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膜分离 (Membrane Separation) §7.1 概述 分离膜种类 膜分离的物理化学原理 渗透和渗透压 Donnan 效应 ? 膜分离应用特点 §7.2 静压差膜分离 微孔过滤 滤膜溶解法(Soluble Membrane Filter) 超滤 纳滤过滤（nanofiltration, NF） 反渗透原理 静压差膜分离小结 电渗析(Electrodialysis) 电化学分离 海水淡化----电渗析原理 一、基本原理 液膜分离 液膜类型 液膜组成 ③ 流动载体 液膜分离原理及应用 2.有载体液膜的分离机理 “载体输送” 反向迁移 同相迁移 三、手性膜分离技术（简介） 1 水基质液膜拆分有机分子 2 对映体选择性逆流提取技术 液膜分离发展过程 液膜的应用 液膜的特点 液膜相对传统萃取的优点 液膜分离难点 新的液膜体系 流动液膜(包容液膜) 液体薄膜渗透萃取 静电式准液膜 内耦合萃反交替分离过程 ①浸渍型：以多孔高分子膜作为支架, 使液体膜溶液(有机溶剂)浸渍在其孔穴部位, 并在内外相均接触水溶液。 W W 内相 外相 O 膜支架 ②乳化型：将表面活性剂、添加剂及溶剂(内相试剂)的水溶液高速搅拌(2000转/分钟), 制成一个油包水(W/O)的乳状液, 然后再把这种乳状液加入到低速搅拌(100转/ 分钟)的试液中, 并使乳状液均匀分散在试液中, 结果形成水包油, 再包水(W/O/W)的多相乳浊液。 ● 膜溶剂：有机溶剂或水, 构成膜的基体 ● 表面活性剂：控制液膜的稳定性 ● 添加剂/流动载体：提高膜的选择性, 实现分离传质的关键因素 ① 表面活性剂 乳化型液膜的主要成分之一, 它可以控制液膜的稳定性。根据不同体系的要求, 可以选择适当的表面活性剂作成油膜或水膜。 ② 膜溶剂 主要考虑液膜的稳定性和对溶质的溶解度。 对无载体液膜, 膜溶剂能优先溶解欲分离组分, 而对其它组分溶质的溶解度则应很小；对有载体液膜, 膜溶剂要能溶解载体, 而不溶解溶质。 流动载体的条件： ○载体及其溶质形成的配合物必须溶于膜相, 而不溶于膜的内外相, 且不产生沉淀。 ○载体与欲分离的溶质形成的配合物要有适当的稳定性, 在膜的外侧生成的配合物能在膜中扩散, 而到膜的内侧要能解络。 ○载体不应与膜相的表面活性剂反应, 以免降低膜的稳定性。 ④ 添加剂/稳定剂 分离过程一般要求液膜要有一定的稳定性, 而到破乳阶段又要求容易破碎, 便于回收处理。 1.无载体液膜的分离机理2.有载体液膜的分离机理 (a)选择性渗透 液膜 料液 (b)滴内化学反应 R C 液膜 料液 C+R→P R1 液膜 料液 (c) 膜中化学反应 C+R1 → P1 (d)萃取和吸附 液膜 料液 液膜 料液 无载体液膜的分离机理 ① 选择性渗透：分离物在液膜中的溶解度差异 ② 化学反应：为提高富集的效果, 可使待富集成分在内水相发生化学反应以降低其浓度, 促使迁移不断进行。 ③ 萃取和吸附 液膜法处理含酚废水 酚在油膜中有较大的溶解度, 选择性地透过膜, 渗透到膜内相生成酚钠。除酚后的废水即可排放。膜相和内水相过程乳浊液经破乳后, 膜相可循环使用, 而内水相另作处理。 碱性水 酸性含酚水 A A A A + X AX + X AX 载体 膜内 膜外 有载体液膜分离是靠加入的流动载体进行分离的。加入的流动载体与特定溶质或离子所生成的配合物必须溶于膜相, 而不溶于邻接的两个溶液相。此载体在膜的一侧强烈地与特定离子配位, 因而可以传递它。但在膜的另一侧只能很微弱地和特定溶质配位, 因而可以释放它。这样, 流动载体在膜内外两个界面之间来回地传递被迁移物质。 ① 反向迁移 ② 同相迁移 当液膜中含有离子型载体时的溶质迁移过程。由于液膜两侧要求电中型, 在某一方向一种阳离子移动穿过膜, 必须由相反方向的另一种阳离子迁移来平衡, 所以待分离组分与供能溶质的迁移方向相反。这种迁移称为反向迁移。 外水相 膜相 内相 (20%H2SO4) Cu2+ 2R- CuR2 2H+ 2H+ Cu2+ Cu2+ + 2RH 2R- 2H+ + Cu2+ 2H+ 以肟类试剂(液态离子交换剂)为载体，从废水中分离富集Cu2＋为例说明这种迁移机理, 见上图。 萃取： 2RHorg.＋Cu2＋==== R2Cuorg.＋2H＋ 解脱： 2H＋＋ R2Cuorg