液膜分离技术优秀课件
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《液膜分离技术》PPT课件
（１）水处理：
①海水，苦咸水的淡化；
②纯水，超纯水的制备；
③工业废水的处理；
（２）元素的分离，富集；
（３）金属物质的分离，回收；
（４）气体分离
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(1)、烃类混合物的分离
液膜分离技术已成功用于分离苯-正 乙烷、甲烷-庚烷、庚烷-己烯等混合物系。 如在分离芳烃与烷烃混合物时,芳烃易溶于 膜,烷烃难溶于膜,因而芳烃在膜内的浓度梯 度大,渗透速率高;烷烃在膜内的浓度梯度小, 渗透速率低,于是实现了混合烃的分离。
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液膜分离的特点
• 优点：
（１）分离过程中没有相变化，不需要使液体沸 腾，也不需要使气体液化．因而是一种低能耗， 低成本的分离技术
（２）分离过程一般在常温下进行，因而对于需 避免高温分离，分级，浓缩与富集的物质，如 果汁，药品等，显示出其独特的优点．
（３）分离技术应用范围广，对无机物、有机物 及生物制品等均可适用；
• 由于将液膜含浸在多孔支撑
体上，支持液膜可以承受较
大的压力，且具有更高的选
择性。
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膜厚为20～500μm，微 孔直径为0.1～5 μm。11
2.4.3 液膜的组成
膜溶剂 —膜相的基体物质
液
膜 的 组
表面活性剂
—是稳定油水分界 面的最重要的组分
成 流动载体 —对预提取的物质进 行选择性搬运迁移
（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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（三）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。
液膜分离
2. 液体膜
（1）液膜分离机理
①无载体液膜 ②有载体液膜
（2）液膜的制备
①表面活性剂 ②膜溶剂 ③添加剂 ④流动载体
3乳液
②液膜萃取
③破乳
（２）隔膜含浸型液膜
４．液膜分离的优点
（１）分离过程中没有相变化，他不需要使液体沸腾，也不 需要使气体液化．因而是一种低能耗，低成本的分离技术 （２）分离过程一般在常温下进行，因而对那些需避免高温 分离，分级，浓缩与富集的物质，如果汁，药品等，显示出 其独特的优点． （３）分离技术应用范围广，对无机物、有机物及生物制品 等均可适用； （４）分离装置简单，操作容易，制造方便
５．液膜分离的应用
（１）水处理： ①海水，苦咸水的淡化； ②纯水，超纯水的制备； ③工业废水的处理； （２）元素的分离，富集； （３）金属，物质的分离，回收； （４）气体分离； （５）其他方面；
后记
展望未来，液膜分离技术作为一种化学 分离方法将在各个领域，特别是化工，冶金， 医药，食品加工，气体分离和生物工程等方 面得到更广泛的应用．
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
(a)----选择性渗透;
无 载 体 液 膜 主 要 分 离 机 理
(b)----滴内化学反应
(c)----膜中化学反应
(d)----萃取和吸附
图（a）逆向迁移机理 （1）载体C与溶质1反应，同时释放出 供能物质2；（2）载体络合物C1在膜 内扩散；（3）溶质2与载体络合物反 应供入能量，释放出溶质1；（4）载 体络合物C2在膜内逆向扩散；（5）未 络合的溶质1在膜内溶解度很低，故不 能返回去；结果溶质2的迁移引起溶质 1逆浓度梯度的迁移
膜分离技术的应用PPT课件
法、离子交换法和沉淀法，这些方法各有特点但工 艺往往都十分繁杂所需时间长、易变性失活、需消 耗大量的原料、能耗高、回收率低、废水污染严重 且处理难度大。
膜分离技术作为一门新型的分离、浓缩、提纯
及净化技术具有节能、不破坏产品结构、少污染和 操作简单，可在常温下连续操作、可直接放大、可 专一配膜等特点，且各种膜过程具有不同的分离机 制，适用于不同对象和要求。
膜分离技术在低度白酒除浊中具有很大的应用前景， 正在成为酿酒业的一个重要过滤技术，在去除杂质、 保持品质、降低能耗、缩短处理时间方面具有较大 的优势。
