膜萃取
膜萃取
①选择性渗透。利用混合物中各组分透过液膜的渗透速率的 差别，实现组分分离，如烷烃与芳烃的液膜分离。 ②内相有化学反应。被分离组分 A透过液膜后与内相中的反 萃剂R发生化学反应，反应产物P不能透过液膜。如用液膜 分离法使废水脱酚时，酚透过液膜后与内相中的NaOH反应 生成酚钠。 ③膜内添加活动载体。载体 R1作为渗透组分A在膜内传递 的媒介。载体相当于萃取剂中的萃取反应剂，在外相与液膜 的界面处，与渗透组分A生成络合物P1,P1在液膜内扩散到 内相与液膜的界面,与内相中的反萃剂R2作用而发生解络,组 分A进入内相;解络后的载体在液膜内扩散返回外相与液膜界 面，再一次进行络合。这方面的试验研究有铀的提取和含铬 废水的处理等。
原理
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。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。液 膜分离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。液膜分离也有称为液膜萃取的。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。液膜分离系统的外相、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 分离时三相共存，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渗透作 用传递到另一个液相中，从而实现分离的目的。 液膜通常由溶剂（水或有机溶剂）、表面活性剂和添加 剂组成。溶剂是构成液膜的基体；表面活性剂亲水亲油基团 在溶剂中的定向排列是成膜的关键；添加剂的主要作用是确 保膜的强度和提高膜的渗透性。
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。
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。
膜蒸馏-膜萃取-控制释放-膜乳化课件
控制释放的应用
口服药物
眼部给药
控制释放技术可以用于制备缓控释口服制 剂，如缓释片、控释胶囊等，以延长药物 作用时间，减少服药次数和剂量。
控制释放技术可以用于制备眼用药物传递 系统，如眼用凝胶、植入式隐形眼镜等， 以实现药物的持续释放和眼部治疗。
皮肤给药
肺部给药
控制释放技术可以用于制备经皮给药系统 ，如贴片、乳膏等，以实现药物的缓慢释 放和皮肤治疗。
膜乳化的应用
食品工业
膜乳化在食品工业中广泛应用于 奶制品、饮料、调味品等产品的 制造，可以提高产品的口感、稳
定性及延长保质期。
制药工业
在制药工业中，膜乳化可用于制备 微乳液、脂质体、纳米药物等，以 增加药物的溶解度和生物利用度。
日化工业
在日化工业中，膜乳化可用于制备 乳液状化妆品、洗涤剂、润肤露等 产品，提高产品的稳定性和使用效 果。
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膜乳优点，可以制备出粒径小、稳定性高的乳液产 品。同时，膜乳化技术可以有效地减小乳液的粒径，提高其稳定性，从而改善 产品的性能。
缺点
膜乳化技术的成本较高，需要选择合适的膜材料和孔径，以达到最佳的分离效 果。此外，膜乳化过程中需要对乳液进行不断的搅拌和循环，以保持其稳定性 。
在医药领域中，膜萃取可用于分离和 提纯生物活性物质、抗生素等，提高 药物的纯度和收率。
膜萃取的优缺点
01
膜萃取的优点包括高效、低能耗 、低成本、操作简便等，同时能 够实现常温下操作，适用于热敏 性物质的分离和提纯。
02
膜萃取的缺点主要包括膜污染和 堵塞问题，以及在某些情况下可 能需要较高的投资成本和较长的 启动时间。
缺点
膜蒸馏技术需要消耗一定的能量 来维持温度差和浓度差，且半透 膜的制造成本较高，需要定期更 换和维护。
膜萃取过程的原理特点及应用
