综合回收、医学、生物学等方面的应用已日益受到人们的重视。
应用优点：一些物理化学性质相似的碳氢化合物很难分离，采用液膜技术可以成功分离碳氢化合物。
利用液膜萃取技术可以有效地提取某些金属，提取率达99.5%。
液膜萃取法处理废水，使废水达到了国家排放标准，有效的回收了可循环利用的成分，同时也减少了环境的污染。
液膜萃取在生物学方面。
青霉素是一种应用广泛的抗生素类药物,传统的提取方法采用溶媒萃取法。
青霉素易分解损失。
莫凤奎等使用青霉素G钠盐纯品溶液,模拟考察了乳状液膜法分离青霉素的条件,在最佳条件下青霉素的提取率可达92%。
浓缩比可达9,且具有青霉素不易损失,工艺简单等优点。
废水处理中液膜萃取应用的优点：对含有机质废水的处理,大多采用有机溶剂萃取法,但处理后的废水中仍含有较高浓度的有机物质,采用液膜法则可使废水得到彻底的处理。
发展前景：经过多年的发展,液膜萃取在机理探讨和应用研究方面都有很大的进展。
5.4 液膜分离法
②反萃相化学反应促进迁移
在有机酸等弱酸性电解质的分离纯化方而，可利用强碱(如NaOH)溶液为 反萃相。反萃相((W/O)/W型乳状液膜的内水中)中含有NaOH，与料液中 溶质(有机酸)发生不可逆化学反应生成不溶于膜相的盐。在膜相传质速 率为控制步骤(即NaOH与酸的反应速度很快)时,反萃相中有机酸的浓度接 近于零,使膜相两侧保持最大浓差,促进有机酸的迁移，直到NaOH反应完 全。这种利用反萃相内化学反应的促进迁移又称I型促进迁移。与上述单 纯迁移相比，溶质在反萃相可得到浓缩，并且萃取速率快。
第四节 液膜萃取
Liquid membrane extraction
液膜分离法(Liquid membrane
separation), 又称液膜萃取法
(Liquid membrane extraction)， 是一种以液膜为分离介质、以浓 度差为推动力的膜分离操作。
由于固体膜存在选择性低和通量小的缺点，故人 们试图用改变固体高分子膜的状态，使穿过膜的 扩散系数增大、膜的厚度变小,从而使透过速度 跃增,并再现生物膜的高度选择性迁移。这样,在 60年代中期诞生了一种新的膜分离技术－液膜 分离法(Liquid membrane separation), 又称液膜萃取法(Liquid membrane extraction)，这是一种以液膜为分离介质、以 浓度差为推动力的膜分离操作。它与溶剂萃取虽 然机理不同、但都属于液-液系统的传质分离过 程。
HLB = 3∼6 油包水型乳化剂 HLB = 6∼8 不稳定
HLB = 8∼15 水包油型乳化剂
常用于配制（W/O）/W型液膜的非离子型 表面活性剂为Span 80。
HLB的加和性配制成复合乳化剂。 常用的表面活性剂有Span80、Saponin、ENJ-3029等。表面活性剂起乳化作 用，它含有亲水基和憎水基，是稳定油水界面的重要组分，它可以促进液膜传 质速度，提高选择性。 表面活性剂 对液膜的稳定性、渗透速度、分离效率和膜相与内水相分离后的循环使用有直接 关系。 表面活性剂的选择是个重要问题。一般形成油包水型液膜可选用HLB （ hydrophile-lipophile balance）值为3～6的表面活性剂；若想形成水包油型液膜 ，则选用HLB值为8～18的表面活性剂。 HLB值（hydrophile-lipophile balance，亲水憎水平衡值），格里芬(Griffin)提出 的。 计算公式为：HLB＝（亲水基部分摩尔质量/乳化剂的摩尔质量）×100÷5。 表面活性剂HLB(Hydrophile-Lipophile Balance)值是表示表面活性剂亲水性的 一个参数，可理解为表面活性剂分子中亲水基和憎水基之间的平衡数值。一般 首先要知道适合于该体系的乳化剂的HLB值。 其次是参考一些经验性的选择依据：a 要考虑乳化剂的离子类型，表面活性剂包 括阴离子、阳离子和非离子型三种，要根据具体情况加以采用，其中尤以非离 子表面活性剂为佳，易制成液状物并在低浓度时乳化性能良好,所以在液膜技术 中普通采用；b 要用憎水基与被乳化物结构相似并有很好亲和力的乳化分散剂 ，这样乳化效果好；c 乳化分散剂在被乳化物中易溶解，乳化效果好。
液膜分离.
