第五章膜分離修訂

第五章膜分離§5-1膜分離概述§5-3反滲透§5-4液膜分離§5-5其它膜分離技術(shù)§5-2

微濾、超濾和納濾第五章膜分離修訂一、膜分離的概念§5-1膜分離概述膜分離是借助一特殊制造的、具有選擇透過性能的薄膜,在某種推動力的作用下,利用流體中各組分對膜的滲透速率的差別而實現(xiàn)組分分離的單元操作。二、膜分離的特點優(yōu)點

膜分離過程屬于速率分離過程，一般不發(fā)生相變，因此與有相變的平衡分離方法相比能耗低。

多數(shù)膜分離過程在常溫下進(jìn)行，特別適用于熱敏性物質(zhì)的分離

膜分離過程一般不耗或少耗化學(xué)試劑，對產(chǎn)品無二次污染，且成本低第五章膜分離修訂

操作方便、設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)費用低。

應(yīng)用范圍廣，適合于無機(jī)物、有機(jī)物及生物物質(zhì)的制備

工藝適用性強，其處理規(guī)?？纱罂尚∧し蛛x被國際公認(rèn)為20世紀(jì)末21世紀(jì)中期最有發(fā)展前途的前沿技術(shù)，是世界各國研究的熱點缺點：

在膜的運行過程中可能會發(fā)生濃差極化和膜污染，使其分離性能劣化

使用壽命有限

固膜分離存在選擇性低，因而在高純度分離的應(yīng)用中受到限制第五章膜分離修訂三、膜分離的發(fā)展歷程1748年——AbbleNelkt首次揭示了膜分離現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)水能自然地擴(kuò)散到裝有酒精的豬膀胱中1864年——Traube研制出了人類歷史上第一張人造膜（亞鐵氰化銅膜）1918年——Zsigmondy研制出了用于分離和富集微生物和極細(xì)粒子的微孔濾膜，并揭示了其微觀結(jié)構(gòu)1925年——德國成立了世界上第一個濾膜公司1750年——JudaW.首次發(fā)表了合成高分子離子交換膜1970年代初——CusslerE.L.研制成功了含流動載體的液膜1960年代初——Martin首次發(fā)現(xiàn)了具有選擇性的人造液膜（首張帶支撐體液膜）1960年代——美籍華人黎念之首次發(fā)現(xiàn)了不帶支撐體液膜第五章膜分離修訂膜發(fā)展的三個階段各種離子交換膜、醋酸纖維素膜、液膜等均出現(xiàn)于此階段，同時，反滲透、滲析超濾、控制釋放等膜方法也產(chǎn)生于此階段20世紀(jì)60-70年代為發(fā)展階段20世紀(jì)50年代為奠定基礎(chǔ)階段20世紀(jì)80年代至今為深化階段膜科學(xué)的發(fā)展趨勢

探索開發(fā)新型膜材料和改進(jìn)膜的制備工藝

不同膜過程相結(jié)合的集成膜過程研究

膜分離與其它分離過程相結(jié)合的新型膜分離方法研究第五章膜分離修訂四、膜分離的常用方法按推動力的不同，膜分離可分為：

由壓力差而引起的膜分離

由濃度差而引起的膜分離

由溫度差而引起的膜分離

由電壓差而引起的膜分離

由化學(xué)反應(yīng)而引起的膜分離

由化學(xué)反應(yīng)加濃度差而引起的膜分離第五章膜分離修訂1、由壓力差而引起的膜分離微（孔過）濾使用0.0210m的微孔濾膜根據(jù)顆粒大小和形狀不同進(jìn)行分離截留懸浮大顆粒物質(zhì)(0.0210m)超（過）濾使用1nm0.02m的非對稱膜根據(jù)分子特征大小和形狀不同進(jìn)行分離截留大分子溶質(zhì)(120nm)

