化工分离工程第七章新分离方法.ppt

7 新分离方法 7.1 泡末吸附分离技术 7.2 液膜分离技术 7.3 固膜分离技术 7.4 耦和技术 7.5 分离过程的选择 7.1 泡沫吸附分离技术 基本概念 泡沫分离技术就是根据表面吸附原理，籍鼓泡使溶液内的表面活性物质聚集在气液界面(气泡表面)，上浮至溶液主体上方形成泡沫层，将泡沫层与液相主体分开，就可达到浓缩表面活性物质和净化液相主体的目的。 被浓缩在泡沫层的物质可以是表面活性物质，也可以是与表面活性物质具有亲和能力的其他物质，如金属阳离子、阴离子、蛋白质、酶、染料、矿物粒子、悬浮物质等。 泡沫分离技术常用于肥皂泡沫去污渍、矿物浮选、原子能工业、化学工业、废水处理等领域。 7.1.2 泡末分离基本原理 1. 泡末的形成 7.1.2 泡末分离基本原理 2. 泡末的结构 7.1.1 泡末吸附技术的分类 7.1.3 泡末分离流程 1. 非泡末分离流程 7.1.3 泡末分离流程 2. 间歇泡末分离流程 7.1.3 泡末分离流程 3. 连续泡末分离流程——提馏式 7.1.3 泡末分离流程 3. 连续泡末分离流程——精馏式 7.1.3 泡末分离流程 3. 连续泡末分离流程——全馏式 7.1.4 泡末分离的优点与局限 1. 泡末分离的优点 ①能在很低浓度下有效地除去表面活性剂（ppm级）。 ②在加入表面活性剂后，可同样有效地除去很低浓度的可捕集物。 ③全塔充满稳定泡末时，可用回流方式增加单塔分离能力。 ④设备简单，操作方便，能耗低。 7.1.4 泡末分离的优点与局限 2. 泡末分离的局限 ①溶液中表面活性剂浓度高于临界胶束浓度时，泡末稳定，但分离效率会降低。 ②在临界胶束浓度以下能维持稳定泡末的表面活性剂种类较少。 ③分离出的泡末中夹带的表面活性剂难以返回利用。 ④系统中的返混会严重影响分离效率，使泡末分离的设计计算比较困难。 7.2 液膜分离技术 基本概念 液膜分离技术就是以液膜为分离介质、以浓度差为推动力的液-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。 液膜分离技术常用于湿法冶金工业、石油与化学工业、生化工业、制药工业、环境保护等领域。 7.2.1 液膜的结构与分类 1. 液膜的定义及组成 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渗透作用传递到另一个液相中，从而实现分离的目的。 液膜通常由溶剂（水或有机溶剂）、表面活性剂和添加剂组成。溶剂是构成液膜的基体；表面活性剂亲水亲油基团在溶剂中的定向排列是成膜的关键；添加剂的主要作用是确保膜的强度和提高膜的渗透性。 7.2.1 液膜的结构与分类 2. 液膜的分类 （1）乳化膜 先将膜相与内相制作成(O/W)或(W/O)的乳化液，再将乳化液投入到外相中，形成O/W/O或W/O/W双乳化液。 这样，中间的膜相层就成为分隔两互溶液相的液膜。 7.2.1 液膜的结构与分类 （2）支撑液膜 支撑架选择多微孔(微米级)亲油性材料，先配制好膜相，将支撑架放入膜相中浸润，使各微孔中充满成膜液而形成液膜。 将浸润后的支撑架置于容器中，在两侧分别加入浓相和稀相，就形成了支撑液膜萃取体系。 7.2.2 液膜分离机理 1. 选择性渗透 在液膜设计时，根据被分离组分的性质，选择能溶解它的溶剂成膜，其余组分则不能溶解于膜相，从而达到分离的目的。 此类过程不能达到A,B的完全分离 7.2.2 液膜分离机理 2. 滴内化学反应 在内相中包含能与外相被分离组分反应的物质，当被分离物质进入内相后立即被反应掉。这样就保持内相中被分离组分含量始终很低，维持较高的传质推动力。 7.2.2 液膜分离机理 3. 膜相化学反应 在膜相中包含能与外相被分离组分反应的物质，内相中包含更强的反应物质。这样膜相生成的产物在内相中再被反应，同时还原出膜相中原来的反应物，从而实现连续的反应传质过程。 7.2.2 液膜分离机理 4. 膜相吸附 在膜相中包含能吸附外相被分离组分的物质，外相中的被分离组分被吸附在膜相的外表层。 吸附完成后，分离出包裹内相的乳化层，破乳后，所吸附的物质就转移到内相溶液中实现分离。 7.2.3 液膜分离操作过程 7.3 固膜分离技术 基本概念 固膜分离技术简称为膜分离技术，就是以固体膜为分离介质、借助膜两侧的能量差(如压力差、浓度差、电位差等)为推动力，将待分离组分从流体主题中分离出来的过程。 起分离作用的固体膜可以是有机膜、无机膜、生物膜或复合膜，分离对象可以是液体或气体。 固膜