二、膜膨胀
1、表面活性剂水（合）化机理
假定膨胀通过水化表面
活性剂而发生，水合化
的表面活性剂扩散穿过
膜到膜相和盐浓度较高
的水相（水活度相对较
低，通常是内相）表面
而被脱水。
表面活性剂水合化的膜膨胀机理
膜膨胀
2、外相水溶液的反胶团传递机理 在水活度较高的外相一侧形成反胶
团，而在水活度较低的内相一侧反 胶团被脱水。不同于水合表面活性 剂的是反胶团除能传递水外，同时 也能传递少许待分离物质。
屏蔽表面活性剂的水（合）化特性，
增加膜的粘度，外相中添加非传递 乳化液膨胀机理
第四节 乳化液膜分离技术的
工艺流程及其应用
一、一般工艺流程
1、工艺流程及膜相实例 液膜技术在工业上应用时更多地是使用乳化液膜， 其优点如下：
（1）具有选择性 （2）较高的浓缩能力 （3）连续运转的可能性 （4）前处理方便或无需前处理 （5）经济性好
一、一般工艺流程
工艺流程一般由三部分组成：乳化液制备、 分离浓缩和解乳化。
苯丙氨酸乳化液 膜法分离流程
2、解乳化（破乳）工程
破乳化方法有：高速离心 法、加热法、相转移法和 电破乳法
电破乳法电的消耗仅为 (1.8～7.2)×103 kJ/m3乳 化液。 乳化液膜电破乳法 模式图
二、工业上的应用
金属离子锌回收 流程图
工业上的应用
从发酵液中直接分离浓缩产品（有机酸、氨基酸和 抗生素）。
2、载体促进 传递机制
在膜相中加入一种可自由流动 被称为“载体”的化合物，它能 选择性地与外相中的待分离物质结合，然后透过膜相 并把待分离物质送入内水相。
这种含流动载体的液膜在选择性、渗透性和定向性三 个方面与生物膜的功能很相似。
支撑液膜萃取
支撑液膜萃取支撑液膜萃取是一种常见的分离提纯技术，广泛应用于化工、制药、食品等领域。
本文将从液膜萃取的原理、应用及优势等方面进行介绍，以帮助读者更好地了解和应用这一技术。
一、液膜萃取的原理液膜萃取是一种利用液膜分离物质的技术。
在液体介质中，通过添加表面活性剂等物质，形成一层薄膜状的液体，与被提取物质接触。
被提取物质会从原料相中扩散到液膜相中，然后再通过萃取剂将目标物质从液膜中分离出来。
这种技术利用了液膜的选择性和传质性能，实现了物质的分离和纯化。
二、液膜萃取的应用1. 化工领域：液膜萃取技术广泛应用于化工工艺中的分离提纯过程。
例如，从废水中提取有机物，从溶液中分离金属离子等。
2. 制药领域：液膜萃取可以用于药物的纯化和分离。
通过调整液膜组成和条件，可以实现对目标药物的选择性吸附和传质。
3. 食品领域：液膜萃取可用于食品添加剂的提取和分离。
例如，从食品中提取香料、色素等物质。
三、液膜萃取的优势1. 高效：液膜萃取能够提供大表面积，加快物质传质速率，提高分离效率。
2. 选择性强：通过调整液膜组分和条件，可以实现对目标物质的选择性分离，减少副产物的生成。
3. 操作简便：液膜萃取过程相对简单，不需要高温高压条件，操作方便，降低了设备和能源成本。
4. 可持续发展：液膜萃取过程中所用的溶剂和表面活性剂可以回收利用，减少了对环境的污染。
支撑液膜萃取作为一种重要的分离提纯技术，在化工、制药、食品等领域有着广泛的应用前景。
通过调整液膜组分和条件，可以实现对目标物质的选择性分离和纯化，提高了分离效率和产品质量。
同时，液膜萃取具有操作简便、可持续发展等优势，为工业生产提供了一种高效、环保的分离技术。
相信随着科技的不断发展和改进，液膜萃取技术将在更多领域展现出其巨大的潜力和应用价值。
支撑液膜萃取
支撑液膜萃取支撑液膜萃取是一种常见的分离和提纯技术，广泛应用于化学工程、生物工程等领域。
它通过在液体中形成微细的液膜，利用液膜与物质之间的物理或化学相互作用，实现物质的分离和提纯。
支撑液膜萃取的原理是利用支撑剂在溶剂中形成稳定的液膜，通过液膜与目标物质之间的物理或化学相互作用，实现物质的分离和提纯。
支撑剂可以是有机物、无机物或高分子材料，其选择要根据目标物质的性质和分离要求来确定。
在支撑液膜萃取过程中，首先需要选择合适的溶剂体系。
溶剂的选择应考虑到目标物质的溶解度、分配系数等因素，以确保液膜的形成和分离效果。
常用的溶剂包括有机溶剂、水和离子液体等。
需要选择合适的支撑剂。
支撑剂的选择要考虑其与目标物质之间的相互作用，如亲疏水性、配位作用、离子交换等。
支撑剂的添加可以增加液膜的稳定性，提高分离效果。
液膜的形成是支撑液膜萃取的关键步骤。
一般情况下，通过将溶剂和支撑剂混合，制备成含有支撑剂的溶液。
然后将这种溶液与含有目标物质的溶液进行接触，使液膜在两个相界面上形成。
液膜的形成需要一定的时间和条件，如温度、pH值等。