反滲透（高濾）使用0.1nm1nm的反滲透膜(非對稱或復(fù)合膜）根據(jù)溶劑分子的擴(kuò)散傳質(zhì)速度及滲透系數(shù)分離截留小分子溶質(zhì)(0.11nm)氣體分離使用<1nm的均質(zhì)膜或復(fù)合膜根據(jù)氣體擴(kuò)散傳質(zhì)速度的不同分離截留難滲透及較大的氣體分子膜孔減小，外壓增加第五章膜分離修訂2、由濃度差而引起的膜分離滲析使用離子交換膜或非對稱膜（孔徑1nm3nm）根據(jù)溶質(zhì)的擴(kuò)散傳遞速度不同進(jìn)行分離截留的是分子量>1000的溶劑滲透蒸發(fā)使用均質(zhì)膜、復(fù)合膜、非對稱性膜根據(jù)組分的選擇傳遞進(jìn)行分離截留難滲透組分的蒸氣控制擴(kuò)散3、由電壓差而引起的膜分離——電滲析使用的膜——離子交換膜分離機(jī)制——電解質(zhì)離子的選擇性傳遞截留的是——非電解質(zhì)、大離子及帶相反電荷離子第五章膜分離修訂4、由溫度差而引起的膜分離——膜蒸餾使用的膜——微多孔膜分離機(jī)制——組分的沸點和蒸氣的擴(kuò)散傳遞截留的是——高沸點及難滲透組分的蒸氣5、由化學(xué)反應(yīng)而引起的膜分離——反應(yīng)膜分離使用的膜——催化劑等固定化膜6、由化學(xué)反應(yīng)和濃度差而引起的膜分離——液膜分離使用的膜——各種類型的液膜分離機(jī)制——反應(yīng)促進(jìn)和擴(kuò)散傳質(zhì)第五章膜分離修訂第五章膜分離修訂五、膜（Membrane）的有關(guān)概念如果在一個流體相內(nèi)或兩個流體相之間有一薄層凝聚相物質(zhì)把流體相分隔開來成為兩部分,那么這一薄層物質(zhì)就是膜。1、膜的定義2、膜必須具備的兩個特性

膜不管薄到什么程度,至少必須具有兩個界面。膜正是通過這兩個界面分別與被膜分開于兩側(cè)的流體物質(zhì)互相接觸。

膜應(yīng)具有選擇透過性。膜可以是完全透過性的，也可以是半透過性的。第五章膜分離修訂3、膜的種類及結(jié)構(gòu)（1）按來源分膜合成膜天然膜固膜液膜氣膜（已經(jīng)實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用）（已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用）（主要還在實驗室研究階段）（包括纖維素酯類、原生質(zhì)、細(xì)胞膜等）（2）固膜的分類與結(jié)構(gòu)按相態(tài)分

按材料分包括：有機(jī)膜和無機(jī)膜

按膜的形狀分

平板膜（FlatMembrane）管式膜（TubularMembrane）中空纖維膜（HollowFiber)和螺旋卷式膜包括第五章膜分離修訂多孔膜致密膜(無孔膜)

按膜孔徑的大小分包括對稱膜（SymmetricMembrane）非對稱膜（AsymmetricMembrane）復(fù)合膜(CompositeMembrane)

按膜的結(jié)構(gòu)分包括（3）對稱膜的結(jié)構(gòu)與特點

膜兩側(cè)截面的結(jié)構(gòu)及形態(tài)相同，且孔徑與孔徑分布也基本一致的膜稱為對稱膜。

對稱膜可以是疏松的微孔膜或致密的均相膜，膜的厚度大致在10~200μm范圍內(nèi)。

致密的均相膜由于膜較厚而導(dǎo)致滲透通量低，目前已很少在工業(yè)過程中應(yīng)用?？讖?gt;50nm，稱為大孔孔徑介于150nm，稱為中孔孔徑<2nm，稱為微孔第五章膜分離修訂

非對稱膜由致密的表皮層及疏松的多孔支撐層組成，膜上下兩側(cè)截面的結(jié)構(gòu)及形態(tài)不相同，致密層厚度約為0.1~0.5μm，支撐層厚度約為50~150μm。（4）非對稱膜的結(jié)構(gòu)與特點

由于非對稱膜的表皮層比致密膜的厚度(10~200μm)