利用超滤膜技术把发酵液中产品和菌体分离,再采 用其它方法精制流程。其优点是:生产效率和产品 质量提高;简化了工艺流程;菌体蛋白不含外加杂质, 利用价值高,达到资源综合利用。
膜分离技术在乳清蛋白的回收的应用
干酪乳清先进行预处理，pH 值调整到5.2~5.9，在 71~85℃灭菌15s。然后进行超滤分离，常用醋酸 纤维素膜、聚砜膜或聚丙烯腈膜等， 截留相对分子 质量20000~25000，压力70~700kPa。乳清蛋白被 截留，截留率为95%~99%，而含有乳糖和无机盐 的溶液透过。利用该法乳清蛋白提得率提高近4倍, 而乳糖下降40%。截留的浓缩乳清蛋白经喷雾干燥 可得乳清粉，可用于配制婴儿乳粉、老人乳粉等。
▪ 医药用水 医药针剂用水是采用多级蒸馏制备的,其工艺繁琐、 能耗高、而且质量常常得不到保证。用超滤膜技术除 针剂热源和终端水热源,取得很好效果。
▪ 工艺水的处理(分离、浓缩、分级和纯化) 在各工业生产过程中,往往有分离、浓缩、分级和纯 化某种水溶液的需求。传统用的方法是沉淀、过滤、 加热、冷冻、蒸馏、萃取和结晶等过程。这些方法表 现出流程长、耗能多、物料损失多、设备庞大、效率 低、操作繁琐等缺点,以超滤膜技术取代某种传统技
膜分离技术作为一门新型的分离、浓缩、提纯
及净化技术具有节能、不破坏产品结构、少污染和 操作简单，可在常温下连续操作、可直接放大、可 专一配膜等特点，且各种膜过程具有不同的分离机 制，适用于不同对象和要求。
膜分离技术在低度白酒除浊中具有很大的应用前景， 正在成为酿酒业的一个重要过滤技术，在去除杂质、 保持品质、降低能耗、缩短处理时间方面具有较大 的优势。
利用超滤膜技术把发酵液中产品和菌体分离,再采 用其它方法精制流程。其优点是:生产效率和产品 质量提高;简化了工艺流程;菌体蛋白不含外加杂质, 利用价值高,达到资源综合利用。
膜分离技术在乳清蛋白的回收的应用
干酪乳清先进行预处理，pH 值调整到5.2~5.9，在 71~85℃灭菌15s。然后进行超滤分离，常用醋酸 纤维素膜、聚砜膜或聚丙烯腈膜等， 截留相对分子 质量20000~25000，压力70~700kPa。乳清蛋白被 截留，截留率为95%~99%，而含有乳糖和无机盐 的溶液透过。利用该法乳清蛋白提得率提高近4倍, 而乳糖下降40%。截留的浓缩乳清蛋白经喷雾干燥 可得乳清粉，可用于配制婴儿乳粉、老人乳粉等。
▪ 医药用水 医药针剂用水是采用多级蒸馏制备的,其工艺繁琐、 能耗高、而且质量常常得不到保证。用超滤膜技术除 针剂热源和终端水热源,取得很好效果。
▪ 工艺水的处理(分离、浓缩、分级和纯化) 在各工业生产过程中,往往有分离、浓缩、分级和纯 化某种水溶液的需求。传统用的方法是沉淀、过滤、 加热、冷冻、蒸馏、萃取和结晶等过程。这些方法表 现出流程长、耗能多、物料损失多、设备庞大、效率 低、操作繁琐等缺点,以超滤膜技术取代某种传统技
《液膜分离技术》ppt课件
技术特点 液膜分别过程和溶剂萃取过程类似，都属 于液—液系统的传质分别过程，但液膜分别具有许多 明显的特点： 1〕萃取和反萃过程可同时进展并在一级内完成，同时 实现分别和浓缩的目的； 2〕传质机理与生物膜有类似之处，由于促进传输作用 的存在，使液膜的传质速率明显提高，甚至可以使溶 质从低浓度向高浓度分散；
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3. 液膜分别的机理 液膜分别主要可以归纳为以下几种传质机理
图 3 1 液 膜 分 别 机 理
(1)选择性浸透
这种液膜分别根据待分别的不同组分在膜中的溶解度和分散系数 的不同来实现。由于大多数溶质的分散系数是彼此接近的。因此 分别过程往往根据两种溶质分配系数的差别即溶质在膜相及料液 相溶解度比值的差别来完成．如图3-1(1)个中包裹在液膜内的物质 A和B，由于A易溶于膜而B难溶于膜，故A透过液膜的速率大于B， 而B那么停留在内相，经过一定时间后，延续相中A的浓度大于B， 内相中恰好相反，从而实现A、B的分别。
(3)沉降廓清 这一步是根据富集了迁移物质的乳化液与残液之间的 比重不同而进展自然沉降，最后到达分层廓清，该工 序便于两相的分别并减少相互夹带。
(4)破乳
为了运用过的乳化液膜重新利用并聚集富集溶质的内 相，需求将乳液突破，分出的膜相用于循环制乳。破 乳的方法有两种类型：一种是化学破乳(加破乳剂);另 一种是物理破乳，主要有离心法、加热法、施加静电 场法以及采用聚结剂法等。目前普通以为采用静电破 乳法效果较好。
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5. 液膜分别的运用
