第九章-液膜分离
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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。
作为功能性的膜分离技术，是液膜技术 应用的一个方面。
液膜分离技术常用于湿法冶金工业、石 油与化学工业、生化工业、制药工业、环 境保护等领域。
生物应用：氨基酸、有机酸、抗生素、 脂肪酸、蛋白质、生物活性物质等分离。
一般假定乳化小球不聚集，在分离过 程中，能保持它们的完整性。
（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 其它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。
2、表面活性剂
它是液膜技术中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 效率和膜相与内水相分离后的循环使用有直 接关系。
（3）乳化液膜：乳化液膜可看成为一种 “水-油-水”或“油-水-油”型的双重乳状 液高分散体系。
乳化液膜系统由三相组成（图10.1）： 即膜相、外相和内相。
最常见的外相是水溶液。水性的外相中 含有乳化小油珠，小油珠中又含有更小的 具有特定性质的微水滴，称为内水相。
膜相通常由烷烃类物质组成，也称为油 相，在油相中需加入表面活性剂以增加膜 的稳定性。
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。
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。
wenku.baidu.com
液膜分离技术就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。
（2）支持液膜：支持液膜是膜相溶液牢固 地吸附在支撑体的微孔内，在膜的两侧是 与膜互不相溶的料液和反萃相，待分离的 溶质自液相经多孔支撑体中的膜相向反萃 相传递。
采用中空纤维膜做多孔支撑体，其传质 表面积较大，工艺过程易于放大。
支持液膜的制作
支撑架选择多微孔(微米级)亲油性材料， 先配制好膜相，将支撑架放入膜相中浸润， 使各微孔中充满成膜液而形成液膜。将浸 润后的支撑架置于容器中，在两侧分别加 入浓相和稀相，就形成了支撑液膜萃取体 系。
第九章 液 膜 分 离
（liquid membrane separation）
第一节 概论 第二节 乳化液膜的制备与分离机制 第三节 载体 第四节 乳化液膜分离技术的工艺流程及其
应用 第五节 关于液膜过程不利因素的讨论 第六节 液膜分离技术的新进展
基本要求： 掌握液膜分离的基本原理与应用，了解
液膜分离不利因素。 重点：
乳化液膜的制备及分离机制。
第一节 概述
膜是一种流动相内或两种流动相之间， 有一薄层凝聚相物质，可把流动相分割成 两部分，此一薄层物质即所谓的“薄膜”， 简称膜。
液体膜是膜技术的一个分支，是一种新 兴的节能型分离手段。
液体膜（简称液膜）是从生物膜奇妙 的选择性输送功能上得到启发而模仿的一 种人工膜。
一、液膜的分类 液膜分为三类，即： （1）整体液膜
(Bulk liquid membrane, BLM) ； （2）支持液膜 (Supported liquid membrane, SLM) ； （3）乳化液膜 (Emulsion liquid membrane, ELM) 。
（1）整体液膜：整体液膜主要用于载体的 开发和基础性研究上，如分离机制、传递 速度和载体选择性等。
通常被隔开的两个溶液是水溶液（内、外 相），膜相则是与内外水相都互不相溶的油性 物质。
膜相主要由膜溶剂、表面活性剂、流动载 体和膜增强剂构成。
1、膜溶剂
使用较多的膜溶剂是高分子烷烃、异烷烃类 物质，它是膜相的基体物质。
较理想的膜溶剂通常有以下几点特点：
（1）能保持操作过程中的稳定性。有一定的粘度， 又不溶解于内外水相。
液膜与生物膜在结构上有许多相似之处。 含有表面活性剂的膜溶剂相当于生物膜的 类脂体，而液膜中的流动载体即相当于生 物膜中的蛋白质载体。