薄得多，故其滲透通量比致密膜大得多。

被除去的物質(zhì)基本富集于膜的表面，因而易于清洗。復(fù)合膜實際上也是一種具有表皮層的非對稱膜，但表皮層材料與用作支撐層的對稱或非對稱膜材料不同，皮層可以多層疊合，通常超薄的致密皮層可以用化學(xué)或物理等方法在非對稱膜的支撐層上直接復(fù)合制得（5）復(fù)合膜第五章膜分離修訂復(fù)合型超薄膜剖面示意圖第五章膜分離修訂4、制備膜的常用材料（1）對膜材料的基本要求目前的膜材料大多是通過已有的高分子材料和無機(jī)材料篩選得到，通用性強，專用性差。因此，要得到能同時滿足上述條件的膜材料往往非常困難，常采用膜材料改性或膜表面改性的辦法，使膜具有某些需要的性能。

具有良好的成膜性能和理化穩(wěn)定性，耐酸、堿、微生物侵蝕和耐氧化等。

反滲透、納濾、超濾、微濾用膜最好為親水性,以得到高水通量和抗污染能力。

氣體分離，尤其是滲透蒸發(fā)，要求膜材料對透過組分優(yōu)先吸附溶解和優(yōu)先擴(kuò)散。

電滲析用膜則特別強調(diào)膜的耐酸、堿性和熱穩(wěn)定性。

膜萃取等過程，要求膜耐有機(jī)溶劑。第五章膜分離修訂（2）常用的有機(jī)高分子膜材料及其主要應(yīng)用第五章膜分離修訂是最早應(yīng)用的高分子膜材料，也是目前應(yīng)用最多的膜材料，主要用于反滲透、納濾、微濾、超濾，在氣體分離和滲透蒸發(fā)中也有應(yīng)用。

纖維素膜材料聚酰亞胺是近年開發(fā)應(yīng)用的耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性好的膜材料，目前已用于超濾、反滲透、氣體分離膜的制造。

芳香聚酰胺類和雜環(huán)類膜材料目前主要用于反滲透。是超濾、微濾膜的主要材料，由于其性能穩(wěn)定、機(jī)械強度好，所以可用作許多復(fù)合膜的支撐材料。

聚砜類膜材料也是超濾、微濾膜的常用材料，它的親水性使膜的水通量比聚砜大。

聚丙烯腈第五章膜分離修訂

硅橡膠類、聚烯烴、聚乙烯醇、尼龍、聚碳酸酯、聚丙烯腈、聚丙烯酸、含氟高分子多用作氣體分離和滲透氣化膜材料。（3）無機(jī)膜材料金屬及其氧化物、多孔玻璃、陶瓷、分子篩。

常用材料

無機(jī)膜的種類從結(jié)構(gòu)上可分為致密膜、多孔膜和復(fù)合非對稱修正膜三種

無機(jī)膜的特點優(yōu)點：耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性好、有很寬的pH使用范圍、無老化問題、壽命長、分離極限和選擇性可調(diào)、可反向沖洗缺點：制備較難、價格高、機(jī)械強度差，第五章膜分離修訂5、膜性能的表示法

膜的性能包括膜的分離透過特性和理化穩(wěn)定性兩方面

膜的分離透過特性包括分離效率、滲透通量和通量衰減系數(shù)三個方面。

膜的理化穩(wěn)定性指膜對壓力、溫度、pH值以及對有機(jī)溶劑和各種化學(xué)藥品的耐受性。對于不同的膜分離過程和分離對象可以用不同的表示方法。對于溶液中鹽、微粒和某些高分子物質(zhì)的脫除等可以用脫鹽率（或截留率R）表示（1）分離效率原液中被分離物質(zhì)(鹽、微?；蚋叻肿游镔|(zhì))的濃度透過液中被分離物質(zhì)的濃度第五章膜分離修訂對于混合物的分離，可以用分離因子（或分離系數(shù)β）表示原液(氣)中組分A的摩爾分?jǐn)?shù)透過液(氣)中組分A的摩爾分?jǐn)?shù)分離因子分離系數(shù)通常用單位時間內(nèi)通過單位膜面積的透過物量表示。（2）滲透通量（Jw）透過液的體積或重量膜的有效面積運轉(zhuǎn)時間第五章膜分離修訂因為過程的濃差極化、膜的壓密以及膜孔堵塞等原因，膜的滲透通量將隨時間而衰減，可以用下式表示：（3）通量衰減系數(shù)（m）初始時間的滲透通量時間t的滲透通量運轉(zhuǎn)時間衰減系數(shù)一般而言：膜的分離效率高，其滲透通量小；滲透通量大的膜，則分離效率低。即：第五章膜分離修訂6、膜的污染和劣化（1）污染

