液膜分离的原理及应用.docx

宁波大学硕士研究生2016/2017学年第1学期期末答题纸考试科目：生化分离技术课程编号：考卷类型：（A/B）姓名：学号：阅卷老师：成绩：液膜分离的原理及应用
摘要：液膜模拟生物膜的结构，通常由膜溶剂、表面活性剂和流动载体组成。它利用选择透过性原理，以膜两侧的溶质化学浓度差为传质动力，使料液中待分离溶质在膜内相富集浓缩，分离待分离物质。关键字：液膜分离技术，乳化液膜，支撑液膜。Principleandapplicationofliquidmembraneseparation
Abstract：Liquidmembranesimulatesthestructureofabiofilm,usuallyconsistingofamembranesolvent,asurfactant,andamobilecarrier.Itusestheprincipleofselectivepermeabilitytothemembraneonbothsidesofthesolutechemicalconcentrationdifferenceforthemasstransferpower,sothattheliquidtobeseparatedinthemembranesoluteenrichmentenrichment,separationofthematerialtobeseparated.keywords：liquidmembraneseparationtechnology,emulsionliquidmembrane,supportedliquidmembrane,wastewatertreatment。液膜分离是60年代中期诞生的一种新型的膜分离技术。它具有膜分离的一般特点,主要是依据膜对不同物质具有选择性渗透的性质来进行组分的分离。自20世纪60年代美国林登埃克森研究与工程公司黎念之博士(N.N.Li)发明后[1]。液膜通常由膜溶剂、表面活性剂、流动载体和膜增强添加剂组成[2]。各国学者相继开展了大量的研究。该技术在湿法冶金、金属离子回收、废水处理、生物制品分离与生物医药分离、化工分离等方面已显示出广泛的应用前景。目前液膜技术处理农药厂废水已实现工业化,在含锌废水处理中已进行了工业试验,液膜技术分离宇宙飞船中CO2也已成功得到应用,液膜分离技术正在得到迅速的发展。生物学家们在液膜促进传递方面取得的成就引起了化学工程师们的注意.60年代中期,Bloch等[3]采用支撑液膜(supportedliquidmembrane)研究了金属提取过程,Ward与Robb[4]研究了CO2与O2的液膜分离,他们将支撑体液膜称为固定化液膜(immobilizedliquidmembrane).黎念之(N.N.Li)在用duNuoy环法测定含表面活性剂水溶液与油溶液之间的界面张力时,观察到了相当稳定的界面膜,由此开创了研究液体表面活性剂膜(liquidsurfactantmembrane)或乳化液膜(emulsionliquidmembrane)的历史[5]1液膜分离原理
1.1液膜及其分类
液膜是分隔两个液相的第三液相,它与被分隔液体的互溶度极小。膜相液通常由膜溶剂、载体、表面活性剂、稳定剂所组成。
膜溶剂是膜相液的基体,占膜总量的90%以上,选择膜溶剂主要考虑膜的稳定性和对溶质的溶解性。当原料液为水溶液时,用有机溶剂作液膜,当原料液为有机溶剂时,用水作液膜。
载体是运载溶质穿过液膜的物质,它能与被分离的溶质发生化学反应,它分为离子型和非离子型。离子型载体通过离子交换方式与溶质离子结合,在膜中迁移;非离子型载体与原料液中的金属离子、阴离子形成络合物以中性盐的形式在液膜中迁移。流动载体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。表面活性剂起乳化作用,它含有亲水基团和疏水基团,表面活性剂的分子定向排列在相界面上,用以增强液膜。两种基团的相对含量用亲水亲油平衡值(HLB)表示,HLB愈大,则表面活性剂的亲水性愈强,一般HLB为3-6的表面活性剂用于油膜,易形成油包水型乳液;HLB为8-15的表面活性剂用于水膜,易形成水包油型乳液。表面活性剂是创造液膜固定油水分界面的最重要组分,它直接影响膜的稳定性、渗透速度、分离效率和膜的复用。
稳定剂可以提高膜相液的粘度,促进液膜的稳定性。即要求液膜在分离操作过程中不过早破裂,以保证待分离溶质在内相中富集,而在破乳时又容易被破碎,便于内相与液膜的分离。
2液膜按其构型和操作方式的不同可分为乳状液膜和支撑液膜两类。
2.1乳状液膜
乳状液膜是以包裹层形式处于两液相之间。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