青霉素的提取 氨基酸的提取 废水的处置 气体的分别
敬请指点！
3〕厚度薄、比外表积大，致使分别过程所需的实际级 数少，大大节省了萃取试剂的耗费量。 正是以上优势，液膜分别在湿法冶金、石油化工、环 境维护、气体分别、仿生化学以及生物医学等领域显 示了宽广的运用前景。
《液膜分离技术》PPT课件
缺点：当膜两侧被迁移物质A的浓度相等时，输送便自 行停止。因此，这类过程不能达到完全分离的目的。
(2)滴内化学反应(1型促进迁移)
如图3-1(2)，在液膜内相添加一种试剂R，它能与料
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液中的迁移物质C发生不可逆化学反应并生成不溶于膜
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相的物质P，使渗透物C在内相中的浓度为零，从而保 持C在液膜内外两相有最大的浓度梯度，以促进C的传 递达到从料液相中分离C组分的目的。这种在滴内发 生化学反应而促进渗透物传递的机理也称为I型促进迁 移。 3)膜相化学反应(Ⅱ型促进迁移) 如图3-1(3)所示，在膜相中加入一种流动载体R1，料 液中的D组分在膜相／连续相的界面上与R1反应，生 成中间产物P1，P1在浓度差的作用下扩散至膜相的另 一侧，在膜相/内相界面上与内相试剂R2发生反应， 生成不溶于液膜的物质P2并使R1重新还原并释放至膜 相中，藉浓度梯度作用扩散返回至膜相／连续相界面 一侧。R1在整个传递过程中没有消耗仅起了载体的作 用。这种含流动载体的液膜在选择性、渗透性和定向 性二方面更类似于生物细胞膜的功能，它使分离和浓 缩两过程合二为一。这种迁移机理即为Ⅱ 型促进迁移， 11 也称为“离子泵”。
添加剂
流动载体 增强剂
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1.支撑型液膜： 此类液膜目前主要用 于物质的萃取。
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2.单滴型液膜：单滴型液膜的形状如图所示(见示意 图文档)。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。
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3.乳液型液膜：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
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4)萃取和吸附 这种液膜分离过程具有萃取和吸附的性质，如图3-1(4) 所示。料液中的悬浮物为膜相吸附或有机物为膜相萃 取，从而实现分离的目的。
液膜萃取技术ppt课件
选择性渗透 滴内化学反应 膜相化学反应 萃取和吸附
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
（1）选择性渗透 依据不同的物质在膜相的溶解度和渗透速率不同进 行分离。分离主要是依靠溶质在膜相和料液相的溶 解度的比值的差别来完成的。 选择性渗透过程不可能产生浓缩效应。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
冠醚类载体具有较高的特异性； 甲基胆酸盐分子显示出运输葡萄糖的能力。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
4.2 液膜分离工艺条件的影响
1）搅拌速度的影响 搅拌速度包括制乳时的搅拌速度和待分离 体系两相相互接触时的搅拌速度。
逆其浓度梯度传递效应，同步分离与浓缩。通过供 能离子与传递载体共同作用，目标产物可由低浓度 区向高浓度区运输。
萃取与反萃取同时一步进行。
传递速率高。目标产物在液膜中传递距离短，很快 达到萃取平衡。
选择性好。膜只允许某一个或某一类离子通过。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
（1）选择性渗透 依据不同的物质在膜相的溶解度和渗透速率不同进 行分离。分离主要是依靠溶质在膜相和料液相的溶 解度的比值的差别来完成的。 选择性渗透过程不可能产生浓缩效应。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
