液膜分离技术PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Page 5
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。
Page 7
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。
Page 9
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Байду номын сангаас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。
Page 4
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 。
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。
Page 2
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。
Page 6
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。
液膜分离技术
液膜分离技术的概念 液膜的分类 传质机理 影响液膜稳定性因素 应用 液膜技术应用展望
Page 1
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。
Page 3
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。
Page 10
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。
Page 8
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。
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。
Page 7
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。
Page 9
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Байду номын сангаас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。
Page 4
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 。
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。
Page 2
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。
Page 6
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。
液膜分离技术
液膜分离技术的概念 液膜的分类 传质机理 影响液膜稳定性因素 应用 液膜技术应用展望
Page 1
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。
Page 3
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。
Page 10
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。
Page 8
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。