液膜的分离是支撑液膜萃取的核心步骤。
一般情况下，通过调整液相和液膜之间的相对流速，以及液膜的厚度和稳定性，来实现目标物质与其他物质的分离。
分离效果的好坏取决于液膜与目标物质之间的相互作用强度和选择性。
支撑液膜萃取具有许多优点。
首先，它可以实现对多种物质的同时分离和提纯，具有高效、快速的特点。
其次，支撑液膜萃取过程中无需使用大量的有机溶剂，对环境友好。
此外，支撑液膜萃取技术简单易操作，成本较低。
支撑液膜萃取在化学工程、生物工程等领域有广泛的应用。
例如，可以用于有机物的提纯、金属离子的分离、生物分子的纯化等。
此外，支撑液膜萃取还可以与其他分离技术相结合，如超滤、离子交换等，实现更好的分离效果。
支撑液膜萃取是一种重要的分离和提纯技术，通过液膜与物质之间的相互作用，实现对目标物质的分离和提纯。
它具有高效、快速、环境友好等优点，在化学工程、生物工程等领域有广泛的应用前景。
液膜萃取法原理
液膜萃取法原理嗨，小伙伴们！今天咱们来唠唠一个超有趣的化学萃取方法——液膜萃取法。
你可以把液膜想象成一个超级薄的小护盾，这个护盾可有大作用呢。
液膜萃取法的核心就是这个液膜啦。
液膜啊，它就像一个有选择能力的小卫士，站在两种不同的溶液中间。
比如说，一边是含有我们想要提取物质的溶液，就像一个装满宝藏的小盒子，但是宝藏混在一堆其他东西里；另一边呢，是另一种溶液，这个溶液就像是等着接收宝藏的小口袋。
液膜是怎么把我们想要的东西从一堆东西里挑出来的呢？这就涉及到它神奇的性质啦。
液膜有一定的渗透性，就像一个有小筛子的护盾。
那些我们想要的小分子物质啊，就像是小机灵鬼，它们能够顺着液膜的这种渗透性，从原来的溶液穿过液膜，跑到另一边的溶液里去。
而那些我们不想要的大个头物质或者其他杂质呢，就被液膜这个小卫士给挡住啦，只能眼巴巴地看着小机灵鬼们溜走。
咱们再打个比方，液膜萃取就像是一场特别的运动会。
那些小分子物质是运动员，液膜是比赛场地中间的障碍赛道。
只有那些足够小、足够灵活的运动员才能顺利穿过障碍赛道，到达另一边的领奖台，也就是另一种溶液里。
而那些大块头杂质就像是体型庞大的家伙，根本没办法通过这个障碍赛道。
这里面还有个有趣的现象呢。
液膜和两边的溶液之间就像有着一种默契。
它能根据两边溶液的性质，比如酸碱度啊，还有各种离子的浓度啥的，来调整自己的状态。
就好像液膜是一个很会察言观色的小助手，它知道什么时候该让哪些小分子通过，什么时候要把大门关得紧紧的。
而且哦，液膜萃取法在环保方面也有它的独特之处。
你想啊，如果我们用一些传统的萃取方法，可能会用到很多化学试剂，还可能产生很多污染物。
但是液膜萃取法呢，相对来说就比较“绿色”啦。
它就像一个温柔的小天使，在提取我们需要的物质的同时，不会对环境造成太大的破坏。
在工业生产上，液膜萃取法也像是一个得力的小工匠。
比如说在提取某些稀有金属的时候，液膜萃取法就可以把稀有金属从复杂的矿石溶液里巧妙地分离出来。
连续流动液膜萃取—基本原理
连续流动液膜萃取—基本原理SLM萃取作为一种样品前处理技术已在环境及生物样品中的有机以及无机污染物、药物等的富集中得到了广泛的应用。
但是，SLM仅能用法非常有限的几种有机溶剂且存在液膜被穿透的危急。
用作液膜的有机溶剂必需具备不溶于水、难挥发、黏度小等条件，比较常用的有机溶剂为、二正己基醚和三正辛基磷酸酯。
用法这些溶剂分别富集极性化合物时，因其溶解度较小，萃取速率往往很低。
当用法弱极性溶剂如二正己基醚时，液膜寿命仅数小时。
这就造成了液膜挑选的两难境地。
笔者讨论小组提出的延续流淌液膜萃取(CFLME)技术很好地克服了SLM的弱点。
一、基本原理延续流淌液膜萃取是建立在延续流淌液液萃取和SLM基础上的一种新的液膜萃取模式，即在SLM萃取前举行延续流淌液液萃取步骤，用作液膜的有机溶剂通过微量泵输入。
图4-6是延续流淌液膜萃取流路暗示图。
由恒流泵(如蠕动泵，P1)输送的样品与试剂首先在混合圈(MC)反应生成中性化合物，然后与由微量柱塞泵或注射泵(P3)输送的有机溶剂混合。
它们在聚四氟乙烯萃取盘管(EC)中自动萃取，目标物被萃取入有机相中。
混合液流经聚四氟乙烯沟槽与聚四氟乙烯膜组成的样品流通道时，有机相因其疏水性自动附着并流经膜，此时待萃取物即透过聚四氟乙烯膜而被反萃入置于由聚四氟乙烯膜和聚四氟乙烯沟槽组成的汲取液通道内，汲取液由恒流泵(如蠕动泵，P2)输送。
目标物在汲取液内被转换为离子型化合物，阻挡其返回有机液膜内。
通过六通阀V1和V2的切换，保持汲取液静止而样品等液流流淌时，即可达到萃取富集的目的。