膜萃取过程的原理特点及应用祁建超（河北工业大学化学工程研究所·天津）摘要本文以双膜理论为基本出发点,建立了包括膜阻在内的膜萃取的传质数学模型，再此模型的基础上研究了膜萃取的传质特性，并给出了膜萃取的实验研究方法，阐述了膜萃取的应用领域及前景，并归纳了膜萃取过程存在的问题。
关键词膜萃取数学模型双模理论AbstractIn this paper, two-film theory as the basic starting point，set up a membrane extraction and mass transfer mathematical model including Membrane resistance, on the basis of this model study the mass transfer characteristics and give the experimental methods for study of membrane extraction,elaborate the application of membrane extraction areas and prospects, Summed up the problems in the membrane extraction process.Keyword membrane extraction mathematical model two-film theory1. 引言萃取是分离和提纯物质的一种常用方法，传统的萃取方法由于费时，费力，效率低等缺点，近年来已不能满足发展的需要，因而先后出现了超临界流体萃取，微波萃取，加压溶剂萃取等新技术。
膜萃取技术以其独特的优势显示出了良好的发展前景和巨大的应用潜力[25]。
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，是膜过程和液液萃取过程相结合的新的分离技术，其萃取过程与常规萃取过程中的传质、反萃取过程十分相似[1, 2]。
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。
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。
第十一章 液膜萃取技术 2
HFLPME
以中空纤维膜为基础的HFLPME在萃 取原理 上与SLME和MMLLE相同，实 际上是它们的进一步发展并简单化 、 微型化的结果。 HFLPME分为三相体系和两相体系， 在萃取原理上分别与SLME和 MMLLE 相同，其典型装置图有两种。
1、萃取液注入口 2、萃取液出口 3、待萃取液 4、搅拌磁子 5、中空纤维膜
膜分离技术已被国际上公认为20世纪末至21世纪 中期最有发展前途、甚至会导致一次工业革命的 重大生产技术，所以可称为前沿技术，是世界各 国研究的热点。如果将20世纪50年代初视为现代 高分子膜分离技术研究的起点，截止现在，其发 展致可分为三个阶段： 50年代为奠定基础阶段； 60年代和70年代为发展阶段； 80年代至今为发展深化阶段
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。 若将SLME和MMLLE联用，可同时萃取富集极性 化合物和非极性或弱极性化合物。
1、10µLGC进样器 2、待萃取液 3、中空纤维膜 4、萃取液 5、搅拌磁子
三相HFLPME所用萃取液一般为水相，故萃取后 用反相液相色谱、毛细管电泳检测，这与SLME 相似；两相HFLPME萃取液为有机溶剂，可用气 相色谱和正相液相色谱测定，这同MMLLE类似。 与SLME和MMLLபைடு நூலகம்不同的是HFLPME所用萃取液 更少，在1~2 5µL之间，且不能与检测仪器自动在 线联用，但中空纤维膜因是一次性使用，不会引 起交叉污染，装置结构更简单易获得，成本也较 低。不像SLME和MMLLE的萃取是在一流动系统 中进行，HFLPME装置中的萃取液和待萃液是静 止的，所以为了加快萃取速度而搅拌或振动溶液。
液膜萃取技术ppt课件
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
膜蒸馏-膜萃取-控制释放-膜乳化
三、控制释放
1、概述
