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液膜分離技術(shù),1.液膜分離技術(shù)的簡介,液膜分離法（液膜萃取法）——它是一種以具有選擇透過性的液態(tài)膜為分離介質(zhì),以濃度差為推動(dòng)力的液體混合物的膜分離操作。,2.液膜的組成與類型,2.1組成：穩(wěn)定劑：穩(wěn)定劑可以提高膜相液的粘度,促進(jìn)液膜的穩(wěn)定性。膜溶劑：膜溶劑是形成液膜的基體物質(zhì)。表面活性劑：表面活性劑是分子中含有親水基和疏水基兩個(gè)部分的化合物，在液體中可以定向排列，顯著改變液體表面張力或相互間界面張力。流動(dòng)載體：流動(dòng)載體的作用使指定的溶質(zhì)或離子進(jìn)行選擇性遷移，其作用相當(dāng)于萃取劑。,2.液膜的組成與類型,1.支撐型液膜：此類液膜目前主要用于物質(zhì)的萃取。,2.2類型：,,2.液膜的組成與類型,2.單滴型液膜：單滴型液膜的形狀如圖所示(見示意圖文檔)。其結(jié)構(gòu)為單一的球面薄層，根據(jù)成膜材料可分為水膜和油膜兩種。,2.液膜的組成與類型,3.乳液型液膜：一般情況下乳液顆粒直徑為0.1～1mm，液膜本身厚度為1～10μm。根據(jù)成膜材料也分為水膜和油膜兩種。,3.液膜分離流程,液膜分離裝置根據(jù)液膜類型的不同而分為：支撐液膜設(shè)備和乳液膜設(shè)備兩類。乳液膜分離的操作過程分為四個(gè)階段:制備液膜、液膜萃取、澄清分離、破乳。,4.液膜分離技術(shù)應(yīng)用：,液膜分離技術(shù)由于具有良好的選擇性和定向性,分離效率很高,而且能達(dá)到濃縮、凈化和分離的目的,因此廣泛用于化工、食品、制藥、環(huán)保、濕法冶金和生物制品等行業(yè)中。,4.液膜分離技術(shù)應(yīng)用：,4.1烴類混合物的分離：液膜分離技術(shù)已成功用于分離苯-正乙烷、甲烷-庚烷、庚烷-己烯等混合物系。如在分離芳烴與烷烴混合物時(shí),芳烴易溶于膜,烷烴難溶于膜,因而芳烴在膜內(nèi)的濃度梯度大,滲透速率高;烷烴在膜內(nèi)的濃度梯度小,滲透速率低,于是實(shí)現(xiàn)了混合烴的分離。,4.液膜分離技術(shù)應(yīng)用：,4.2從鈾礦浸出液中提取鈾：鈾礦的硫酸浸出液中,以UO2(SO4)34-的形式存在,含有萬分之幾至千分之幾的鈾。此外,還含有Fe2+、Fe3+、VO3-和MoO42-等。所用液膜為支撐液膜。工藝流程見圖。將原料中的VO3-還原成V4+,然后送進(jìn)液膜分離器,鈾將與載體絡(luò)合被傳輸?shù)交厥障?而釩則殘留在原料相中被分開。當(dāng)鈾和鉬分離時(shí),向原料液中添加NaCl來阻撓鈾同載體的絡(luò)合,從而抑制了被膜相萃取的效果。,4.液膜分離技術(shù)應(yīng)用：,4.3含酚廢水的處理：含酚廢水產(chǎn)生于焦化、石油煉制、合成樹脂、化工、制藥等工業(yè)部門,采用液膜分離技術(shù)處理含酚廢水效率高、流程簡單。采用油包水型乳液膜,以NaOH水溶液作為內(nèi)相,中性油作為膜相。典型的傳質(zhì)機(jī)理為內(nèi)相有化學(xué)反應(yīng)的過程。,4.液膜分離技術(shù)應(yīng)用：,4.4液膜法氨基酸的生成與分離：采用將酶固定在內(nèi)水相中的乳化液膜所作的酶反應(yīng)器,可進(jìn)行氨基酸的生成與分離。,4.液膜分離技術(shù)應(yīng)用：,4.5在內(nèi)水相中含有作為酶的亮氨酸脫氫酶(LEUDH)、甲酸脫氫酶(FDH)以及被用作輔酶的NADH。液膜相的載體是甲基三烷基氯化銨。