定義由于在膜表面上形成了覆蓋層或膜孔堵塞等外部因素而引起膜的通量和分離效果持續(xù)下降的現(xiàn)象

引起原因覆蓋層濾餅層（附著了料液中的凝膠性懸浮物或微生物等）結(jié)垢層（附著了難溶物主要為無機(jī)物）吸附層（吸附水溶性大分子膜孔堵塞（包括空間位阻、懸浮物、表面吸附、難溶物的析出等）

預(yù)防和消除方法

預(yù)防方法——料液預(yù)處理第五章膜分離修訂

消除方法——清洗清洗方法

物理清洗法水沖洗法水-氣聯(lián)合清洗法反沖洗法

化學(xué)清洗法海綿球擦洗法酸溶液或螯合劑清洗堿溶液清洗（對有機(jī)物、油脂污染及硅垢有效）（針對無機(jī)污垢）氧化性試劑洗滌（對有機(jī)物、油脂及水溶性高分子污染有效）第五章膜分離修訂（2）劣化

定義膜因自身發(fā)生了不可逆轉(zhuǎn)的變化等內(nèi)部原因而導(dǎo)致膜性質(zhì)改變的現(xiàn)象

引起原因化學(xué)劣化

預(yù)防方法采用預(yù)處理的方法預(yù)防（膜材料發(fā)生了水解、氧化還原反應(yīng)等）物理劣化（膜因壓密、干燥等原因）生物劣化（膜因發(fā)生生物降解等反應(yīng)）第五章膜分離修訂本章主要參考書1、陸九芳等，分離過程化學(xué)，北京：清華大學(xué)出版社，

19932、《化學(xué)分離富集方法及應(yīng)用》編委會，化學(xué)分離富集方法及應(yīng)用，湖南：中國工業(yè)大學(xué)出版社，19973、胡之德等，化學(xué)科學(xué)與技術(shù)概論，成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社，19964、張啟修，冶金分離科學(xué)與工程，北京：科學(xué)出版社，20045、安樹林，膜科學(xué)技術(shù)實用教程，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，

2005第五章膜分離修訂§5-2微濾、超濾和納濾*以壓力差為推動力*篩孔分離（納濾膜對離子還有靜電相互作用）一、微濾*開發(fā)最早、應(yīng)用最廣、市場最大*分離微米及亞微米級的懸浮物、微生物、細(xì)菌等*超純水的制備,除去細(xì)菌污染第五章膜分離修訂第五章膜分離修訂性質(zhì)和特點：*膜厚度薄，10-200微米*多孔膜，空隙率高，截留的0.02-10微米的粒子*膜通量大，過濾速度快*吸附小*使用方便，壽命較長*比表面小，顆粒容納量?。ǘ氯┓蛛x機(jī)理：1、固液分離：篩分截留（吸附、架橋、網(wǎng)絡(luò)、靜電）2、固氣分離：直接截留（慣性沉積、擴(kuò)散沉積、攔集作用）第五章膜分離修訂操作模式：*常規(guī)過濾（固體含量<0.1%,間歇操作，定期清洗或換膜）*錯流過濾（固體含量>0.5%,原料液以切線方向流過膜表面)

集成電路廠高純水系統(tǒng)：自來水------預(yù)過濾-----微濾或超濾-----反滲透-------陰陽離子交換樹脂混合床------超濾------分配系統(tǒng)微濾-----使用點微濾-----使用第五章膜分離修訂二、超濾*截留1-20納米的粒子(500-1000000分子量的大分子、膠體和微粒)*制膜方法與材料與微濾膜不同（相轉(zhuǎn)化法）*非對稱膜（復(fù)合膜）*錯流操作*食品工業(yè)和乳清處理第五章膜分離修訂第五章膜分離修訂三、納濾*在反滲透基礎(chǔ)上發(fā)展起來，截留分子量介于超濾和反滲透之間（1納米以上）*復(fù)合膜*分離機(jī)理（截留篩分和靜電作用）分離行為與其帶電性能、溶質(zhì)的帶電狀態(tài)、pH等有較大關(guān)系*陰離子NO3-、Cl-、OH-、SO42-、CO32-

