第四章萃取介绍.ppt

第六节 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。 6 液膜分离法 6.1 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。 6.2 液膜的分类 （1）乳化膜 先将膜相与内相制作成油包水(W/O)的乳化液，再将乳化液投入到外相中，形成W/O/W双乳化液。 这样，中间的有机相层就成为分隔两水相的液膜。 （2）支撑膜 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。 6.3 液膜分离机理 6.3.1 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。 6.3.2 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。 6.3.3 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。 6.3.4 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。 6.4 液膜分离操作过程 萃取液 萃余液 反萃液 反萃剂 原料液 萃取剂 乳化器 成膜相 破乳器 萃取器 4. 液膜分离技术应用领域 （1）在生物化学中的应用 在生物化学中，为了防止酶受外界物质的干扰而常常需要将酶“固定化”。利用液膜封闭来固定酶比其他传统的酶固定方法有如下的优点：① 容易制备；② 便于固定低分子量的和多酶的体系；③ 在系统中加入辅助酶时，无需借助小分子载体吸附技术（小分子载体吸附往往会降低辅助酶的作用）。 黎念之博士曾成功地将已提纯的酚酶用液膜包 裹，再将液膜分散在含酚水相中，酚则有效地扩散 穿过膜与酶接触后转变为氧化物而积累在内相中。 而且液膜的封闭作用不会降低酶的活性。 膜科学的主要奠基人之一。他发明的液体膜技术已形成一项重要的技术。著作13部，论文及专利共有一百五十余篇（项），应邀在美国、中国、日本、欧洲等地作学术演讲一百二十余次，担任过约六十次重大国际化学、化工、膜科学学术会议主席。 1963年获美国史蒂文斯理工学院博士学位 1995年迄今任北美膜科学学会会长和恩理（NL） 化学技术公司董事长。 1990年起任美国国家工程院院士 1996年起任台湾“中央研究院”院士??? 1998年当选为中国科学院外籍院士 2000年获被誉为化学工业界诺贝尔奖的普金奖章 2001年荣获世界化工大会授予的终身成就奖 （2）在医学中的应用 液膜在医学上用途也很广泛。如液膜人工肺、 液膜人工肝、液膜人工肾以及液膜解毒、液膜缓释 药物等。目前，液膜在青霉素及氨基酸的提纯回收 领域也较为活跃， （3）在萃取分离方面的应用 液膜分离技术可用于萃取处理含铬、硝基化合 物、含酚等的废水。我国利用液膜处理含酚废水的 技术已经比较成熟。其他如石油、气体分离、矿物 浸出液的加工和稀有元素的分离等方面也有应用。 作 业 1.名词解释 分配系数；反胶团；液膜；超临界流体；“水池”；乳化；双水相萃取 2.利用乙酸乙酯萃取发酵液中的放线菌素D，在pH3.5时，分配系素K0为57。采用三级错流萃取，如图所示。料液流速H为450L/h。三级萃取剂流量之和为39L/h。分别采用萃取剂流量L1=L2=L3=13L/h和L1=20L/h，L2=10L/h，L3=9L/h下的操作模式，试比较哪种情况的萃取效果较好。 3. 某发酵液中，含有260mg/L的抗生素D，现用醋酸丁酯进行多级逆流萃取，已知分配系数K0=57,进料流量H=450L/h，萃取剂流量L=39L/h，为了达