第二节 乳化液膜的制备与分离机制
一、乳化液膜的制备
在一强烈的剪切率下，缓慢添加水相 （内水相）于一含有表面活性剂的油相中， 形成动力学上稳定的油包水（W/O）乳化液， 再通过一温和的搅拌将油包水乳化液分散于 一连续水相（外水相）中，膜相充当了两水 相的隔离层，因而内相不含有外相水溶液。
在液膜分离过程中，在膜的原料一侧 （外相侧）界面上，欲提取的目标物质进 入膜相，而在膜的接收相一侧（内相侧） 同时释放出该物质，达到与原料中其它成 分相分离的目的。
因此液膜分离法是在膜的两侧同时进 行萃取和反萃取（或吸收与解吸）的操作。
二、液膜的膜相组成
膜相是一层很薄的液体，可以是水溶液或 是有机溶剂，膜相能把两个互不相溶的溶液隔 开，并通过这层液膜实现物质选择性分离。
液膜是一层很薄的液体，由悬浮在液 体中的一层很薄的乳液微粒构成。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渗透作 用传递到另一个液相中，从而实现分离的 目的。
液膜模拟生物膜的结构，它利用选择
透过性原理，以膜两侧的溶质化学浓度差 为传质动力，将膜分离与溶剂萃取相结合， 使选择性渗透、膜相萃取和膜内相反萃取3 个传质环节同时完成，以使料液中待分离 溶质在膜内相富集浓缩，分离待分离物质。
3、流动载体
合适的载体是液膜分离技术的关键之一。 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。 起萃取剂作用。
4、膜增强剂
起增加膜的稳定性作用。在液膜的分离 操作时要求膜不过早破裂；而在破乳工序 中液膜层又容易破碎，以利于膜相与内水 相的分离。
一般而言，膜相中表面活性剂占1％~5 ％，流动载体1％~5％，90％左右是膜溶剂。
三、与生物膜的相似性 生物细胞膜主体是由类脂双分子层、蛋
白质构成的。 类脂分子的极性亲水端向外形成类脂双
分子层，非极性亲油尾端互相聚集。 膜中央近似液体，膜表面则近似晶体。 蛋白质分子以各种方式联结在膜上，这
些蛋白质有“识别”、“输送”物质的功 能，即能选择性地将一个物质分子或离子 从膜的一侧输送到膜的另一侧。
作为功能性的膜分离技术，是液膜技术 应用的一个方面。
液膜分离技术常用于湿法冶金工业、石 油与化学工业、生化工业、制药工业、环 境保护等领域。
生物应用：氨基酸、有机酸、抗生素、 脂肪酸、蛋白质、生物活性物质等分离。
一般假定乳化小球不聚集，在分离过 程中，能保持它们的完整性。
（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 其它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。
2、表面活性剂
它是液膜技术中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 效率和膜相与内水相分离后的循环使用有直 接关系。
（3）乳化液膜：乳化液膜可看成为一种 “水-油-水”或“油-水-油”型的双重乳状 液高分散体系。
乳化液膜系统由三相组成（图10.1）： 即膜相、外相和内相。
最常见的外相是水溶液。水性的外相中 含有乳化小油珠，小油珠中又含有更小的 具有特定性质的微水滴，称为内水相。
膜相通常由烷烃类物质组成，也称为油 相，在油相中需加入表面活性剂以增加膜 的稳定性。
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。
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。
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液膜分离技术就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。
（2）支持液膜：支持液膜是膜相溶液牢固 地吸附在支撑体的微孔内，在膜的两侧是 与膜互不相溶的料液和反萃相，待分离的 溶质自液相经多孔支撑体中的膜相向反萃 相传递。
采用中空纤维膜做多孔支撑体，其传质 表面积较大，工艺过程易于放大。