陽離子H+、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cu2+

截留率遞增第五章膜分離修訂§5-3反滲透膜分離過程一、滲透與滲透壓的概念半透膜（不對稱膜或復(fù)合摸）鹽水純水純水側(cè)水的化學(xué)勢為:o水鹽水側(cè)的化學(xué)勢為:水=o水+RTlnXw滲透系數(shù)水的摩爾分?jǐn)?shù)o水>水滲透滲透：溶劑透過半透膜由低濃度端向高濃度端遷移的現(xiàn)象h對應(yīng)的壓力稱為滲透壓（）滲透壓（）：滲透達(dá)到平衡時，低濃度端高出高濃度端的液柱高h(yuǎn)對應(yīng)的壓力滲透平衡第五章膜分離修訂滲透壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式按Van’tHoff方程：

對單一組分體系有：溶質(zhì)的濃度

對多組分體系有：

滲透系數(shù)：理想溶液的滲透壓稀溶液的滲透壓

與溶質(zhì)的離解狀態(tài)有關(guān)

對于電解質(zhì)溶液，>1，其值為離解的各陰陽離子的總和

對于非電解質(zhì)溶液，=1可見：滲透壓（）與溶質(zhì)的性質(zhì)和濃度相關(guān)第五章膜分離修訂二、反滲透與反滲透膜分離鹽水純水半透膜（不對稱膜或復(fù)合摸）外壓（P）P>純水反滲透1。反滲透在一個大于滲透壓的外壓存在下，溶劑分子透過半透膜由低濃度側(cè)向高濃度側(cè)遷移的現(xiàn)象2。反滲透過程發(fā)生的必要條件：有一張高透過性（溶劑分子）和高選擇性的半透膜有一大于滲透壓的外壓存在3。反滲透膜分離利用反滲透現(xiàn)象進(jìn)行的分離溶質(zhì)和溶劑的過程第五章膜分離修訂第五章膜分離修訂三、反滲透膜分離的傳質(zhì)機(jī)理1。氫鍵理論（1）基本假設(shè)膜表面有一層與膜緊密結(jié)合的結(jié)合水層反滲透膜由致密活性層和多孔層組成活性層多孔層結(jié)合水層（2）理論核心溶液中的水與膜上的活性基團(tuán)通過一連串的氫鍵形成與斷裂通過致密層水分子依靠毛細(xì)管作用通過多孔層（3）理論的指導(dǎo)意義反滲透膜材料應(yīng)具有很好的親水性和產(chǎn)生氫鍵的能力膜越薄越好第五章膜分離修訂2。溶解擴(kuò)散理論（1）基本假設(shè)反滲透膜為致密無孔的完整膜（理想膜）（2）理論核心溶劑和溶質(zhì)首先吸附溶解在膜材料的表面上溶劑和溶質(zhì)依靠各自的化學(xué)位差在膜中擴(kuò)散溶劑和溶質(zhì)分子在膜的透過側(cè)解吸控制步驟按Fick定律有：膜的透水率（Jw）為：水在膜中的擴(kuò)散系數(shù)水在膜中的濃度水的偏摩爾體積膜兩側(cè)外壓差膜兩側(cè)滲透壓差膜的厚度膜的水透過系數(shù)第五章膜分離修訂膜的鹽率（Js）為：溶質(zhì)在膜中的擴(kuò)散系數(shù)溶質(zhì)在溶液和膜兩相中的分配系數(shù)膜兩側(cè)溶質(zhì)的濃度差膜的厚度（3）理論的指導(dǎo)意義膜材料對水具有很好的溶解和擴(kuò)散能力，但對鹽的溶解能力和擴(kuò)散能力差膜越薄越好第五章膜分離修訂3。優(yōu)先吸附-毛細(xì)管流理論（1）基本假設(shè)膜表面具有適宜的化學(xué)性質(zhì)和一定數(shù)目的適當(dāng)孔徑的毛細(xì)管（2）理論核心膜表面優(yōu)先吸附水，對溶質(zhì)有負(fù)吸收，膜表面形成純水層。純水層厚度為：純水層的水順膜表面毛細(xì)管流出膜純水層毛細(xì)管溶液中溶質(zhì)活度界面張力溶質(zhì)的活度系數(shù)溶液濃度第五章膜分離修訂（3）理論的指導(dǎo)意義指出了反滲透膜過程由兩個因素控制

