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膜分离中液膜组成、结构和分类

液膜分离区别与常规的膜分离,液膜是很薄的一层液体,可以是水溶液也可以是有机溶液。它能把两个互溶但组成不同的溶液隔开,并通过这层液膜的选择性渗透作用实现分离。显然当被隔开的两个溶液是水溶液时,液膜应该是油型,而被隔开的两个溶液是有机溶液时,液膜则应该是水型。

一、液膜组成

  1、膜溶剂

  膜溶荆是成膜的基体物质。选择膜溶剂主要考虑膜的稳定性和对溶质的溶解性。

  2、表面活性剂

  表面活性剂又称界面活性荆。表面活性剂是创造液膜固定油水分界面的最重要组分,它直接影响膜的稳定性、渗透速度、分离效率和膜的复用。

  3、流动载体

  流动载体的作用是使指定的溶质或离子进行选择性迁移,决定分离的选择性和通量。

  4、膜增强添加剂

  膜增强添加剂的作用是使膜具有合适的稳定性,即要求液膜在分离操作过程中不过早破裂,以保证待分离溶质在内相中富集,而在破乳时又容易被破碎,便于内相与液膜的分离。

  一般,液膜溶液中表面活性剂占1% ~5%,流动载体占1% ~5%,其余90%以上是膜溶剂。

二、液膜的结构与分类

两类液膜示意图

    分离操作所用的液膜,基本上可以分成两类,见图。第一类:支撑液膜或固定化液膜。如果液体能润湿某种固体物料,它就在固体表面分布成膜。微孔材料制成的平板膜或中空纤维膜,浸入适当的有机溶剂中可以很容易地制成支撑液膜。聚四氟乙烯、聚丙烯制成的高度疏水性微孔膜,用以支撑有机液膜。滤纸、醋酸纤维素微孔膜和微孔陶瓷等亲水材料,可支撑水膜。由于膜相仅仅依靠表面张力和毛细管作用吸附在多孔膜的孔内,使用过程中容易流失,造成支撑液膜分离性能下降。解决办法之一是定期从反萃相一侧加入膜相溶液来补充。

第二类:乳状液膜。乳状液膜能够比较容易地通过下述过程制备。首先将两个不互溶的相,如水和油充分混合,从而形成乳状液滴(液滴尺寸0.5~10μm),加入表面活性剂使乳滴稳定,由此得到水/油乳化液。将此乳液加入一个装有水溶液的大容器中从而形成水/油/水乳化液,此时油相构成液膜。