在医药高分子的研究中，药物的 控制释放是最热门的领域之一。
药物的控制释放是指药物从制剂 中以受控形式，恒速地释放到作 用器官，从而长效地发挥治疗作 用。
控制释放一般可分为四种不同释 放机理体系，即扩散控制体系、 化学控制体系、溶剂活化体系、 磁控制体系。扩散控制体系与溶 剂活化体系与高分子膜密切相关。
第七章 新膜过程
1、膜蒸馏的原理
膜蒸馏是一种以温度位差引起的 水蒸气压力差为传质推动力的膜 分离过程。当两种不同温度的水 溶液被疏水微孔膜分隔开时，由 于膜的疏水性使两侧水溶液均不 能透过膜孔进入另一侧，但暖侧 溶液的水蒸气压高于冷侧，所以 暖侧溶液的水汽化，水蒸气不断 透过膜孔进入冷侧而冷凝，这与 常规蒸馏的蒸发、传质、冷凝过 程十分相似，所以称为膜蒸馏。
第七章 新膜过程
膜蒸馏 膜萃取 控制释放 膜乳化
一、膜蒸馏
60年代Findiey描述了这种分 离技术，1981年D.W.Gore的 研究结果标志着膜蒸馏研究 进入了新的发展阶段。1985 年后开辟了膜蒸馏用于化学 物质浓缩和回收及处理发酵 液的新方向，以有机物水溶 液及恒沸混合物的膜蒸馏工 作的研究成为热点。
5、膜蒸馏的应用
海水和苦咸水淡化：1985年 Andersson等人在瑞典西海岸Hono岛 进行了膜蒸馏的现场试验。1991年 澳大利亚的Hogan等人研究了太阳能 膜蒸馏系统，表明在可利用廉价能源
的边远地区，膜蒸馏脱盐装置是有意 义的。
超纯水的制备：膜蒸馏可望成为 制备电子工业和半导体工业用超 纯水的有效手段。
酸、抗生素和磷脂以及从发酵液 中回收有机酸，
8）烃类分馏
膜萃取技术及其在刑事化验中的应用
在 光合成 气体 的研 究 中采 用 膜 与 质谱 结 合 测 定水 样
品 中的溶 解气体 Ｉ ，０世纪 ８ １２ Ｊ ０年代 以来 ， 出现 了膜 又
分 离技术 与气相 和质谱 的联用 ， 使膜 在挥 发性 有 机物
的分 离和 在 Ｇ Ｃ及 ＭＳ分 析 样 品 制 备 中 的应 用 研 究 越来 越多 。 由于膜 分离技 术具有 装 置简 单 、 作程 序 操 方便 、 无需 有机溶 剂 处 理 、 与各 种 分 析仪 器直 接 连 可 接、 易于实 现 自动化 操 作 和在 线 操 作 等优 点 ， 此 技 使 术 涉及 了诸 多 领域 ， 食 品工 业 、 境 工 程 、 学 医 如 环 医
极 少量 的有机溶 剂 。 ２ 膜 萃取技术 在刑事 化验 中的应 用
文 章编 号 ：１０ ６０ ２ １） ３０ ５—２ ０ ８３ ５ （０ ０ ０ ～０ ８０
１ 膜分 离 中的膜萃取 技术 膜分 离 技 术作 为 一种 高 分 离 、 浓缩 、 纯 和 净化 提 技 术 ， 近年来新 发展起 来 的可用 于化 学分 析领 域 中 是 新 技术之 一 。１ ６ ９ ３年 Ｇ． ｃ Ｈｏｋ和 Ｂ Ｋ ｋ首先 报道 了 ．ｏ
中， 萃取 时两水 相分 别 从 膜 两侧 的萃 取 槽 通过 ， 样 这 就形 成 了水 相 ～有 机 相 一 水 相三 相 系 统 。例 如萃 取 碱性 化合 物 （ 如胺 ） ， 先使之 以中性分 子 形式存 在 时 首
膜 萃 取 技 术 及 其 在 刑 事 化 验 中 的应 用
陈祥 国， 吕纪 忠 ， 张银 华 （ 湖北省公安厅刑侦总队， 武汉
差 ， 用寿命 较短 ， 使 易于受 到玷 污而影 响分 离效 率 等 。 尽管 如此 ， 由于此 种 技术 与现 代 分 析仪 器 结 合 ， 之 使 成为 目前应用 比较 广泛 的分 析 样 品 制备 方 法 和 技术
膜萃取技术在样品前处理中的应用
河北农业大学2014级硕士生“液相色谱分析”课程论文膜萃取技术在样品前处理中的应用学生姓名专业分析化学导师授课教师2014年12月22日前言 (5)1. 膜萃取的特点 (5)2. 膜萃取过程传质模型 (5)3. 几种膜萃取技术 (7)3.1 支持液膜萃取（SLME） (7)3.2 微孔膜液液萃取（MMLLE） (7)3.3 中空纤维膜液相微萃取（HFLPME） (8)3.4 固相膜萃取（SPME） (8)4. 影响膜萃取效果的因素 (8)4.1 pH及溶液流速的影响 (8)4.2 萃取时间的影响 (9)4.3 萃取温度的影响 (9)4.4 液膜的组成和性质的影响 (9)5. 膜萃取技术的应用前景 (10)6. 新型膜萃取技术 (10)7. 结语 (11)参考文献 (12)膜萃取技术在样品前处理中的应用摘要：膜萃取是膜分离与液-液萃取相结合的一种新型分离技术。
