简介

乳化液膜体系的组成

乳化液膜体系的制备

乳化液膜分离的传质机理(非流动载体液膜(Ⅰ型促进迁移)传质机理 含流动载体液膜(Ⅱ型促进迁移) 传质机理)

乳化液膜分离技术存在的问题

简介

【英文名称】emulsified liquid membrane

乳化液膜分离技术有萃取和渗透的优点，将萃取和反萃取两个步骤结合在一起。乳化液膜分离技术具有的传质效率高、选择性好、节约能源的特点已经使之成为分离、纯化和浓缩溶质的重要手段。

乳化液膜体系的组成

乳状液膜体系是一个三相系统。由其中的两相构成乳化液，然后分散在另一连续相中，该体系通常被称为多重乳液。多重乳化液可分为W/O/W（油膜）和O/W/O（水膜）两种。当处理水溶液用油膜，当处理有机溶液时用水膜。油膜是由有机碳氢化合物、表面活性剂、添加剂等构成与水不相混溶的液相，充分乳化后制成油包水型W/O乳液，再将其分散于水溶液中，形成水包油包水型O/W/O多相乳液。

此类乳化液膜主要从水相中分离金属离子、有机物及无极阴离子，含有流动载体的液膜选择性高，并能反浓度梯度迁移，故适于从复杂体系中提取所需成分。

水膜是由水、表面活性剂、添加剂等构成与油不相混的液相，充分乳化后制成水包油型O/W乳液，再将其分散于需处理的有机溶液中，形成油包水包油型W/O/W多相乳液。

此类乳化液膜适用于分离有机化合物的混合物。当含有增溶剂时能分离物理性质和化学性质很相近的有机组分。其单位何种中膜的表面积非常之大，溶液组分的透过速度相当快。

如果两个水相或两个油的相性质不同，可以写成W1/O/W2和O1/W/O2。

乳化液膜体系的制备

首先，在高转速 (8000-10000 rpm) 下进行搅拌产生足够的剪切力形成两相乳液，使内相溶液以微滴 (滴径为1-100 µm) 的形式分散到膜相中，形成乳化液 (此过程称为“制乳”) 。

然后，在较低转速 (300-500 rpm) 下将制得的乳化液以液滴 (滴径为0.5-5 mm) 的形式分散到外相溶液中，这样就形成了乳化液膜体系。

制乳时通常还要加入表面活性剂，以提高乳化液膜体系的稳定性。同时如果需要提高被分离物质通过液膜的迁移速率和加强分离效果，就要在液膜中加入有特定选择性的流动载体以及在内相或外相中加入能与被分离物质发生反应的试剂。为了提高膜的稳定性或增加液膜的粘度，还可以在膜相中加入少量液膜稳定剂或增稠剂，如聚丁二烯或液体石蜡等。若要形成油包水型乳化液膜，应选用表面活性剂的亲水亲油平衡值（HLB）为3～6，水包油型乳化液膜表面活性剂的HLB则为8～18。

乳化液膜分离的传质机理

乳化液膜按分离机理可以分为非流动载体(Ⅰ型促进迁移)、流动载体(Ⅱ促进迁移机理)和选择性渗透。

非流动载体液膜(Ⅰ型促进迁移)传质机理

Ⅰ型促进迁移的传质实际上是分子扩散，因而膜分离的选择性主要取决于溶质在液膜中的溶解度。溶解度相差越大产生的选择性就越好，即混合物中的一种溶质的渗透速率要比其他溶质要高。渗透速度是扩散系数和分配系数的乘积，由于在一定的膜溶剂中不同溶质的扩散系数很接近，所以分配系数的差别就成为设计无载体液膜选择性的关键。使用无载体液膜进行分离时，当膜两侧被迁移的溶质浓度相等时，运输过程就会停止，因此不能产生浓缩效应。

为了促进分离，提分离率，可采用在内相发生化学反应的方法来促进迁移。它是通过在乳状液膜的内相封闭相中发生一个或多个选择性不可逆的反应，使特定的迁移溶质或离子与封闭相中物质反应生成一种不能逆扩散穿过膜的新的产物。从而维持迁移组分在膜相两侧具有最大的浓度差，以促进迁移。

含流动载体液膜(Ⅱ型促进迁移) 传质机理

含流动载体液膜的选择性主要取决于加入的流动载体。如果载体能够单一的同混合物的一种溶质或离子发生反应，就可以单一得提取某一种离子或化合物。流动载体除了能提高选择性的同时还能增大溶质通过量，它实际上是流动载体在膜内外两个界面间来回穿梭，以达到运输被迁移的组分的目的，极大地提高了渗透溶质在液膜中的有效溶解度，增大了膜内浓度梯度，提高了输送能力。液膜能够进行化学仿生的原因，就在于含有流动载体的液膜在选择性、渗透性、定向性等方面都具有类似生物细胞膜的功能。因而液膜分离能够将浓缩和分离两步合一同时进行，这是分离科学中的一个重要突破。定向性就是在能量泵的作用下，渗透溶质从低浓度区香高浓度区持续迁移，也就是说可以沿着反浓度方向迁移，直到溶质完全输送为止。这种机理也叫载体中介输送。

对于含有流动载体的传递过程，由于载体分为离子型和非离子型载体两类，因此有载体的液膜分离机理也可以分为两种：

A．同向迁移，它是指液膜中的载体是非离子型载体时，由于与该载体能够发生络合的是中性盐，即它与阳离子络合的同时，又与阴离子络合形成离子对，从而一起迁移，而不需要内相溶液中的离子迁移到外相溶液中。这就是所谓的离子对迁移，这种迁移称为同向迁移，它与生物膜的同向迁移相类似。

B．逆向迁移，它是指液膜中含有离子型载体时溶质的迁移过程。载体在膜内的外侧与待分离的溶质离子相结合，生成的络合物在膜中扩散，当扩散到膜的另一侧时与同性离子进行交换。由于膜两侧需要呈电中性，在某一方向一种阳离子穿过膜，必须由相反方向的另一种阳离子穿过来使电荷达到平衡，所以待分离溶质与作为交换的离子的迁移方向相反。

乳化液膜分离技术存在的问题

乳化液膜存在的主要问题是要找到既容易形成稳定的乳化液膜，又容易破乳，而且使用寿命长的表面活性剂。