膜表面的優(yōu)先吸附過程（平衡效應(yīng)）：與膜材料、溶劑及溶質(zhì)的相互作用有關(guān)

溶劑及溶質(zhì)通過膜孔的流動過程（動態(tài)效應(yīng)）：與膜結(jié)構(gòu)、溶劑及溶質(zhì)分子的空間位阻有關(guān)指出了反滲透膜應(yīng)該具有：指出了反滲透膜的透過機(jī)理既與膜的性質(zhì)（材料和結(jié)構(gòu)）也與溶劑及溶質(zhì)的性質(zhì)相關(guān)膜孔大小應(yīng)為純水層厚度的2倍（膜的臨界孔徑）

膜材料為親水性的

膜應(yīng)該越薄越好第五章膜分離修訂§5-4液膜分離一、概述1、液膜的概念懸浮在液體中的很薄的一層乳狀液微粒2、液膜的優(yōu)點

膜很薄，一般為1-10m，只有固膜的1/10。

比表面積很大。

傳質(zhì)速度很快，

制備簡單

分辨率高，能分離性質(zhì)極為相似的組分。3、液膜體系的組成內(nèi)相（I相）膜相（II相)外相（III相）內(nèi)相（I相）膜相（II相)外相（III相）一般：內(nèi)相與外相互溶；膜相與內(nèi)外相均不互溶第五章膜分離修訂第五章膜分離修訂（1）按形狀分4、液膜的分類帶支撐體液膜特點：穩(wěn)定性差、制備麻煩單滴型液膜特點：穩(wěn)定性差、顆粒大乳狀液液膜特點：穩(wěn)定性好、顆粒小、比表面積大、很薄、傳質(zhì)速度快（應(yīng)用最廣泛的液膜）第五章膜分離修訂（2）按組成分：

水/油/水型即：W/O/W型（油膜）

油/水/油型即：O/W/O型（水膜）（3）按傳質(zhì)機(jī)理（膜相組成）分：

不含流動載體型液膜

含流動載體型液膜二、乳狀液液膜的制備1、基本原料（1）表面活性劑

穩(wěn)定液膜油水界面最重要的組成表面活性劑的選用原則：

一般選用非離子型表面活性劑第五章膜分離修訂最常用的是Span80（HLB=4.7）

最常用的是Saponin（HLB=10.5）

非離子型表面活性劑的選擇依據(jù)其HLB（親疏水性平衡常數(shù)）值一般制備油膜的非離子表面活性劑其HLB在3-6制備水膜的非離子表面活性劑其HLB在8-15

在能很好地溶解在膜相中第五章膜分離修訂（2）膜溶劑

構(gòu)成膜的基體原料

對膜溶劑的一般要求：

不能與內(nèi)外相互溶

有一定的粘度

對被分離物或載體有很好的溶解能力

油膜中常用溶劑：Sloon（中性油）和Isopar-M（異鏈烷烴）（3）添加劑調(diào)節(jié)液膜穩(wěn)定性的原料

不易揮發(fā)、毒性小第五章膜分離修訂（4）流動載體

使指定組分進(jìn)行選擇性遷移的原料

對載體的要求

載體及其與欲分離物生成的絡(luò)合物必須溶于膜相，而不溶于膜的內(nèi)外相，在膜相不產(chǎn)生沉淀

載體與欲分離物生成的絡(luò)合物的穩(wěn)定性必須適宜，絡(luò)合物能在膜中擴(kuò)散，并能在內(nèi)側(cè)解絡(luò)

載體不能與膜相表面活性劑反應(yīng)

常用載體的種類流動載體離子型載體正電性載體負(fù)電性載體非離子型（中性）載體如：各種大環(huán)化合物螯合型載體第五章膜分離修訂（5）膜的內(nèi)相試劑實現(xiàn)膜有效分離（促進(jìn)傳質(zhì)）的關(guān)鍵原料

對內(nèi)相試劑的要求

內(nèi)相試劑不能溶于膜相

內(nèi)相試劑不能與膜相表面活性劑反應(yīng)