外水相的甲酸根和酮異己酸作用為陰離子同載體形成絡(luò)合物被帶進(jìn)內(nèi)水相,NH3則溶解于液膜相,向內(nèi)水相透過。在內(nèi)水相經(jīng)酶反應(yīng)生成的L-氨基酸作為陰離子和以HCO3-形式存在的CO2借助載體被輸送到外水相。此時(shí),輔酶NADH將被連續(xù)再生。經(jīng)測定,由40mol/m3的α-酮異己酸大約可生成30mol/m3的L-氨基酸。,5.膜分離技術(shù)的特點(diǎn)：,5.1.膜分離通常是一個(gè)高效的分離過程,例如,在按物質(zhì)顆粒大小分離的領(lǐng)域,以重力為基礎(chǔ)的分離技術(shù)最小極限是微米(μm),而膜分離卻可以做到將相對分子質(zhì)量為幾千甚至幾百的物質(zhì)進(jìn)行分離(相應(yīng)的顆粒大小為納米，nm)。,5.膜分離技術(shù)的特點(diǎn)：,5.2.膜分離過程的能耗(功耗)通常比較低,大多數(shù)膜分離過程都不發(fā)生“相”的變化。對比之下,蒸發(fā)、蒸餾、萃取、吸收、吸附等分離過程,都伴隨著從液相或吸附相至氣相的變化,而相變化的潛熱是很大的。另外,很多膜分離過程通常是在室溫附近的溫度下進(jìn)行的,被分離物料加熱或冷卻的消耗很小。下表是用反滲透法與其他分離方法淡化海水的能耗比較。,5.膜分離技術(shù)的特點(diǎn)：,5.3.多數(shù)膜分離過程的工作溫度在室溫附近,特別適用于對熱過敏物質(zhì)的處理,膜分離在食品加工、醫(yī)藥工業(yè)、生物技術(shù)等領(lǐng)域有其獨(dú)特的適用性。例如,在抗生素的生產(chǎn)中,一般用減壓蒸餾法除水,很難完全避免設(shè)備的局部過熱現(xiàn)象,在局部過熱地區(qū)抗生素受熱后被破壞,產(chǎn)生有毒物質(zhì),它是引起抗生素針劑副作用的重要原因。用膜分離去水,可以在室溫甚至更低的溫度下進(jìn)行,確保不發(fā)生局部過熱現(xiàn)象,大大提高了藥品使用的安全性。,5.膜分離技術(shù)的特點(diǎn)：,5.4.膜分離設(shè)備本身沒有運(yùn)動(dòng)的部件,工作溫度又在室溫附近,所以很少需要維護(hù),可靠度很高,5.5膜分離過程的規(guī)模和處理能力可在很大范圍內(nèi)變化,而它的效率、設(shè)備單價(jià)、運(yùn)行費(fèi)用等都變化不大。,5.膜分離技術(shù)的特點(diǎn)：,5.6膜分離由于分離效率高,通常設(shè)備的體積比較小占地較少。而且膜分離通?？梢灾苯硬迦胍延械纳a(chǎn)工藝流程,不需要對生產(chǎn)線進(jìn)行大的改變：,6.膜分離技術(shù)的發(fā)展趨勢,6.1技術(shù)上的發(fā)展趨勢1.新的膜材料和膜工藝的研究開發(fā)（高聚物膜、無機(jī)膜、生物膜）2.開發(fā)集成膜過程和雜化過程3.開發(fā)膜分離與傳統(tǒng)的分離技術(shù)相結(jié)合的新型膜分離過程4.開發(fā)膜分離與反應(yīng)過程相結(jié)合的膜反應(yīng)過程,6.膜分離技術(shù)的發(fā)展趨勢,6.2應(yīng)用上的發(fā)展趨勢：目前,雖然膜分離技術(shù)已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用,但是在各行各業(yè)的應(yīng)用還有很多方面尚待開發(fā)。例如:膜技術(shù)在人工器官中的應(yīng)用、在傳感器上的應(yīng)用、在生物反應(yīng)器上的應(yīng)用等。即使是比較成熟的應(yīng)用領(lǐng)域(如食品工業(yè))也能開發(fā)出新的應(yīng)用。,Thatisall~~,Thankyou!!!,