冠醚类载体具有较高的特异性； 甲基胆酸盐分子显示出运输葡萄糖的能力。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
4.2 液膜分离工艺条件的影响
1）搅拌速度的影响 搅拌速度包括制乳时的搅拌速度和待分离 体系两相相互接触时的搅拌速度。
逆其浓度梯度传递效应，同步分离与浓缩。通过供 能离子与传递载体共同作用，目标产物可由低浓度 区向高浓度区运输。
萃取与反萃取同时一步进行。
传递速率高。目标产物在液膜中传递距离短，很快 达到萃取平衡。
选择性好。膜只允许某一个或某一类离子通过。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
化工单元操作任务五膜分离技术(共93张PPT)
(5)其他类聚合物膜 具体包括聚偏氟乙烯超滤膜和再 生纤维素膜等。聚偏氟乙烯超滤膜可高温消毒、耐一 般溶剂、耐游离氯等。
• (6)复合超滤膜 分别用不同材料制成致密层和 多孔支撑层，从而使两者达到最优化。
• (7)无机膜 通常具有非常好的化学稳定性，热稳定 性和机械稳定性，但使用有限。
• 5 超滤分离系统
• 降低供给水的混浊度 悬浮物和交替物质的去除 可溶性有机物的去除 微生物(细菌、藻类等)去 除 调整进水水质(供水温度、pH)。
• 2.超滤系统工艺流程
• 超滤系统工艺流程设计有多种多样，按运行方式分 为循环式、连续式和部分循环连续式。按组件组合 排列形式分为一级一段、一级多段和多级等。
（1）间歇操作 闭式回路间歇操作
• 1 超滤的基本概念和分离范围
• 超滤是一种在静压差为推动力的作用下，原料液中 大于膜孔的大粒子溶质被膜截留，小于膜孔的小溶 质粒子通过通过滤膜，从而实现分离的过程，其分 离机理一般认为是机械筛分原理
• 超滤主要用于料液澄清、溶质的截留浓缩及溶质之间 的分离。其分离范围为相对分子质量500～1×106的大 分子物质和胶体物质，相对应粒子的直径为0.005～ 0.1µm。操作压力一般为0.1～0.5MPa。
• 4 超滤膜与膜材料
• (1)醋酸纤维素 这是研究最早的超滤膜，是利用 纤维素及其衍生物分子线性不容易弯曲的特点，来 制备反渗透和超滤膜。具有亲水性好、通量大、工 艺简单、成本低、无毒、操作范围窄、适用的pH范 围窄(3～6)、容易被生物将解等特点。
• (2)聚砜类超滤膜 具有化学稳定性优异、适 用的pH范围宽(1～13)、耐热性好、耐酸碱性好 、抗氧化性和抗氯性能好等特点。适于制作超滤 膜、微滤膜和复合膜的多孔支撑膜。
液膜分离技术PPT课件
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支撑液膜(SLM)
将多孔惰性基膜(支撑体)浸在溶 解有载体的膜溶剂中，在表面张力的 作用下，膜溶剂即充满微孔而形成支 撑液膜SLM，它具有很高的选择性。 支撑液膜体系由料液、液膜和反萃液 三个相以及支撑体组成。支撑液膜是 借助微孔的毛细管力将膜溶液牢固的 吸附在多支撑体的微孔之中，在膜的 两侧是与膜相互不相溶的料液相和反 萃液相，待分离物质自料液相经多孔 支撑体中的液膜相向反萃液相传递。 支撑液膜比乳化液膜厚，而且膜内通 道弯曲，传质阻力较大，但它不需制 乳和破乳，操作较为简便，更适合于 工业应用。
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2.1.2 含流动载体的乳化液膜分离机理
使用含流动载体的液膜，其选择性分离主要取决于 所添加的流动载体，所以提高液膜的选择性的关键在于找 到合适的流动载体。如果能够物色一种载体单一地同混合 物的一种溶质或离子发生反应，那么就可以直接提取某一 元素或化合物，这类载体可以是萃取剂、络合剂、液体离 子交换剂等。流动载体除了能提高选择性之外，还能增大 溶质通量，它实质上是流动载体在膜内外2个界面之间来 回穿梭地传递被迁移的物质。通过流动载体和被迁移物质 之间选择性可逆反应，极大地提高了渗透溶质在液膜中的 有效溶解度，增大了膜内浓度梯度，提高了输送效果。这 种机理叫载体中介输送，又叫做Ⅱ型促进迁移。
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2.2.1 逆向迁移
它是液膜中含有离子型载体 时溶质的迁移过程(如图)。载体C 在膜界面I与欲分离的溶质离子1反 应，生成络合物C1，同时放出供能 溶质2。生成的C1在膜内扩散到界 面Ⅱ并与溶质2反应，由于供入能 量而释放出溶质1和形成载体络合 物C2并在膜内逆向扩散，释放出的 溶质1在膜内溶解度很低，故其不 能返回去，结果是溶质2的迁移引 起了溶质1逆浓度迁移，所以称其 为逆向迁移，它与生物膜的逆向迁 移过程类似。
