第十章 液膜分离

四、在医学上的应用——液膜人工肺
液膜人工肺是一种“油包气”液膜。内相为O2， 膜相为氟代烃，外相即血液。 起到肺的作用，因而称之为“人工肺”。


在医学上的应用——液膜人工肝

酚和硫醇是病人在肝昏迷时最主要的毒素。 将脲啶二磷酸葡萄糖醛酸转移酶液作内相，石 蜡油作膜相制成乳化液膜分散到血液中，在酶 的作用下脲啶二磷酸葡萄糖醛酸与酚结合成为 亲水性物质，可被肾排出体外。这一反应和肝 内发生的过程相同，故称人工肝。

二、膜膨胀——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 膜至膜相和盐浓度较高 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——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。 屏蔽表面活性剂的水（合） 化特性，增加膜的粘度，外 相中添加非传递性盐都能减
（1）能保持操作过程中的稳定性
（2）良好的溶解性
（3）膜溶剂与水相应有一定的相对密度差

表面活性剂：与液膜的稳定性、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。
液膜的膜相组成

流动载体：对选择性和膜的通量（或分离速度） 起决定性作用。它常常是某种萃取剂。 膜增强剂：起增加膜稳定性的作用。

膜溶剂含量占90％左右，而表面活性剂和流动载 体分别占1％～5％。
三、与生物膜的相似性
第二节 乳化液膜的制备与 分离机制
一、乳化液膜的制备
二、乳化液膜的分离机制
1、无载体扩散迁移
（1）单纯扩散迁移

仅靠待分离组分在膜相中的溶解 度和扩散系数的不同实现分离 分离系数S： S = (cA,in/cA,out)/(cB,in/cB,out) 这种液膜分离无溶质浓缩效果


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
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
TOA为载体的柠檬酸液膜分离机制
三、在生物化学上的应用
在生物化学上的应用
此系统兼有乳化液膜 和反胶团的综合优势： 分离迅速，处理能力 大，可连续操作，仅 需要很少预处理，兼 有分离和浓缩蛋白质 的能力，有较大的研 究价值。
螯合物载体在金属离子分离中用得较多，而非 螯合物载体在生物物质的分离上用得较多。

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

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

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。

根据载体螯合性能分为两大类：螯合物载体和 非螯合物载体。
在医学上的应用——液膜人工肾
肾脏受损或病变会积累尿素。 机理是先通过液膜内相包裹的外加脲酶将尿素 分解成CO2和NH3，CO2易从肺中排出体外， NH3则在液膜内包裹着的某种酸的作用下生成 NH4+并最终排出体外。

在医学上的应用——液膜解毒及缓释药物

液膜技术不仅在帮助排除体内有毒物质中有用， 反之也能给体内添加某些有益物质。

少膜的膨胀。 乳化液膜的反胶团
膜膨胀机理
第五节 关于液膜过程不利因素 的讨论

根据所处理的液膜体系不同，选择适宜的配方， 保证液膜有良好的稳定性、选择性和渗透速度， 以提wk.baidu.com分离效果。其中稳定性是液膜分离过程 的关键，它包括液膜的破裂和膨胀两个方面。
一、膜破裂

影响因素：搅拌产生的剪切力，过大的内相尺 度，粗劣的膜相组成等。 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。
液膜的分类
膜相 乳化液膜 系统组成： 外相 内相
乳化液膜
二、液膜的膜相组成

膜相是一层很薄的液体，它把两个互溶但组成 不同的溶液隔开，并通过这层液膜实现物质选 择性分离。 膜相是由膜溶剂、表面活性剂、流动载体和膜 增强剂构成。

液膜的膜相组成

膜溶剂是膜相的基体物质。 较理想的膜溶剂通常有以下几个特点：
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。
一般工艺流程
从工业规模的应用角度看，对膜相有一些要求：

（1）要求W/O乳化小球在一定的搅拌强度下 保持稳定。 （2）在解乳化工程中破乳容易，内相容易和 膜相分开。 （3）有一定的抑制外相的水渗入内相的作用。 （4）化学性质稳定，价廉且易获得。


1、无载体扩散迁移
（2）内相化学反应促进迁移

在溶质的接受相添加能与溶质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。 内相化学反应促进迁移 与单纯扩散迁移相比， 溶质可得到浓缩，并且 传输快。

2、载体促进传递机制

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。
第十章
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、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

乳化液膜
液膜的分类
整体液膜
支持液膜