然后，将富集了目标物的汲取液取出分析定量。
若与色谱或光谱等检测仪器在线联用时，则可通过六通阀切换，由载液将富集了目标物的汲取液挺直输入检测仪器分别测定。
图4-6 延续流淌液膜萃取流路暗示图S-样品；R-试剂；O-有机溶剂；A-受体；W-废液；P1,P2-蠕动泵；P3-柱塞泵；MC-混合圈；EC-萃取圈；V1,V2-六通阀；SLM-支载液体膜萃取装置；PDA-二极管阵列检测器 CFLME可看作CFLLE和SLM的有机结合，它综合了CFLLE和SLM的优点克服了第1页共2页。
液膜萃取技术综述
液膜萃取技术综述摘要：本论文是对液膜萃取技术的综述，主要包括液膜萃取技术的概念，原理, 特点，分离机理，主要应用范圉以及液膜的儿种构型，介绍液膜分离在工业上的应用实例。
液膜技术是一种快速、高效和节能的一种新型的膜分离方法。
山于固体膜存在选择性小和通量小的缺点，故人们试图改变固体高分子膜的状态，使穿过膜的扩散系数增大，膜的厚度变小，从而使透过速度跃增，实现生物膜的高度选择性, 在20世纪60年代发展了一种新的萃取技术，即液膜分离技术。
液膜分离技术山于其特点，广泛应用于环境保护、石油化工、冶金工业、医药工业、生物学.海水淡化等领域液膜技术的特征液膜实际上是用来分隔与其互不相溶的液体的一个中间介质相，,它是被分隔的两种液体之间的“传递桥梁S山于中介相是与被分隔的两相互不溶的液体，所以称为液膜。
不同溶质在液膜中有不同的洛解度及扩散速率，液膜对不同溶质的选择性渗透，实现了溶质之间的分离液膜技术和溶剂萃取技术是有很多相似之处，从以下的两张图可以看出，液膜技术与萃取技术一样，都是有萃取和反萃取这两步的，它们的区别就在于，在液膜分离过程中，萃取和反萃取是同时进行，一步完成的。
在此过程中，萃取和反萃取分别发生在液相的左右两侧界面，溶质由料液相被萃入膜相左侧，并经山液膜扩散至膜相右侧，再被反萃进入接收相，实现了同级萃取和反萃取的耦合。
反苹与传统的溶剂萃取相比，液膜萃取有以下三个特征(1)传质推动力大，所需分离级数小。
由于在液膜分离过程中，萃取与反萃取是同时进行，一步完成的。
所以，同级萃取反萃取的平衡条件并非是萃取一侧的固有的平衡条件，而是液膜界面两侧各相中物质相同形态的化学位相等的平衡条件，实验证明，一级同级萃取反萃取实现的分离就极为可观。
同级萃取反萃取的优势对于萃取分配系数较低的体系更为明显。
(2)试剂消耗量少。
络合萃取剂在膜的一侧与溶质络合，在膜的另一侧将溶质释放，自身可再生，并可循环使用。
因此膜相的络合萃取剂浓度并不需要很高，还可以用一些较为昂贵的络合萃取剂。
第3章 液膜萃取
生物分离工程前沿技术
2.5 液膜的制备与破乳
乳状液膜的制备
乳状液膜的制备技术已很成熟 (W/O)/W型乳状液膜的制备
生物分离工程前沿技术
溶胀按其产生原理分为渗透溶胀和夹带溶胀
渗透溶胀仅在液膜内外相存在电解质浓度差形成渗 透压时才发生；夹带溶胀则伴随着分散过程而产生； 溶胀对于液膜体系的正常操作极为不利；
– 使膜内已富集了的物质浓度变稀，降低分离的选择性； – 乳化液滴溶胀后易破裂而使稳定性下降，从而会降低分离
效率； – 溶胀会改变乳油的分散状态，使溶胀后的液膜黏度变大，
液膜萃取与溶剂萃取的异同
相同点：都由萃取与反萃取两个步骤组成，
不同点：在溶剂萃取中萃取与反萃取分步进 行，它们之间的耦合是通过外部设备实现的； 而液膜萃取中萃取与反萃取分别发生在膜的 两侧界面，相当于同时进行，萃取与反萃取 内耦合。
生物分离工程前沿技术
与传统的溶剂萃取相比，液膜萃取的传质优点
传质推动力大，所需分离级数少。理论上讲，只需 一级即可实现完全萃取。
必需成分
添加剂流动载体, 1% ~ 5% 非必需
制备过程：
– 向溶有表面活性剂和添加剂 的油中加入水溶液，进行高 速搅拌或超声波处理，制成 W/O型乳化液；
– 将上步制得的乳化液分散到 第二水相（通常为待分离的 料液）进行第二次乳化即可 制成(W/O)/W型乳状液膜， 此时第二水相为连续相。
生物分离工程前沿技术
在乳状液体系中，油相黏度影响稳定性；
生物分离工程前沿技术
液膜分离.
第五节 关于液膜过程不利因 素的讨论
一、膜破裂
影响因素：搅拌生产的剪切力，过大的内相尺度，粗 劣的膜相组成等。
其带来的危害：降低了分离的效率。另外，改变外相 的条件，严重时使得进一步分离不能进行。
对大多数情况，可以通过改变膜的配方来避免。如， 增加膜的粘度，增加表面活性剂浓度或改变它的类型， 改变乳化相比等都有利于乳化液膜的稳定。
液膜分离
第一节 概述