支撑液膜(SLM)
将多孔惰性基膜(支撑体)浸在溶 解有载体的膜溶剂中，在表面张力的 作用下，膜溶剂即充满微孔而形成支 撑液膜SLM，它具有很高的选择性。 支撑液膜体系由料液、液膜和反萃液 三个相以及支撑体组成。支撑液膜是 借助微孔的毛细管力将膜溶液牢固的 吸附在多支撑体的微孔之中，在膜的 两侧是与膜相互不相溶的料液相和反 萃液相，待分离物质自料液相经多孔 支撑体中的液膜相向反萃液相传递。 支撑液膜比乳化液膜厚，而且膜内通 道弯曲，传质阻力较大，但它不需制 乳和破乳，操作较为简便，更适合于 工业应用。
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2.1.2 含流动载体的乳化液膜分离机理
使用含流动载体的液膜，其选择性分离主要取决于 所添加的流动载体，所以提高液膜的选择性的关键在于找 到合适的流动载体。如果能够物色一种载体单一地同混合 物的一种溶质或离子发生反应，那么就可以直接提取某一 元素或化合物，这类载体可以是萃取剂、络合剂、液体离 子交换剂等。流动载体除了能提高选择性之外，还能增大 溶质通量，它实质上是流动载体在膜内外2个界面之间来 回穿梭地传递被迁移的物质。通过流动载体和被迁移物质 之间选择性可逆反应，极大地提高了渗透溶质在液膜中的 有效溶解度，增大了膜内浓度梯度，提高了输送效果。这 种机理叫载体中介输送，又叫做Ⅱ型促进迁移。
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2.2.1 逆向迁移
它是液膜中含有离子型载体 时溶质的迁移过程(如图)。载体C 在膜界面I与欲分离的溶质离子1反 应，生成络合物C1，同时放出供能 溶质2。生成的C1在膜内扩散到界 面Ⅱ并与溶质2反应，由于供入能 量而释放出溶质1和形成载体络合 物C2并在膜内逆向扩散，释放出的 溶质1在膜内溶解度很低，故其不 能返回去，结果是溶质2的迁移引 起了溶质1逆浓度迁移，所以称其 为逆向迁移，它与生物膜的逆向迁 移过程类似。
液膜分离技术PPT资料优秀版
流程简单。采用油包水型乳液膜,以 用含膜酚分 废离水去产水生于, 可焦以化在、室石温油甚炼至制更、低合的成温树度脂下、进化行工,确、保制不药发等生工局业部部过门热,采现用象液,大膜大分提离高技了术药处品理使含用酚的废安水全效性率。高、流程简单。
液铀膜矿分 的离硫技酸术浸应出用液：中,以UO2(SO4)34-的形式存在,含有万分之几至千分之几的铀。
4. 液膜分离技术应用：
• 4.3 含酚废水的处理： 乳液膜分离的操作过程分为四个阶段:
1膜分烃离类技混术合的物发的展分趋离势：
• 含酚废水产生于焦化、石油炼制、合 膜6 分膜离分在离食由品于加分工离、效医率药高工,通业常、设生备物的技体术积等比领较域小有占其地独较特少的。适用性。
当液铀膜和 相钼的分载离体时是甲,向基原三料烷液基中氯添化加铵N。aCl来阻挠铀同载体的络合,从而抑制了被膜相萃取的效果。 液膜膜分分 离离技技术术的应发用展：趋势
5. 膜分离技术的特点：
• 5.1. 膜分离通常是一个高效的分离 过程
例如,在按物质颗粒大小分离的领域,以重力为 基础的分离技术最小极限是微米(μm),而膜分 离却可以做到将相对分子质量为几千甚至几 百的物质进行分离(相应的颗粒大小为纳米， nm)。来自5. 膜分离技术的特点：
• 5.2. 膜分离过程的能耗(功耗)通常比 较低
4. 液膜分离技术应用：
• 4.1 烃类混合物的分离：
• 液膜分离技术已成功用于分离苯-正乙 烷、甲烷-庚烷、庚烷-己烯等混合物 系。如在分离芳烃与烷烃混合物时,芳 烃易溶于膜,烷烃难溶于膜,因而芳烃在 膜内的浓度梯度大,渗透速率高;烷烃 在膜内的浓度梯度小,渗透速率低,于是 实现了混合烃的分离。
• 表面活性剂：表面活性剂是分子中含有亲水 基和疏水基两个部分的化合物，在液体中可 以定向排列，显著改变液体表面张力或相互 间界面张力。
液铀膜矿分 的离硫技酸术浸应出用液：中,以UO2(SO4)34-的形式存在,含有万分之几至千分之几的铀。
4. 液膜分离技术应用：
• 4.3 含酚废水的处理： 乳液膜分离的操作过程分为四个阶段:
1膜分烃离类技混术合的物发的展分趋离势：
• 含酚废水产生于焦化、石油炼制、合 膜6 分膜离分在离食由品于加分工离、效医率药高工,通业常、设生备物的技体术积等比领较域小有占其地独较特少的。适用性。
