液膜模拟生物膜的结构,通常由膜溶剂、表面活性剂和流动载体组成。它利用选择透过性原理,以膜两侧的溶质化学浓度差为传质动力,使料液中待分离溶质在膜内相富集浓缩,分离待分离物质。

基本概念(分离用液膜 分离机理)

液膜的定义及组成

液膜的分类(（1）乳化膜 （2）支撑膜)

液膜分离机理(1. 选择性渗透 2. 滴内化学反应 3. 膜相化学反应 4. 膜相吸附)

基本概念

一种以液膜为分离介质，以浓度差为推动力的膜分离操作。液膜分离涉及三种液体：通常将含有被分离组分的料液作连续相，称为外相；接受被分离组分的液体，称为内相；成膜的液体处于两者之间，称为膜相。在液膜分离过程中，被分离组分从外相进入膜相，再转入内相，浓集于内相。如果工艺过程有特殊要求，也可将料液作为内相，接受液作为外相。这时被分离组分的传递方向，则从内相进入外相。液膜分离与液液萃取虽然机理不同，但都属于液液系统的传质分离过程。液膜分离也有称为液膜萃取的。水溶液组分的萃取分离，通常需经萃取和反萃取两步操作，才能将被萃组分通过萃取剂转移到反萃液中。液膜分离系统的外相、膜相和内相，分别对应于萃取系统的料液、萃取剂和反萃剂。液膜分离时三相共存，使相当于萃取和反萃取的操作在同一装置中进行，而且相当于萃取剂的接受液用量很少。

分离用液膜

两种主要类型：①乳化液膜。先将内相溶液以微液滴（滴径为 1～100μm）形式分散在膜相溶液中,形成乳液（称为制乳）;然后将乳液以液滴（滴径为0.5～5mm）形式分散在外相溶液中，就形成乳化液膜系统。液膜的有效厚度为 1～10μm。为保持乳液在分离过程中的稳定性，膜相溶液中加有表面活性剂和稳定添加剂。接受了被分离组分的乳液，还须经过相分离，得到单一的内相溶液，再从中取得被分离组分，并使膜相溶液返回用以重新制备乳液。对乳液作相分离的操作称为破乳，方法是用高速离心机作沉降分离，或用高压电场促进微液滴凝聚，或加入破乳剂破坏微液滴的稳定性，然后再作分离。②固定液膜。又称支撑液膜，是微孔薄膜浸渍以膜相溶液后形成的由固相支撑的液膜。支撑液膜比乳化液膜厚，而且膜内通道弯曲，传质阻力较大，但它不需制乳和破乳，操作较为简便，更适合于工业应用。

分离机理

有以下几种类型 ：①选择性渗透。利用混合物中各组分透过液膜的渗透速率的差别，实现组分分离，如烷烃与芳烃的液膜分离。②内相有化学反应。被分离组分 A透过液膜后与内相中的反萃剂R发生化学反应，反应产物P不能透过液膜。如用液膜分离法使废水脱酚时，酚透过液膜后与内相中的NaOH反应生成酚钠。③膜内添加活动载体。载体 R1作为渗透组分A在膜内传递的媒介。载体相当于萃取剂中的萃取反应剂，在外相与液膜的界面处，与渗透组分A生成络合物P1,P1在液膜内扩散到内相与液膜的界面,与内相中的反萃剂R2作用而发生解络,组分A进入内相;解络后的载体在液膜内扩散返回外相与液膜界面，再一次进行络合。这方面的试验研究有铀的提取和含铬废水的处理等。此外，液膜的外界面还能选择性地吸附料液中的悬浮物。液膜分离虽具有传质推动力大，传质速率高，接受液用量少等优点，但过程的可靠性较差，操作采用乳化液膜时，制乳、破乳困难，故适用范围较小，至今尚处于试验阶段。

liquid membrane separation

液膜分离技术就是以液膜为分离介质、以浓差为推动力的液-液萃取与反萃过程结合为一体的分离过程。起分离作用的液膜通常为添加了表面活性剂的溶剂相，液膜两边的被萃相和反萃相通常都是可互溶相。液膜分离技术常用于湿法冶金工业、石油与化学工业、生化工业、制药工业、环境保护等领域。

液膜的定义及组成

液膜是一层很薄的液体，它阻隔在两个可互溶但组成不同的液相之间，一个液相中的待分离组分通过液膜的渗透作用传递到另一个液相中，从而实现分离的目的。

液膜通常由溶剂（水或有机溶剂）、表面活性剂和添加剂组成。溶剂是构成液膜的基体；表面活性剂亲水亲油基团在溶剂中的定向排列是成膜的关键；添加剂的主要作用是确保膜的强度和提高膜的渗透性。

液膜的分类

（1）乳化膜

先将膜相与内相制作成油包水(W/O)的乳化液，再将乳化液投入到外相中，形成W/O/W双乳化液。这样，中间的有机相层就成为分隔两水相的液膜。

（2）支撑膜

支撑架选择多微孔(微米级)亲油性材料，先配制好膜相，将支撑架放入膜相中浸润，使各微孔中充满成膜液而形成液膜。将浸润后的支撑架置于容器中，在两侧分别加入浓相和稀相，就形成了支撑液膜萃取体系。

液膜分离机理

1. 选择性渗透

在液膜设计时，根据被分离组分的性质，选择能溶解它的溶剂成膜，其余组分则不能溶解于膜相，从而达到分离的目的。

2. 滴内化学反应

在内相中包含能与外相被分离组分反应的物质，当被分离物质进入内相后立即被反应掉。这样就保持内相中被分离组分含量始终很低，维持较高的传质推动力。

3. 膜相化学反应

在膜相中包含能与外相被分离组分反应的物质，内相中包含更强的反应物质。这样膜相生成的产物在内相中再被反应，同时还原出膜相中原来的反应物，从而实现连续的反应传质过程。

4. 膜相吸附

在膜相中包含能吸附外相被分离组分的物质，外相中的被分离组分被吸附在膜相的外表层。

吸附完成后，分离出包裹内相的乳化层，破乳后，所吸附的物质就转移到内相溶液中实现分离。