文中简要阐述了膜萃取的特点、传质机理，并结合样品前处理中应用较广泛的几种膜萃取技术的装置、原理、等分析了影响膜萃取效果的因素，还简要介绍了膜萃取与气相色谱、液相色谱、质谱等仪器的联用技术在样品前处理中的应用，讨论了膜萃取技术的发展方向。
关键词：膜萃取；传质模型；应用Abstract: Membrane extraction is a new separating technique combining membrane separation with liquid-liquid extraction. It has been applied widely in the pesticide residue analysis connected with GC, LC, MS and other detectors. The instrument, principles, characteristics and factors effecting the extraction of membrane extraction of sample. The research trend and some new type techniques of membrane extraction were also pointed out.Keywords: membrane extraction; mass transfer; application前言膜萃取是近年来兴起的一种新型分离技术1，将膜置于两相之间，通过萃取剂对膜具有浸润性而迅速地浸透膜的每个微孔并与膜另一侧原料液相接触形成稳定界面层，待分离溶质透过界面层从原料液转移到萃取剂中从而达到分离富集的目的。
薄膜微萃取
薄膜微萃取薄膜微萃取（Microextraction by Membrane Filtration，简称MF-ME）是一种新兴的样品预处理技术，主要用于环境、食品、药物等领域中微量和痕量有机污染物的富集和分析。
它结合了膜过滤技术和液-液微萃取技术的优点，具有操作简单、成本低、富集效率高、易于实现自动化等优点。
一、薄膜微萃取的原理薄膜微萃取的基本原理是利用微孔膜对样品中的待测物进行选择性吸附，然后通过溶剂洗脱，将待测物从膜上转移到溶液中，最后进行后续的分析。
在这个过程中，膜的选择性和孔径大小对富集效果有很大影响。
二、薄膜微萃取的步骤1. 选择合适的膜：根据待测物的性质和分析方法的要求，选择合适的膜材料和孔径大小。
2. 制备膜：将膜材料固定在微孔滤器上，形成薄膜。
3. 样品处理：将含有待测物的样品加入到含有溶剂的容器中，使待测物溶解或分散在溶剂中。
4. 富集过程：将含有待测物的溶液通过薄膜微萃取装置，使待测物被膜吸附。
5. 洗脱过程：用适当的溶剂洗脱膜上的待测物，使其转移到溶液中。
6. 分析过程：将洗脱液进行分析，如气相色谱、液相色谱等。
三、薄膜微萃取的特点1. 操作简单：薄膜微萃取的操作步骤简单，不需要复杂的设备和仪器。
2. 成本低：薄膜微萃取的材料成本较低，可以大规模生产和应用。
3. 富集效率高：由于膜的选择性吸附作用，薄膜微萃取可以实现高富集效率。
4. 易于实现自动化：薄膜微萃取可以与自动化设备相结合，实现样品处理和分析的自动化。
四、薄膜微萃取的应用1. 环境监测：薄膜微萃取可以用于水、土壤、空气等环境样品中有机污染物的富集和分析。
2. 食品检测：薄膜微萃取可以用于食品样品中残留农药、兽药、激素等有害物质的检测。
3. 药物分析：薄膜微萃取可以用于药物样品中活性成分的富集和分析。
4. 生物分析：薄膜微萃取可以用于生物样品中内源性物质和外源性物质的富集和分析。
总之，薄膜微萃取作为一种新兴的样品预处理技术，具有广泛的应用前景。
膜萃取技术
1993年Wang利用中空纤维制作出了膜萃取器装置。