液膜分离法又称液膜萃取法是一种以液膜为分 离介质、以浓度差为推动力的膜分离操作。
液膜分离法在生物分离技术的多方面研究都很 活跃，如氨基酸、有机酸、抗生素、脂肪酸、 酶等蛋白质及一些生物活性物质。
一、液膜的分类
整体液膜
支持液膜
液膜的分类
乳化液膜
乳化液膜 膜相 系统组成： 外相
二、膜膨胀
1、表面活性剂水（合）化机理
假定膨胀通过水化表面
活性剂而发生，水合化
的表面活性剂扩散穿过
膜到膜相和盐浓度较高
的水相（水活度相对较
低，通常是内相）表面
而被脱水。
表面活性剂水合化的膜膨胀机理
膜膨胀
2、外相水溶液的反胶团传递机理
在水活度较高的外相一侧形成反胶 团，而在水活度较低的内相一侧反 胶团被脱水。不同于水合表面活性 剂的是反胶团除能传递水外，同时 也能传递少许待分离物质。
这种含流动载体的液膜在选择性、渗透性和定向性三 个方面与生物膜的功能很相似。
给流动载体提供化学能的形式可以是酸碱中和反应、 同离子效应、离子交换、络合反应或沉淀反应等。
载体促进传递的三种表现形式
载体促进并流传递
载体促进扩散传递
载体促进逆流传递
第三节 载体
液膜萃取法
液膜萃取法2007-04-27 23:07 来源: 作者：村长网友评论条浏览次数 1148 转入论坛浏览液膜萃取法0. 前言：由于固体膜存在选择性低和通量小的缺点，故人们试图用改变固体高分子膜的状态，使穿过膜的扩散系数增大、膜的厚度变小,从而使透过速度跃增,并再现生物腹的高度选择性迁移。
这样,在60年代中期诞生了一种新的膜分离技术――液膜萃取法(Liquid membrane separation),又称液膜分离法(Liquid membrane extraction)，这是一种以液膜为分离介质、以浓度差为推动力的膜分离操作。
▲ 液膜萃取与液液萃取的区别：液膜萃取与液液萃取虽然机理不同，但都属于液液系统的传质分离过程。
液膜萃取也有称为液膜分离的。
水溶液组分的萃取分离，通常需经萃取和反萃取两步操作，才能将被萃组分通过萃取剂转移到反萃液中。
液膜萃取系统的外相、膜相和内相，分别对应于萃取系统的料液、萃取剂和反萃剂。
液膜萃取时三相共存，使相当于萃取和反萃取的操作在同一装置中进行，而且相当于萃取剂的接受液用量很少。
1 . 液膜及其分类1.1 液膜的定义及其组成液膜是悬浮在液体中很薄的一层乳液微粒。
它能把两个组成不同而又互溶的溶液隔开，并通过渗透现象起到分离的作用。
乳液微粒通常是由溶剂(水和有机溶剂)、表面活性剂和添加剂制成的。
溶剂构成膜基体；表面活性剂起乳化作用，它含有亲水基和疏水基，可以促进液膜传质速度并提高其选择性，添加剂用于控制膜的稳定性和渗透性。
▲ 液膜分离体系：液膜分离涉及三种液体：通常将含有被分离组分的料液作连续相，称为外相；接受被分离组分的液体，称为内相；成膜的液体处于两者之间，称为膜相。
三者组成液膜分离体系。
在液膜分离过程中，被分离组分从外相进入膜相，再转入内相，浓集于内相。
如果工艺过程有特殊要求，也可将料液作为内相，接受液作为外相。
这时被分离组分的传递方向，则从内相进入外相。
当液膜为水溶液时(水型液膜)，其两侧的液体为有机溶剂；当液膜由有机溶剂构成时(油型液膜)，其两侧的液体为水溶液。
膜萃取技术
(2) 联用和自动化 聚合物膜萃取与其它分析仪器的联 用与SLM 和MMLL E 的联用技术类似。值得指出的 是,带吸附剂接口的膜萃取可以很好地实现与气相色 谱在线联用,将气相色谱的载气通过纤维膜及吸附剂 捕集器( sorbent t rap) 即可; (3) 应用 聚合物膜萃取技术已在实际分析中得到应用, 大多数情况下是分析油类样品。带吸附剂接口的膜 萃取技术适合于萃取挥发性物质。在环境领域,该技 术适用于萃取溶剂如苯、甲苯、乙苯、氯苯、二甲 苯以及相似化合物。
5、微透析（Microdialysis）
微透析：利用膜透析原理，微量地对细胞 液进行流动性连续采样。 微透析系统的关键部件是微透析探针， 它是由膜、导管及套官等组成，探针的长
度一般在0.5-10mm，膜材料常用纤维素膜、
聚丙烯腈膜等组成。
质子形成带电物质进入接受通道。
影响因素
（1）非活化态转化为活化态的能力（即中性分子）
在液膜萃取分离中，被分离的物质在流动相的水 溶液中只有转化为活化态（即中性分子）才进入有机 液膜，因此提高液膜萃取分离技术的选择性主要取决 于如何提高非活化态转化为活化态的能力，而不使干 扰物质或其他不需要的物质变为活化态。 （2）改变被萃取相与萃取相的化学环境
影响因素
Liu 等以5 种磺酰脲类除草剂及双酚2A 为模型化合物对影响 CFLME 的参数进行了研究。 萃取圈的内径和长度、样品流速、试剂及有机溶剂的流速对 萃取有重要的影响。
