液膜分离..ppt

液膜分离 第一节 概述 液膜分离法又称液膜萃取法是一种以液膜为分离介质、以浓度差为推动力的膜分离操作。 液膜分离法在生物分离技术的多方面研究都很活跃，如氨基酸、有机酸、抗生素、脂肪酸、酶等蛋白质及一些生物活性物质。 一、液膜的分类 液膜的分类 二、液膜的膜相组成 膜相是一层很薄的液体，它把两个互溶但组成不同的溶液隔开，并通过这层液膜实现物质选择性分离。 膜相主要是由膜溶剂、表面活性剂、流动载体和膜增强剂构成。 液膜的膜相组成 膜溶剂：是膜相的基体物质。 用得较多的膜溶剂是高分子烷烃、异烷烃类物质。 较理想的膜溶剂通常有以下几个特点： （1）能保持操作过程中的稳定性 （2）良好的溶解性 （3）膜溶剂与水相应有一定的相对密度差 表面活性剂：与液膜的稳定性、渗透速度、分离效率和膜相与内水相分离后的循环使用有直接关系。 液膜的膜相组成 流动载体：能对要提取的物质进行选择性搬运迁移，因此对选择性和膜的通量（或分离速度）起决定性作用。事实上它常常是某种萃取剂。 膜增强剂：起增加膜稳定性的作用。 膜溶剂含量占90％左右，而表面活性剂和流动载体分别占1％～5％。 三、与生物膜的相似性 第二节 乳化液膜的制备与分离机制 二、乳化液膜的分离机制 （1）单纯扩散迁移 仅靠待分离组分在膜相中的溶解度和扩散系数的不同实现分离。 分离系数S： S = (cA,in/cA,out)/(cB,in/cB,out) 这种液膜分离无溶质浓缩效果。 1、无载体扩散迁移 （2）内相化学反应促进迁移 在溶质的接受相添加能与溶质发生化学反应的试剂，通过化学反应来促使溶质 高效快速迁移。 内相化学反应促进迁移与 上述单纯扩散迁移相比， 溶质可得到浓缩，并且传 输快。 2、载体促进传递机制 在膜相中加入一种可自由流动 被称为“载体”的化合物，它能 选择性地与外相中的待分离物质结合，然后透过膜相并把待分离物质送入内水相。 这种含流动载体的液膜在选择性、渗透性和定向性三个方面与生物膜的功能很相似。 给流动载体提供化学能的形式可以是酸碱中和反应、同离子效应、离子交换、络合反应或沉淀反应等。 载体促进传递的三种表现形式 第三节 载体 载体可根据其螯合性能分为两大类： 1、螯合物载体 羟基肟、8-羟基喹啉、磺胺喹啉、β-二酮 2、非螯合物载体 酸性磷酸酯、酸性膦酸酯、三级胺、四级铵盐 螯合物载体在金属离子分离中用得较多，而非螯合物载体在生物物质的分离上用得较多。 第四节 乳化液膜分离技术的工艺流程及其应用 液膜技术在工业上应用时更多地是使用乳化液膜，其优点如下： （1）具有选择性 （2）较高的浓缩能力 （3）连续运转的可能性 （4）前处理方便或无需前处理 （5）经济性好 一、一般工艺流程 工艺流程一般由三部分组成：乳化液制备、分离浓缩和解乳化。 一般工艺流程 从工业规模的应用角度看，对膜相成分有一些要求： （1）在反应器或萃取器中为保证较高的质量传递速率，需要有一定的搅拌强度，以便使W/O乳化液和原料相之间有一个很大且稳定的接触面积，因而要求W/O乳化小球在这样的搅拌强度下保持稳定。 （2）在解乳化工程中破乳容易，内相容易和膜相分开。 （3）有一定的抑制外相的水渗入内相的作用。 （4）化学性质稳定，价廉且易获得。 2、解乳化（破乳）工程 破乳化方法有：高速离心法、加热法、相转移法和电破乳法 电破乳法电的消耗仅为(1.8～7.2)×103 kJ/m3乳化液。 二、工业上的应用 工业上的应用 从发酵液中直接分离浓缩产品（有机酸、氨基酸和抗生素）。 第五节 关于液膜过程不利因素的讨论 影响因素：搅拌生产的剪切力，过大的内相尺度，粗劣的膜相组成等。 其带来的危害：降低了分离的效率。另外，改变外相的条件，严重时使得进一步分离不能进行。 对大多数情况，可以通过改变膜的配方来避免。如，增加膜的粘度，增加表面活性剂浓度或改变它的类型，改变乳化相比等都有利于乳化液膜的稳定。 二、膜膨胀 假定膨胀通过水化表面活性剂而发生，水合化的表面活性剂扩散穿过膜到膜相和盐浓度较高的水相（水活度相对较低，通常是内相）表面而被脱水。 膜膨胀 在水活度较高的外相一侧形成反胶团，而在水活度较低的内相一侧反胶团被脱水。不同于水合表面活性剂的是反胶团除能传递水外，同时也能传递少许待分离物质。 屏蔽表面活性剂的水（合）化特性，增加膜的粘度，外相中添加非传递性盐都能减少膜的膨胀。 * * 支持液膜 整体液膜 乳化液膜 系统组成： 膜相 外相 内相 乳化液膜 一、乳化液膜的制备 1、无载体扩散迁移 载体促进扩散传递 载体促进逆流传递 载体促进并流传递 1、工艺流程及膜相实例 一、一般工艺流程 苯丙氨酸乳化液膜法分离流程 乳化