1994年Lindegard SLE与液相色谱实现了在线全自动联用。 1998年Y. Shen等人提出了微空膜液液萃取模型。
2003年基于中空纤维膜萃取方法实现了与液相色谱在线联用。
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1 基本原理
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 相结合的新的分离技术，是膜分离过程中的重要组成部分。
3.2 两相流量的影响
两相流量对总传质系 数的影响主要取决于分离 体系的传质过程中水相边 界层阻力或有机相边界层 阻力在总传质阻力中所占 的比例。从图中可以看出， 对于有机相边界层阻力为 主的一些体系，在实验操 作范围内，当有机相流量 维持不变时，总传质系数 Kw基本上不随水相流量 的改变而发生变化。
2 膜萃取过程的研究方法和数学模型
2.1 实验研究方法 膜萃取的实验工 作一般在槽式膜萃 取器和中空纤维膜 萃取器中进行。中 空纤维膜萃取器的 实验又分为连续逆 流膜萃取和逆流膜 萃取循环实验。下 图分别给出了这些 实验流程的示意图。
1.搅拌器
2.微孔平板膜
3.有机相
4.水相
1.中空纤维膜器 2.计量泵 3.水相料罐 5. 萃残相 4. 萃取剂料罐 6. 萃取相
3.2 两相流量的影响
而从图4-15可以看出， 当水相流量不变时，总传质 系数Kw值则随有机相流量的 增大而呈上升趋势。这是由 于在这些体系中有机相边界 层阻力为主的缘故。
3.2 两相流量的影响
相反，从图4-16、和图4-17、可以看出，对于水相边界层 阻力为主的一些体系，水相流量的变化将会带来总传质系数的 变化，而有机相流量的变化却不会产生明显的影响。对于水相 边界层阻力、膜阻及有机相边界层阻力在总传质阻力中所占比 例相当的体系，两相流量的变化都会对总传质系数值产生影响。
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。
第3章4-1 膜萃取技术
吕运开
本节内容
一、 膜萃取发展历程 二、膜萃取的传质机理及其影响因素 三、膜萃取技术 1、萃取膜的分类 2、主要膜萃取技术
支载液体膜萃取（SLM）；微孔膜液液萃取；乳剂 液膜萃取；聚合物膜 萃取；微透析
3、膜萃取装置 四、联用接口系统 五、应用 六、展望
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的分离技术，是膜分离过程中 的重要组成部分。 萃取是分离和提纯物质的一种常用方法，传统的萃 取方法由于费时，费力，效率低等缺点，近年来已 不能满足发展的需要，因而先后出现了超临界流体 萃取，微波萃取，加压溶剂萃取等新技术。膜萃取 技术以其独特的优势显示出了良好的发展前景和巨 大的应用潜力。
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主要用于环境样品和生物样品的在线提取分析。
LCGC North America 2003， 21，427-438
2、 MESI－GC接口连接系统
硅树脂橡胶中空纤维
特别适合对空气，水， 土壤等样品进行连续检测和过程控制。
Trends Anal. Chem. 1995, 14, 113
3、萃取注射器-GC在线联用系统
质子形成带电物质进入接受通道。
（B）微孔膜液液萃取
（Microporous membrane liquid－liquid extraction，MMLLE）
微孔膜液液萃取（Microporous membrane liquid-liquid extraction, MMLLE) 装置与液膜萃取装置基本一样。它采 用疏水性的聚四氟膜。液膜和收集相均为同一种有机溶剂。 这样就形成水溶液-有机溶剂两相系统。而且收集相可采用 静止或流动两种方式。如果收集相是静止的，在水相和有 机相之间分配平衡是唯一的传质推动力。这时，分析物的 分配系数越大或疏水性越大，则萃取率越高。如果连续或 间歇泵入收集相的有机溶剂，可以进一步改善传质过程。
膜萃取技术的原理