內(nèi)相試劑要能與欲分離物發(fā)生反應(yīng)或或使欲分離物與載體的絡(luò)合物解絡(luò)

常用的內(nèi)相試劑較高濃度的酸、堿或絡(luò)合劑2、液膜的制備過程（1）油膜的制備將內(nèi)相試劑溶于水中，并在攪拌下滴加到溶有載體、表面活性劑的膜溶劑中第五章膜分離修訂可含有內(nèi)相試劑可含有載體油包水型乳狀液W/O/W型液膜體系（2）水膜的制備將內(nèi)相溶劑（有機(jī)溶劑）在攪拌下滴加到溶有載體、表面活性劑的水溶液中第五章膜分離修訂三、液膜分離的一般流程1、一般流程：制乳分離破乳制乳分離破乳第五章膜分離修訂2。常用破乳方法

（1）物理破乳法

加熱、蒸餾凝聚法（耗能高）

離心法和超聲波法（處理量小，適合于實驗室使用）

高壓電場下的靜電聚結(jié)法（耗能低、速度快、處理量大）

（2）化學(xué)破乳法四、液膜分離的主要機(jī)制及應(yīng)用1、單純遷移液膜傳質(zhì)分離（1）適用的液膜：膜相不含流動載體，內(nèi)相不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的液膜第五章膜分離修訂（2）傳質(zhì)機(jī)制：

料液中各組分因在膜相中的溶解能力和擴(kuò)散系數(shù)不同，從而透過膜的速度不同A（不溶于膜相）B（溶于膜相且在膜相中擴(kuò)散）B（3）分離因子S：III相I相

組分在膜內(nèi)外兩相中濃度相等時，傳質(zhì)過程終止第五章膜分離修訂（4）應(yīng)用

：主要用于烴類物質(zhì)的分離（5）不足

：

濃縮程度有限

無法分離在膜相中傳質(zhì)速度和溶解能力相同的組分2、I型促進(jìn)遷移（1）適用的液膜：膜相不含流動載體，內(nèi)相伴有化學(xué)反應(yīng)的液膜（2）傳質(zhì)機(jī)制：RA（不溶于膜相）B（溶于膜相且在膜相中擴(kuò)散）R+B=PB如：B為苯酚、R為NaOH，則P為苯酚鈉第五章膜分離修訂

料液中各組分因在膜相中的溶解能力和擴(kuò)散系數(shù)不同，從而透過膜的速度不同

組分進(jìn)入膜內(nèi)相后因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而使其在膜內(nèi)相中的濃度永遠(yuǎn)接近于0（4）應(yīng)用

：主要用于廢水處理（5）不足

：分離選擇性較差3、II型促進(jìn)遷移（1）適用的液膜：膜相含流動載體，內(nèi)相伴有化學(xué)反應(yīng)的液膜第五章膜分離修訂（2）II型促進(jìn)遷移的種類及機(jī)制

逆向遷移設(shè)待分離離子為Cu2+、流動載體為RH，內(nèi)相試劑為酸III相II相I相RHH+Cu2+Cu2++=R2Cu+H+III-II相界面反應(yīng)濃差擴(kuò)散R2Cu+H+=RH+Cu2+濃差擴(kuò)散II-I相界面反應(yīng)第五章膜分離修訂遷移的總結(jié)果是：

在III-II相界面RH和Cu2+濃度低；R2Cu濃度高

在II-I相界面RH和Cu2+濃度高；R2Cu濃度低R附載Cu2+由III相向I相不斷遷移RH附載H+由I相向III相遷移總遷移反應(yīng)為：Cu2+(III)+2H+(I)=Cu2+(I)+2H+(III)有：第五章膜分離修訂

同向遷移設(shè)待分離離子為Cr2O72-、流動載體為R3N，內(nèi)相試劑為堿III相II相I相R3NOH-Cr2O72-Cr2O72-+=(R3NH)2Cr2O7III-II相界面反應(yīng)R3NOH-=+濃差擴(kuò)散II-I相界面反應(yīng)H+H++(R3NH)2Cr2O7Cr2O72-+H2O+濃差擴(kuò)散第五章膜分離修訂遷移的總結(jié)果是：

在III-II相界面：R3N