液膜分离

液膜分离技术小组成员：王晨刘佳佳李恬邢奇睿•由一段视频，进入本节课的学习内容概括1.液膜组成，结构和分类2.液膜分离的传质机理3.液膜分离过程一.液膜组成，结构和分类•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•膜溶剂：膜溶剂是形成液膜的基体物质。•表面活性剂：表面活性剂又称界面活性剂。表面活性剂是创造液膜固定油水分界面的最重要组分，他直接影响膜的稳定性，渗透速度，分离效率和膜的复用。•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，决定分离的选择性和通量，其作用相当于萃取剂。•膜增强添加剂：膜增强添加剂的作用是使膜具有合适的稳定性，即要求液膜在分离造作过程中不过早破裂，以保证待分离溶质在内相中中富集，而在破乳时有容易被破碎，便于内相与液膜的分离.•一般，液膜溶液中表面活性剂占1%~5%，流动载体占1%~5%，其余90%以上是膜溶剂。3.液膜的结构与分类第一类：支撑液膜或固定化液膜第二类:乳状液膜二、液膜萃取机理•液膜分离过程可分为从原料液到膜相液和从膜相液到接受液两步萃取过程。而萃取过程又可分为物理萃取和化学萃取。1、单纯迁移又称物理渗透，根据料液中各种溶质在膜相中的溶解度(分配系数)和扩散系数的不同进行萃取分离。由于一般溶质之间扩散系数的差别不大，因此物理渗透主要是基于溶质之间分配系数的差别实现分离的。达到平衡时，溶质迁移不再发生。这种萃取机理的液膜分离无溶质浓缩放应。2反萃相化学反应促进迁移在有机酸等弱酸性电解质的分离纯化方而，可利用强碱(如NaOH)溶液为反萃相。反萃相((W/O)/W型乳状液膜的内水中)中含有NaOH，与料液中溶质(有机酸)发生不可逆化学反应生成不溶于膜相的盐。•在膜相传质速率为控制步骤(即NaOH与酸的反应速度很快)时,反萃相中有机酸的浓度接近于零,使膜相两侧保持最大浓差,促进有机酸的迁移，直到NaOH反应完全。这种利用反萃相内化学反应的促进迁移又称I型促进迁移。与上述单纯迁移相比，溶质在反萃相可得到浓缩，并且萃取速率快。3.膜相载体输送在膜相加入可与目标产物发生可逆化学反应的萃取剂C，目标产物与该萃取剂C在膜相的料液一侧发生正向反应生成中间产物。此中间产物在浓差作用下扩散到膜相的另一侧，释放出目标产物。•这样，目标产物通过萃取剂C的搬运从料液一侧转入到反萃•相，而萃取剂C在浓差作用下从膜相的反萃液一侧扩散到料液相一侧，重复目标产物的跨膜输送过程。因此，萃取剂C称为液膜的流动载体。利用膜相中流动载体选择性输送作用的传质机理称为载体输送，又称为Ⅱ型促进迁移。利用载体输送的萃取过程可大大地提高溶质的渗透性和选择性。更为重要的是，载体输送有能量泵的作用，使目标溶质从低浓度区沿反浓度梯度方向向高浓度区持续迁移。显然，载体输送需要能量。根据向流动载体供能方式不同，载体输送分为两种。(1)反向迁移（供能物质与目标溶质迁移方向相反）(2)同向迁移液膜分离操作过程分四个阶段制备液膜液膜萃取澄清分离破乳三.液膜分离过程三.液膜分离过程•液膜按其构型和操作方式的不同可分为•一，乳状液膜•二，支撑液膜两类①乳状液膜乳状液膜是以包裹层形式处于两液相之间,见图。被包裹的是内相,处于液膜外的称为外相。内相液在乳液膜内分散成许多微液滴,悬浮在膜相液中构成乳状液。微液滴直径为1~100μm,乳状液液滴直径为0.5~2mm。当内相是水溶液,膜相是有机溶液时,称为油包水型(W/O)液滴,用于分离水溶液;当内相为有机溶液,膜相为水时,称为水包油型(O/W)液滴,用于分离有机溶液。乳状液膜形成的过程是:先将内相液分散到膜相液液中,形成乳状液膜。在分离过程中,外相的分离组分通过膜传递到内相而达到分离目的。乳状液膜的稳定性好,具有巨大的比表面积,大大提高萃取速度。②支撑液膜支撑液膜是由溶解了载体的膜相液,在表面张力作用下,依靠聚合凝胶层中的化学反应或带电荷材料的静电作用,含浸在多孔支撑体的微孔内而制成,见图。由于将液膜含浸在多孔支撑体上,可以承受较大的压力,且具有更高的选择性。支撑液膜的性能与支撑体材质、厚度及微孔直径的大小关系极为密切。通常孔径越小,液膜越稳定,但孔径过小将使空隙率下降,从而降低透过速度。支撑液膜使用的寿命只有几个小时至几个月,不能满足工业化应用要求,需采取适当措施提高其稳定性。流动载体中以大环化合物最佳。莫能菌素络合物胆烷酸络合物合成的聚醚化合物四、液膜分离技术的应用1液膜分离萃取有机酸萃取柠檬酸的流程萃取柠檬酸的机理2液膜分离萃取氨基酸3液膜分离萃取抗生素优点:.包裹后的酶可免受外相中各组分对其活性的影响，避免了酶与底物和产物的分离，乳液可以重复使用，不必破乳。•由于物质在液体中的扩散速率比在固体中快得多，而且可以根据需要，在膜相添加载体促进底物从外相向内相的传递或产物从内相向外相的传递，这是固定化酶所无法做到的。Thankyou!!!