制药工程原理与设备-液膜萃取
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。
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。
S PA PX
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。
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。
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.反萃相化学反应促进迁移
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2. 表面活性剂的类型：阴离子型、阳离子型和非离子型
（1）阴离子表面活性剂：脂肪酸、松香酸、支链烷酸等，如 硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠；
（2）阳离子表面活性剂：各种胺盐，如季铵化物；
（3）非离子表面活性剂：烷基酚的聚乙烯醚衍生物、烷基硫 醇、醇类等。
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表面活性剂浓度的影响
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2.2.1无载体液膜分离原理
1.选择性渗透（单纯迁移） 2.渗透伴有化学反应 3.萃取和吸附
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2.2.1.1选择性渗透
• 该分离机制的液膜中不含 流动载体，内、外水相中 也没有与待分离物质发生 化学反应的试剂。只依赖 待分离组分在膜中的溶解 度和扩散系数的差异，导 致透过膜的速度不同而实 现分离。 • 液膜相中的A、B两种溶质 要分离，必须一种溶质A透 过膜的速度大于B，而透过 速度正比于该溶质在膜相 中的分配系数和扩散系数。
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3.液膜的类型
3.3 乳液型液膜 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。
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• 根据载体的性质不同，分为两类：（1）离子型载体的
逆向迁移（反向迁移 ）（2）非离子型载体的同向迁移。
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（1）离子型载体的逆向迁移 当液膜中含有离子型载体时的溶质迁移过程，载
体输送的物质为单一离子, 待提取溶质A与供能溶
质B迁移方向相反。 在膜左侧界面：A+BC→B+AC 在膜右侧界面：B+AC→A+BC
此类液膜目前主要用于物质的萃取。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。
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3.液膜的类型
3.2 单滴型液膜
单滴型液膜的形状如图2所示。其结构为单一
液膜萃取技术
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生物膜
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萃取
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液膜萃取技术
1.液膜概念 和特点
3.常见液膜 类型
2.液膜的组成与 分离原理
4.膜萃取技术的 应用
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1. 液膜的概念和特点
液膜是一层很薄的液体膜。它能把两个互溶的、
但组成不同的溶液隔开，并通过这层液膜的选择性
渗透作用实现物质的分离。根据形成液膜的材料不
在膜的接受相一侧（内相侧）同
时释放出该物质。萃取结束后， 收集乳液后在进行破乳回收内相， 而膜相可以循环制乳。