支持液膜的制作
支撑架选择多微孔(微米级)亲油性材料， 先配制好膜相，将支撑架放入膜相中浸润， 使各微孔中充满成膜液而形成液膜。将浸 润后的支撑架置于容器中，在两侧分别加 入浓相和稀相，就形成了支撑液膜萃取体 系。
第九章 液 膜 分 离
（liquid membrane separation）
第一节 概论 第二节 乳化液膜的制备与分离机制 第三节 载体 第四节 乳化液膜分离技术的工艺流程及其
应用 第五节 关于液膜过程不利因素的讨论 第六节 液膜分离技术的新进展
基本要求： 掌握液膜分离的基本原理与应用，了解
液膜分离不利因素。 重点：
乳化液膜的制备及分离机制。
第一节 概述
膜是一种流动相内或两种流动相之间， 有一薄层凝聚相物质，可把流动相分割成 两部分，此一薄层物质即所谓的“薄膜”， 简称膜。
液体膜是膜技术的一个分支，是一种新 兴的节能型分离手段。
液体膜（简称液膜）是从生物膜奇妙 的选择性输送功能上得到启发而模仿的一 种人工膜。
一、液膜的分类 液膜分为三类，即： （1）整体液膜
(Bulk liquid membrane, BLM) ； （2）支持液膜 (Supported liquid membrane, SLM) ； （3）乳化液膜 (Emulsion liquid membrane, ELM) 。
（1）整体液膜：整体液膜主要用于载体的 开发和基础性研究上，如分离机制、传递 速度和载体选择性等。
通常被隔开的两个溶液是水溶液（内、外 相），膜相则是与内外水相都互不相溶的油性 物质。
膜相主要由膜溶剂、表面活性剂、流动载 体和膜增强剂构成。
1、膜溶剂
使用较多的膜溶剂是高分子烷烃、异烷烃类 物质，它是膜相的基体物质。
较理想的膜溶剂通常有以下几点特点：
（1）能保持操作过程中的稳定性。有一定的粘度， 又不溶解于内外水相。
液膜与生物膜在结构上有许多相似之处。 含有表面活性剂的膜溶剂相当于生物膜的 类脂体，而液膜中的流动载体即相当于生 物膜中的蛋白质载体。
第二节 乳化液膜的制备与分离机制
一、乳化液膜的制备
在一强烈的剪切率下，缓慢添加水相 （内水相）于一含有表面活性剂的油相中， 形成动力学上稳定的油包水（W/O）乳化液， 再通过一温和的搅拌将油包水乳化液分散于 一连续水相（外水相）中，膜相充当了两水 相的隔离层，因而内相不含有外相水溶液。
在液膜分离过程中，在膜的原料一侧 （外相侧）界面上，欲提取的目标物质进 入膜相，而在膜的接收相一侧（内相侧） 同时释放出该物质，达到与原料中其它成 分相分离的目的。
因此液膜分离法是在膜的两侧同时进 行萃取和反萃取（或吸收与解吸）的操作。
二、液膜的膜相组成
膜相是一层很薄的液体，可以是水溶液或 是有机溶剂，膜相能把两个互不相溶的溶液隔 开，并通过这层液膜实现物质选择性分离。
液膜是一层很薄的液体，由悬浮在液 体中的一层很薄的乳液微粒构成。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渗透作 用传递到另一个液相中，从而实现分离的 目的。
液膜模拟生物膜的结构，它利用选择
透过性原理，以膜两侧的溶质化学浓度差 为传质动力，将膜分离与溶剂萃取相结合， 使选择性渗透、膜相萃取和膜内相反萃取3 个传质环节同时完成，以使料液中待分离 溶质在膜内相富集浓缩，分离待分离物质。
3、流动载体
合适的载体是液膜分离技术的关键之一。 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。 起萃取剂作用。
4、膜增强剂
起增加膜的稳定性作用。在液膜的分离 操作时要求膜不过早破裂；而在破乳工序 中液膜层又容易破碎，以利于膜相与内水 相的分离。
一般而言，膜相中表面活性剂占1％~5 ％，流动载体1％~5％，90％左右是膜溶剂。
三、与生物膜的相似性 生物细胞膜主体是由类脂双分子层、蛋
白质构成的。 类脂分子的极性亲水端向外形成类脂双
分子层，非极性亲油尾端互相聚集。 膜中央近似液体，膜表面则近似晶体。 蛋白质分子以各种方式联结在膜上，这
些蛋白质有“识别”、“输送”物质的功 能，即能选择性地将一个物质分子或离子 从膜的一侧输送到膜的另一侧。