当液铀膜和 相钼的分载离体时是甲,向基原三料烷液基中氯添化加铵N。aCl来阻挠铀同载体的络合,从而抑制了被膜相萃取的效果。 液膜膜分分 离离技技术术的应发用展：趋势
5. 膜分离技术的特点：
• 5.1. 膜分离通常是一个高效的分离 过程
例如,在按物质颗粒大小分离的领域,以重力为 基础的分离技术最小极限是微米(μm),而膜分 离却可以做到将相对分子质量为几千甚至几 百的物质进行分离(相应的颗粒大小为纳米， nm)。来自5. 膜分离技术的特点：
• 5.2. 膜分离过程的能耗(功耗)通常比 较低
4. 液膜分离技术应用：
• 4.1 烃类混合物的分离：
• 液膜分离技术已成功用于分离苯-正乙 烷、甲烷-庚烷、庚烷-己烯等混合物 系。如在分离芳烃与烷烃混合物时,芳 烃易溶于膜,烷烃难溶于膜,因而芳烃在 膜内的浓度梯度大,渗透速率高;烷烃 在膜内的浓度梯度小,渗透速率低,于是 实现了混合烃的分离。
• 表面活性剂：表面活性剂是分子中含有亲水 基和疏水基两个部分的化合物，在液体中可 以定向排列，显著改变液体表面张力或相互 间界面张力。
膜分离 (Membrane Separation)PPT课件
Na+ +
固定离子
Cl-
正极 阴离子交换膜 负极
高分子膜中间有足够大的孔隙，水中的离子 在膜孔隙通道（比膜厚度大得多）中电迁移运 动。例如，在水溶液中, 阴离子交换膜的活性 基团会发生离解，留下的是带正电荷的固定基 团，构成了强烈的正电场。在外加直流电场作 用下，根据异电相吸原理，溶液中带负电的阴 离子就可被它吸引、传递而通过离子交换膜到 另一侧，而带正电荷的阳离子则离子膜上固定 负电荷基团的排斥不能通过交换膜。
静压膜分离操作
1) 膜的选择性
2) 常用被分离溶质的截留率/去留率表示：
3)
R = (CF－CP)/ CF×100%
4) CF：原液浓度, CP：透过液中溶质浓度。
2) 浓度极化现象
通常沉淀溶液过滤时会出现“滤饼”现象, 使滤膜
孔洞受阻变小, 流速变慢。
对于实际过程, 膜的排除率应修正为：
(CM －CP) / (CF－CP) = exp (JV /k) JV ： 膜 透 过 流 束 (cm2/cm·s) ； k ： 物 质 移 动 系 数
根据溶质与流动载体之间的可逆化学反应提出了促进传递概念上世纪60年代中期bloch等采用支撑液膜研究了金属提取过程黎念之发明乳化液膜推演出了促进传递膜的新概念并导致了后来各种新型液膜的发明?湿法冶金?废水处理?核化工?气体分离?有机物分离?生物制品分离与生物医学分离?化学传感器与离子选择性电极液膜过程和萃取类似但它的萃取与反萃取分别发生在膜的两侧界面溶质从料液相萃入膜相并扩散到膜相另一侧再被反萃入接收相由此实现萃取与反萃取的内耦合
应用：
➢ 低聚糖的分离和精制 ➢ 果汁的高浓度浓缩
多肽和氨基酸的分离
离子与荷电膜之间存在道南(Donnan) 效应,即相同电荷排斥 而相反电荷吸引的作用。氨基酸和多肽在等电点时是中性的, 当高于或低于等电点时带正电荷或负电荷。由于一些纳滤膜带 有静电官能团, 基于静电相互作用, 对离子有一定的截留率, 可 用于分离氨基酸和多肽。纳滤膜对于处于等电点状态的氨基酸 和多肽等溶质的截留率几乎为零, 因为溶质是电中性的并且大 小比所用的膜孔径要小。而对于非等电点状态的氨基酸和多肽 等溶质的截留率表现出较高的截留率, 因为溶质离子与膜之间 产生静电排斥, 即Donnan 效应而被截留。
液膜分离课件(全)
含流动载体的液膜与生物膜对照
• 表面活性剂（ 1%~5%） • 流动载体（ 1%~5%） • 膜溶剂（>90%）
• 此类液膜结构上与生 物膜相似：液膜中的 流动载体相当于生物 膜中的蛋白质载体， 对某些离子有选择透 过性。 • 液膜中的表面活性剂 的膜溶剂相当于生物 膜中的磷脂双分子层 ，是膜结构的总体支 架。
2、萃取和吸附
• 液膜分离过程具有萃 取和吸附的性质。 • 它能把有机化合物萃 取和吸附到液膜上（ 多为碳氢化合物的薄 膜），也能吸附各种 悬浮的油滴及悬浮的 固体等。
促进迁移
（有化学反应的）
1、I 型促进迁移（滴内化学反应）
膜内无载体，左侧为接受剂 （内相），里面添加与原料 液中的被分离物C发生不可逆 反应的试剂R。 C能通过液膜，与接受剂中 的试剂R发生不可逆化学反应 生成产物P，P 不能通过液膜 。使被分离物C在内相（左侧 接受剂）中的浓度几乎为0。 因此膜两侧维持的很高的浓度 差使反应具有很高的推动力 ，使C不断地迁移到内相，直 到内相中的R被消耗完为止。
原理及工厂操作流程或图
