液膜分离技术(1)

液膜分离技术1.液膜分离技术的简介•液膜分离法（液膜萃取法）——它是一种以具有选择透过性的液态膜为分离介质,以浓度差为推动力的液体混合物的膜分离操作。2.液膜的组成与类型2.1组成：•稳定剂：稳定剂可以提高膜相液的粘度,促进液膜的稳定性。•膜溶剂：膜溶剂是形成液膜的基体物质。•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。•流动载体：流动载体的作用使指定的溶质或离子进行选择性迁移，其作用相当于萃取剂。2.液膜的组成与类型1.支撑型液膜：此类液膜目前主要用于物质的萃取。2.2类型：2.液膜的组成与类型•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。2.液膜的组成与类型•3.乳液型液膜：一般情况下乳液颗粒直径为0.1～1mm，液膜本身厚度为1～10μm。根据成膜材料也分为水膜和油膜两种。3.液膜分离流程液膜分离装置根据液膜类型的不同而分为：支撑液膜设备和乳液膜设备两类。乳液膜分离的操作过程分为四个阶段:制备液膜、液膜萃取、澄清分离、破乳。4.液膜分离技术应用：•液膜分离技术由于具有良好的选择性和定向性,分离效率很高,而且能达到浓缩、净化和分离的目的,因此广泛用于化工、食品、制药、环保、湿法冶金和生物制品等行业中。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。4.液膜分离技术应用：•4.2从铀矿浸出液中提取铀：•铀矿的硫酸浸出液中,以UO2(SO4)34-的形式存在,含有万分之几至千分之几的铀。此外,还含有Fe2+、Fe3+、VO3-和MoO42-等。所用液膜为支撑液膜。工艺流程见图。将原料中的VO3-还原成V4+,然后送进液膜分离器,铀将与载体络合被传输到回收相,而钒则残留在原料相中被分开。当铀和钼分离时,向原料液中添加NaCl来阻挠铀同载体的络合,从而抑制了被膜相萃取的效果。4.液膜分离技术应用：•4.3含酚废水的处理：•含酚废水产生于焦化、石油炼制、合成树脂、化工、制药等工业部门,采用液膜分离技术处理含酚废水效率高、流程简单。采用油包水型乳液膜,以NaOH水溶液作为内相,中性油作为膜相。典型的传质机理为内相有化学反应的过程。4.液膜分离技术应用：•4.4液膜法氨基酸的生成与分离：•采用将酶固定在内水相中的乳化液膜所作的酶反应器,可进行氨基酸的生成与分离。4.液膜分离技术应用：•4.5在内水相中含有作为酶的亮氨酸脱氢酶(LEUDH)、甲酸脱氢酶(FDH)以及被用作辅酶的NADH。•液膜相的载体是甲基三烷基氯化铵。外水相的甲酸根和酮异己酸作用为阴离子同载体形成络合物被带进内水相,NH3则溶解于液膜相,向内水相透过。在内水相经酶反应生成的L-氨基酸作为阴离子和以HCO3-形式存在的CO2借助载体被输送到外水相。此时,辅酶NADH将被连续再生。经测定,由40mol/m3的α-酮异己酸大约可生成30mol/m3的L-氨基酸。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)。5.膜分离技术的特点：•5.2.膜分离过程的能耗(功耗)通常比较低大多数膜分离过程都不发生“相”的变化。对比之下,蒸发、蒸馏、萃取、吸收、吸附等分离过程,都伴随着从液相或吸附相至气相的变化,而相变化的潜热是很大的。另外,很多膜分离过程通常是在室温附近的温度下进行的,被分离物料加热或冷却的消耗很小。下表是用反渗透法与其他分离方法淡化海水的能耗比较。5.膜分离技术的特点：•5.3.多数膜分离过程的工作温度在室温附近,特别适用于对热过敏物质的处理膜分离在食品加工、医药工业、生物技术等领域有其独特的适用性。例如,在抗生素的生产中,一般用减压蒸馏法除水,很难完全避免设备的局部过热现象,在局部过热地区抗生素受热后被破坏,产生有毒物质,它是引起抗生素针剂副作用的重要原因。用膜分离去水,可以在室温甚至更低的温度下进行,确保不发生局部过热现象,大大提高了药品使用的安全性。5.膜分离技术的特点：•5.4.膜分离设备本身没有运动的部件,工作温度又在室温附近,所以很少需要维护,可靠度很高•5.5膜分离过程的规模和处理能力可在很大范围内变化,而它的效率、设备单价、运行费用等都变化不大。5.膜分离技术的特点：•5.6膜分离由于分离效率高,通常设备的体积比较小占地较少。而且膜分离通常可以直接插入已有的生产工艺流程,不需要对生产线进行大的改变：6.膜分离技术的发展趋势•6.1技术上的发展趋势1.新的膜材料和膜工艺的研究开发（高聚物膜、无机膜、生物膜）2.开发集成膜过程和杂化过程3.开发膜分离与传统的分离技术相结合的新型膜分离过程4.开发膜分离与反应过程相结合的膜反应过程6.膜分离技术的发展趋势6.2应用上的发展趋势：目前,虽然膜分离技术已经在许多领域得到应用,但是在各行各业的应用还有很多方面尚待开发。例如:膜技术在人工器官中的应用、在传感器上的应用、在生物反应器上的应用等。即使是比较成熟的应用领域(如食品工业)也能开发出新的应用。Thatisall~~•Thankyou!!!