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4.液学中的应用
4.3 在石油化学工业中的应用
4.4 在冶金工业中的应用
4.5 在废水处理中的应用
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4.1 在生物化学中的应用
同，液膜可以是水型的，也可是溶剂型的。
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1.1液膜的概念
液膜分离技术是1965年由美国埃克森 （Exssen）研究和工程公司的黎念之博士提出的 一种新型膜分离技术。直到80年代中期，奥地利 的J.Draxler等科学家采用液膜法从粘胶废液中回 收锌获得成功，液膜分离技术才进入了实用阶段。
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3.液膜的类型
3.1 支撑型液膜
3.2 单滴型液膜 3.3 乳液型液膜
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3.液膜的类型
3.1.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）。
图1支撑型液膜示意图
膜厚为20～500μm，微孔直径为 0.1～5 μm。 Page 29
3.液膜的类型
的球面薄层，根据成膜材料可分为水膜和油膜两种。
图2a为油膜，即 W/O/W 型，内、外相为水溶液。
图2b为水膜，即 O/W/O 型，内、外相为有机物；
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。
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3.液膜的类型
油膜（W/O/W）和水膜（O/W/O）示意图
图2.a——油膜（W/O），W/O/W体系； 图2.b——水膜（O/W），O/W/O体系
在生物化学中，为了防止酶受外界物质的干扰而常
常需要将酶“固定化”。利用液膜封闭来固定酶比其他传
统的酶固定方法有如下的优点：① 容易制备；② 便于固 定低分子量的和多酶的体系；③ 在系统中加入辅助酶时， 无需借助小分子载体吸附技术（小分子载体吸附往往会降 低辅助酶的作用）。
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4.2 在医学中的应用
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4.5在废水处理中的应用
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Q&A
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Thanks
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2.1.3添加剂（流动载体）
1. 流动载体的作用：对预提取的物质进行选择性搬
运迁移，因此对选择性和膜的通量起决定性作用。
2. 流动载体按电性可分为带电载体与中性载体，一
般来说中性载体的性能比带电载体(离子型载体)
好。中性载体中又以大环化合物最佳。
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2.2 液膜分离原理
• 无载体液膜分离原理 • 有载体液膜分离原理
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4.5 在废水处理中的应用
对含有机质废水的处理,大多采用有机溶剂萃取
法,但处理后的废水中仍含有较高浓度的有机物质,采
用液膜法则可使废水得到彻底的处理，尤其是含酚
废水。含酚废水产生于焦化、石油炼制、合成树脂、 化工、制药等工业部门 。采用油包水型乳液膜,以 NaOH水溶液作为内相,中性油作为膜相。
用含有表面活性剂的液体薄膜分离烃组分的新技术,
采用扩散柱式液膜成功地分离了烃组分。液膜萃取
技术已经成功地用来分离庚烷和甲苯、庚烷和乙苯、
正辛烷和乙苯等。
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4.4 在冶金工业中的应用
铀矿的硫酸浸出液中,铀以UO2(SO4)34-的形式存在。