图 液膜法处理含酚废水流程图 Span:失水山梨醇单油酸酯，是一种表面活性剂和NaOH水溶液（内相）、中性 油（膜相）在乳化器中搅拌混合制成乳状液膜。通入混合器，与废水在混 合器中反应后，至澄清器中使之分层，因液膜为油包水型，故上层是乳状 液，到破乳器中使液膜破裂，即可回收苯酚钠，其他的亦可循环使用。
2、II型促进迁移（膜相化学反应）
• II型促进迁移是制乳时加入流动载体，这类 载体可以是萃取剂、生成配合物的配合剂 、液体离子交换剂等。 • 分为同向迁移和反向迁移，两种机理相似 ，仅是载体不同和载体与被分离物质的迁 移方向不同。 • 这种迁移具有高度选择性，与生物膜的选 择透过性功能相似。 • 实质是通过化学反应给流动载体不断提供 能量。所以此类机理又被称为“离子泵”
第二章-2 第四节 液膜分离技术-2014
（三）流动载体
• 合适的载体是液膜分离技术的关键之一。 • 选择性和能量：它能对欲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（或分离速 度）起决定性作用。事实上它常常是某种萃取剂。 • 溶解性：为了避免载体向水相中溶解而造成损失， 载体分子中通常含有较长的亲油性烷烃链，因而 具有一定的表面活性。 • 络合性：载体可根据其螯合性分为两大类，即螯 合物载体和非螯合物载体。（p61）
1.同向迁移
料液 高 [X-] ＳＬＭ 反萃取相 低[X-]
SLM中含有非离子型载体 时溶质的迁移过程
EMX M+ M+ EMX
E
X-
X-
E
M+ X图2-36 同向迁移机理
• 2.逆向迁移
料液 低 [Ｈ ＋ ] ＳＬＭ MX 反萃取相 高 [Ｈ ＋ ]
含有离子型载体时 溶质的迁移过程
M+
M+ MX ＨＸ Ｈ＋
第四节 液膜分离技术
液体的薄膜把两液相分开， （两液相组成不同、互溶， 但不能与膜相溶），经选 择性渗透，使物质分离提 纯的方法。
• • • • •
技术发展历史： 1930s，生物学家Osterbout提出促进传递概念。 1950s，上述传递现象得到实验证实。 1960s，化学工程师Bloch等研究了支撑液膜。 1968年，黎念之发明乳化液膜。
4.萃取与吸附机理
• 它能把有机化合物萃取和吸附到液膜中， • 也能吸附各种悬浮的油滴及悬浮固体等， • 达到分离的目的。
（二）有载体扩散迁移
• 有载体的液膜分离过程主要取决于载体的 性质。 • 根据载体是离子型和非离子型，将支持液 膜的渗透分离机理分为同向迁移和逆向迁 移两种。 • 主动运 膜溶剂:高分子烷烃、异烷烃类物质，它是膜相 的基体物质。膜的主体成分，占90％以上。 • 特点： 1. 能保持操作过程中的稳定性。有一定的粘度， 保持成膜所需的机械强度，又不溶解于内外 水相。 2. 良好的溶解性。希望它优先溶解欲提取的物 质，而对杂质的溶解越少越好，同时对膜相 中的其他组分也有较好的互溶性。 3. 膜溶剂与水相应有一定的相对密度差，以利 于操作后期膜相与料液的分离。
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2.2.1 逆向迁移
它是液膜中含有离子型载体 时溶质的迁移过程(如图)。载体C 在膜界面I与欲分离的溶质离子1反 应，生成络合物C1，同时放出供能 溶质2。生成的C1在膜内扩散到界 面Ⅱ并与溶质2反应，由于供入能 量而释放出溶质1和形成载体络合 物C2并在膜内逆向扩散，释放出的 溶质1在膜内溶解度很低，故其不 能返回去，结果是溶质2的迁移引 起了溶质1逆浓度迁移，所以称其 为逆向迁移，它与生物膜的逆向迁 移过程类似。
(2)膜相中不含载体，则是利用溶质在膜相中的渗透速率 的差别进行物质分离 1.3 根据液膜构成和操作方式分类
按组成和操作方式分为:乳化液膜(Emulsion liquid membrane)和支撑液膜(Supposed liquid membrane)两类。
乳化液膜(ELM)
乳化液膜体系是一个三相系统， 其中由两相构成的乳化液分散在另一 连续相溶液中，这样形成的体系称为 多重乳化液。乳状液膜ELM可看成为 一种“水一油一水”型 (w／o／w) 或 “油一水一油”型(o／w／o)的双重乳 状液高分散体系，将两种互不相溶的 液相通过高速搅拌或超声波处理制成 乳状液，然后将其分散到第三种液相( 连续相)中，就形成了乳状液膜体系。 乳状液膜是一个高分散体系，提供了 很大的传质比表面积。待分离物质由 连续相经膜相向内包相传递。在传质 过程结束后，乳状液通常采用静电凝 聚等方法破乳，膜相可重复使用，内 包相经进一步处理后回收浓缩的溶质 。