膜萃取技术的原理哎呀，膜萃取技术，这玩意儿听起来挺高大上的，其实呢，它的原理挺简单的，就像我们平时用筛子筛东西一样，只不过这里的“筛子”是一张膜，而我们要筛的，是那些肉眼看不见的分子。
首先，咱们得知道膜萃取技术是干嘛的。
这技术就是用来分离混合物中的不同成分，比如在化工、制药或者食品工业里，把有用的成分从一堆乱七八糟的东西里分离出来。
这就像是你从一堆豆子里挑出红豆一样，只不过这里的“豆子”是分子，而“红豆”是我们需要的成分。
膜萃取技术的核心就是那张膜。
这张膜可不是普通的膜，它有选择性，也就是说，它只让特定的分子通过。
这就像是你用一个网眼大小合适的筛子，只有红豆能掉下去，其他的豆子就被筛子挡住了。
那么，这张膜是怎么工作的呢？这得从分子的大小和性质说起。
膜上有很多小孔，这些孔的大小和形状都是精心设计的，只有那些大小和形状合适的分子才能通过。
这就像是你用一个筛子，只有红豆能掉下去，绿豆因为太大，就被筛子挡住了。
而且，膜的表面还有一层特殊的涂层，这涂层就像是一层油，它只让那些“喜欢油”的分子通过，而“不喜欢油”的分子就会被挡在外面。
这就像是你用一个涂了油的筛子，只有那些“喜欢油”的豆子能掉下去，其他的豆子就被油粘住了。
所以，当你把混合物通过这张膜的时候，那些“合适”的分子就会通过膜，而其他的分子就被留在了膜的另一边。
这样，你就可以得到纯净的、你需要的成分了。
举个例子，比如说在制药行业，有时候我们需要从植物中提取某种特定的化合物。
这化合物就像是那些“红豆”，而其他的杂质就像是其他的豆子。
我们就把这混合物通过膜，那些“红豆”就会通过膜，而其他的豆子就被留在了膜的另一边。
这样，我们就得到了纯净的化合物。
总的来说，膜萃取技术的原理就是利用膜的选择性，把混合物中的不同成分分离开来。
这就像是用筛子筛豆子，只不过这里的“筛子”是膜，而“豆子”是分子。
这种技术在很多领域都有广泛的应用，因为它既高效又环保。
膜萃取又称为固定膜界面萃取
临界突破压差 pcr 一般与水-有机相间界面张力 、膜微孔半 径 rp 、孔壁与液-液界面切线所形成的相接触角 c 有直接关系。如
果假设膜微孔为平行的均匀圆柱形孔道，则微孔膜的临界突破压差
pcr 可以表示为
pcr
2
co s c rp
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四、膜萃取过程的影响因素
2
1．水相和有机相压差 由于膜萃取过程中的传质推动力主要是化学位，而不是水相和 有机相压差，因此两相间压差的作用只是为了防止两相间的渗透， 对传质系数没有直接影响。 1． 两相流量 两相流量对总传质系数的影响，主要取决于分离体系传质过程 中水相边界层阻力或有机相边界层阻力在总传质阻力中的比例。对 于有机相边界层阻力为主的体系，当有机相流量维持不变时，总传 质系数基本不随水相流量的改变而变化；而当水相流量不变时，总 传质系数随有机相流量的增大，而呈上升趋势。以水相边界层阻力 为主的体系，结果则相反。 3．相平衡分配系数 膜萃取过程中膜阻对总传质系数 Kw 的影响，依赖于分配系数 m 的大小。对于相平衡分配系数 m >>1 的体系，采用疏水膜萃取器时， 膜萃取过程中的膜阻将得到有效的控制，可以忽略不计，即膜的性 质与传质速率无关，该过程的总传质系数 Kw 相对较大。对于相平衡 分配系数 m <<1 的体系，则应采用亲水膜萃取器，膜萃取过程中的 膜阻也将得到有效的控制，也可以获得较大的总传质系数 Kw。对于 相平衡分配系数 m ≈1 的体系，膜阻在总传质阻力中的比例是相当 高的，而且随着体系两相流速的增大，水相及有机相边界层阻力减 小，膜阻将成为影响过程传质速率的决定因素。 4. 界面张力 在常规的分散相溶剂萃取中，两相的界面张力对萃取效果影响 很大。界面张力小，分散相液滴小，单位体积传质系数大。反之界 面张力大，分散相液滴大，不利于传质。而膜萃取过程中不存在液 滴分散及聚结现象，体系界面张力对总传质系数没有直接影响。但
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原理