此外,还含有Fe2+、Fe3+、VO3-和MoO42-等。所用液膜为 支撑液膜。将原料中的VO3-还原成V4+,然后送进液膜分离 器,铀将与载体络合被传输到回收相,而钒则残留在原料相中 被分开。当铀和钼分离时,向原料液中添加NaCl来阻挠铀同 载体的络合,从而抑制了被膜相萃取的效果。（工艺流程见 图）
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1.2液膜的特点
1.传质推动力大，速率高，且试剂消耗量少，
这对于传统萃取工艺中试剂昂贵或处理能力大的
场合具有重要的经济意义。
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2.液膜的选择性好，往往只能对某种类型的 离子或分子的分离具有选择性，分离效果显著。
3.最大缺点是强度低，破损率高，难以稳定
操作，而且过程与设备复杂。
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3. 膜溶剂的特点：
（1）能保持操作过程中的稳定性；
（2）良好的溶解性；
（3）与水有一定的相对密度差，有利于膜相与料
液的分离。
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膜溶剂影响萃取平衡
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2.1.2表面活性剂
1. 表面活性剂的作用：是稳定油水分界面的最重要 的组分，对液膜的稳定性、渗透速度、分离效 率有直接关系。其结构如图所示：
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2.液膜的组成与分离原理
2.1液膜的组成
● 膜溶剂：有机溶剂或水, 构成膜的基体 ● 表面活性剂：通过改变相界面的表面张力来 控制液膜的稳定性 ● 添加剂/流动载体：确保膜的强度和提高膜 的选择性, 实现分离传质的关键因素
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2.1.1膜溶剂
1. 膜溶剂的组成： 大多是高分子烷烃、异烷烃类物质。 2. 膜溶剂的作用： 是构成膜相的基本物质。
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2.2.1.2渗透伴有化学反应
• 促进迁移（内相化学反应促进迁移）：为实现高效分离，可 采用在溶质的接受相（如内相）添加与溶质能发生化学反应 的试剂，通过化学反应来促使溶质高效快速迁移。
液膜 料 液 相 A 接 收 相
溶质 A 因选择性溶解而从 料液相进入液膜相,并在膜中 扩散。
A在抵达膜相与接收相的界 面时,与接收相中的试剂 R 发 试剂R 生化学反应, 生成的产物P 不 A+R→P 溶于液膜。从而保证渗透物 A在膜相两侧最大的浓度差。 即：接收相中的试剂R促进 P 了A的传递。 Page 20
液膜在医学上用途也很广泛。如液膜人工肺、 液膜人工肝、液膜人工肾以及液膜解毒、液膜缓 释药物等。目前，液膜在青霉素及氨基酸的提纯 回收领域也较为活跃。
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4.3 在石油化学工业中的应用
一些物理、化学性质相似的碳氢化合物;用通常 的物理、化学方法很难分离。目前,液膜分离技术已
成功地用于分离碳氢化合物。1968年,LiNN首创使
2.2.1.2渗透伴有化学反应
渗透伴有化学反应的 过程依据发生的反应类型 不同，可以分为滴内反应 和膜相反应两种。 滴内反应如图（b）所 示，料液中待分离溶质C渗 透至膜相，在膜相内侧与 内包相试剂R发生滴内化学 反应生成不溶于膜相的物 质P， 从而达到从料液相 中分离C组分的目的。滴内 反应的发生可以保证液膜 两侧有最大的浓度梯度， 以促进传输。这类机理通 常称为I型促进迁移。
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2.2.2有载体液膜分离原理
• 这类传递方式是在膜相中加入 “载体” 化合物，它能选 择性地与外相中的待分离物质结合后透过膜相并将它送 入内相。就象“渡船”一样将溶质从膜的一侧载到另一 侧。 • 在分离过程中，流动载体并未消耗，只是运载工具，被 消耗的是内相的试剂。由于内相体积远小于外相体积， 故进入内水相的物质既与外相杂质分离，同时又得到了 浓缩。