液膜分离类 传质机理 影响液膜稳定性因素 应用 液膜技术应用展望
液膜分离技术的概念
液膜分离技术(Liquid membrane permeation ,LMP)是以 液膜为分离介质、以浓差为推动力的液-液萃取与反萃过 程结合为一体的分离过程。起分离作用的液膜通常为添加 了表面活性剂的溶剂相，液膜两边的被萃相和反萃相通常 都是可互溶相。
2.1.2 含流动载体的乳化液膜分离机理
使用含流动载体的液膜，其选择性分离主要取决于 所添加的流动载体，所以提高液膜的选择性的关键在于找 到合适的流动载体。如果能够物色一种载体单一地同混合 物的一种溶质或离子发生反应，那么就可以直接提取某一 元素或化合物，这类载体可以是萃取剂、络合剂、液体离 子交换剂等。流动载体除了能提高选择性之外，还能增大 溶质通量，它实质上是流动载体在膜内外2个界面之间来 回穿梭地传递被迁移的物质。通过流动载体和被迁移物质 之间选择性可逆反应，极大地提高了渗透溶质在液膜中的 有效溶解度，增大了膜内浓度梯度，提高了输送效果。这 种机理叫载体中介输送，又叫做Ⅱ型促进迁移。
2.2.2 同向迁移
它是支撑液膜中含有非离子 型载体时溶质的迁移过程。液膜所 载带的溶质是中性盐，它与阳离子 选择性络合的同时，又与阴离子络 合形成离子对而一起迁移，故称为 同向迁移，如图。载体C在界面I与 溶质1、2反应(溶质1为欲浓集离子 ，而溶质2供应能量)，生成载体络 合物C12并在膜内扩散至界面Ⅱ， 在界面Ⅱ释放出溶质2，并为溶质1 的释放提供能量，解络载体C在膜 内又向界面I扩散。结果，溶质2顺 其浓度梯度迁移，导致溶质1逆其 浓度梯度迁移，但两溶质同向迁移 ，它与生物膜的同向迁移相类似。
1.液膜的分类
1.1 根据组成分类 按组成可分为:油包水型(膜相为油质而内外相都为水相)和
水包油型(膜相为水质而内外相都为油相)两种。 1.2 根据机理分类 按机理可分为:膜相中含载体和不含载体两类。
(1)膜相主要由载体和溶剂组成。载体在膜相中通过萃取 反应和反萃取反应，使溶质在液膜两侧不断传递，以达到脱 除的效果。
它是1968年由美国埃克森公司的美籍华人黎念之博士提出 的。
液膜是一层很薄的液体，它阻隔在两个可互溶但组成不同 的液相之间，一个液相中的待分离组分通过液膜的选择性 渗透作用传递到另一个液相中，从而从而使物质达到分离 提纯的目的。
液膜分离技术比固体膜分离技术具有高效、快速、选择性 强和节能等优越性;比液液萃取具有萃取与反萃取同时进 行，分离和浓缩因数高，萃取剂用量少和溶剂流失量少等 特点。该法的研制成功，不仅促进了环境分析、石油化工 、医药、卫生等各不同领域分离问题的研究，也使分离科 学上升到一个新水平。
支撑液膜(SLM)
将多孔惰性基膜(支撑体)浸在溶 解有载体的膜溶剂中，在表面张力的 作用下，膜溶剂即充满微孔而形成支 撑液膜SLM，它具有很高的选择性。 支撑液膜体系由料液、液膜和反萃液 三个相以及支撑体组成。支撑液膜是 借助微孔的毛细管力将膜溶液牢固的 吸附在多支撑体的微孔之中，在膜的 两侧是与膜相互不相溶的料液相和反 萃液相，待分离物质自料液相经多孔 支撑体中的液膜相向反萃液相传递。
支撑液膜比乳化液膜厚，而且膜内通 道弯曲，传质阻力较大，但它不需制 乳和破乳，操作较为简便，更适合于 工业应用。
2. 传质机理
2.1 乳化液膜的传质机理 2.1.1 非流动载体的乳化液膜传质机理 当液膜中不含有流动载体时，其分离的选择性主要取决 于溶质在液膜中的溶解度。溶解度相差大，才能产生选择 性，也就是说混合物中的一种溶质的渗透速度要高。使用 非流动载体液膜进行分离时，当膜两侧被迁移的溶质浓度 相等时，输人便自行停止，故不能产生浓缩效应。为了实 现高效分离，可采取在回收相内发生化学反应的办法来促 进迁移，它的机理是通过在乳状液形成液膜的内相中引起 一个选择性不可逆反应，使特定的迁移溶质或离子与内相 中的另一部分相互作用， 变成一种不能逆扩散穿过膜的 新产物，从而使封闭相中的渗透物的浓度实质上为零，保 持渗透物在液膜两侧有最大的浓度梯度，促进输送,这也叫I 型促进迁移。
2.2 支撑液膜的传质机理
支撑液膜中通常含有载体，它可与欲分离的物质发生 可逆反应，其作用是“促进传递”，将欲分离的物质从料 液侧传输到反萃液侧。这是一个反应一扩散过程，含流动 载体的液膜分离实质是通过化学反应给流动载体不断提供 能量，使其可能从低浓度向高浓度输送溶质。
根据载体是离子型和非离子型，或者说给流动载体提 供化学能的方式，可将支撑液膜分为同相迁移和逆向迁移 两种。