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。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。液 膜分离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。液膜分离也有称为液膜萃取的。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。液膜分离系统的外相、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 分离时三相共存，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。
液膜分类
两种主要类型： ①乳化液膜。先将内相溶液以微液滴（滴径为 1～100μ m） 形式分散在膜相溶液中,形成乳液（称为制乳）;然后将乳液 以液滴（滴径为0.5～5mm）形式分散在外相溶液中，就形成 乳化液膜系统。液膜的有效厚度为 1～10μ m。为保持乳液 在分离过程中的稳定性，膜相溶液中加有表面活性剂和稳定 添加剂。接受了被分离组分的乳液，还须经过相分离，得到 单一的内相溶液，再从中取得被分离组分，并使膜相溶液返 回用以重新制备乳液。对乳液作相分离的操作称为破乳，方 法是用高速离心机作沉降分离，或用高压电场促进微液滴凝 聚，或加入破乳剂破坏微液滴的稳定性，然后再作分离。 ②固定液膜。又称支撑液膜，是微孔薄膜浸渍以膜相溶液后 形成的由固相支撑的液膜。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。
传质过程
优势
作为一种新的分离技术，膜萃取过程有其特殊的优势。 1）膜萃取由于没有相的分散和聚结过程，可以减少萃取剂 在料液相中的夹带损失； 2）在膜萃取中并不形成直接接触的液液两相流动，因此， 在选取萃取剂时对其物性（如密度、粘度、界面张力等）的 要求可以大大放宽； 3）一般萃取柱式设备中，由于连续相与分散相液滴的逆流 流动，柱内轴向返混的影响是十分严重的，在膜萃取过程中， 两相在膜两侧分别流动，受“返混”“液泛”影响较小； 4）膜萃取过程可以较好地发挥化工单位操作过程中的某些 优势，提高过程的传质效率； 5）料液相与萃取相在膜两侧同时存在又可以避免与其相似 的支撑液膜操作中膜内溶剂的流失问题
膜萃取
概述 定Biblioteka 原理 优势 实际应用举例 前景
定义
膜萃取又称固定膜界面萃取，它是膜过程和液—液萃取 过程相结合的新的分离技术，膜萃取过程中，萃取剂和料液 分别在两侧流动，其传质过程是在分隔料液相和萃取相微孔 膜表面进行的。 膜萃取的研究始于1984年, Kiani A等提出膜萃取分 离技术。1985年D.O.Cooney和C.L.Jin又使用中空纤维 膜器对含酚水溶液进行了膜萃取的实验尝试。近几年来，膜 萃取过程的研究逐渐深入，膜萃取的工艺过程、膜萃取过程 的传质机理及膜材料浸润性研究、流体在中空纤维器中的流 型分布的研究、以及膜器设计方法初探等工作都逐渐开展、 取得了有益的结论。
液膜的定义及组成
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渗透作 用传递到另一个液相中，从而实现分离的目的。 液膜通常由溶剂（水或有机溶剂）、表面活性剂和添加 剂组成。溶剂是构成液膜的基体；表面活性剂亲水亲油基团 在溶剂中的定向排列是成膜的关键；添加剂的主要作用是确 保膜的强度和提高膜的渗透性。
①选择性渗透。利用混合物中各组分透过液膜的渗透速率的 差别，实现组分分离，如烷烃与芳烃的液膜分离。 ②内相有化学反应。被分离组分 A透过液膜后与内相中的反 萃剂R发生化学反应，反应产物P不能透过液膜。如用液膜 分离法使废水脱酚时，酚透过液膜后与内相中的NaOH反应 生成酚钠。 ③膜内添加活动载体。载体 R1作为渗透组分A在膜内传递 的媒介。载体相当于萃取剂中的萃取反应剂，在外相与液膜 的界面处，与渗透组分A生成络合物P1,P1在液膜内扩散到 内相与液膜的界面,与内相中的反萃剂R2作用而发生解络,组 分A进入内相;解络后的载体在液膜内扩散返回外相与液膜界 面，再一次进行络合。这方面的试验研究有铀的提取和含铬 废水的处理等。