液膜分离技术的发展

1996-m(10卷)第 10期 ☆ 。 。 崔 崔 ． 阜 ． ． 毒 ’’ l 。_lll 厂 f ， ■ ～ ● p 一 、 {化工纵横 ⋯ t+· ●， t 化 工 时 刊 一 、 前 言 液膜分离技术是 7O年兴起的新型分离技术，由 Li．N．N=】 首先提 出。液膜有乳状和支撑型之分，乳 状液膜是将两个不互溶相制成油包水的乳剂，然后 将乳剂分散在另一水相内，夹在两水相 中的油相内 含 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面活性剂、载体等，是渡膜分离的核心部位；支 撑型液膜是将油相虹吸到高分子惰性材料中形成 的 。近年来，液膜分离技术 由于本身的许多优点发 展很快 从分离操作的角度来看液膜分离，可归纳 出液膜分离过程的三个同步，即萃取与反萃取，反 应与分离 (膜的内外界面)，分离与浓缩 (内相完 成)，特别是相对液 液萃取过程来讲，它不形成直 接接触的液液两相流动，在选择萃取剂时，对其物 性 (IJ E[密度、粘度、界面张力等)的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 较宽，这 些技术特色决定了液膜分离技术在整个分离领域中 的主导地位 ，同时也吸引了大批研究人员从事液膜 分离技术的研究工作。 二 、液膜 分 离技术 的发展 液膜分离技术主要包括液膜、传质及破乳技术。 (一 ) 液膜 技 术 1．液膜组成 液膜是由表面活性剂、载体及两 者的溶剂组成，表面活性荆是液膜主要成膜材料。表 面活性剂的选择以能形成稳定的油包水乳液为基 准．一般选具有长链的疏水基与极性亲水基的非离 子性表面活性剂，如Span一80．Enj309等聚胺类表面 活性剂。近年来，人们在研究较苛刻条件下的分离 过程时发现，两种或两种以上表面活性剂复合制成 的液膜，其稳定性、耐温、耐酸碱性都比单一表面 活性剂好。因此 ．在 目前表面活性剂开发比较缓慢 的情况下，采用复合表面活性剂制的液膜已形成发 展趋向，如用 Span一80、聚胺一E和聚眭一L复配表面 活性剂从醋酸中萃取铬 ，以兰 113及 Span一80混 合表面活性剂制取液膜来处理含酚废水等都取得较 好的效果。 载体是应传质的要求添加的。最早认为，液膜 中不需载体，事实不然，载体的发展速度相当快 因 为载体的存在增加了被分离物在液膜内的传输速 率，提高了液膜分离的选择性 ，起到促进传输的作 用。目前，对金属离子的分离．除选用离子螫台剂 如 EDTA 等 外，常 见的还 有 苯酰 丙酮、Lix65N [37339--32--5]、KelexlO0[2917l一27 5]、LJ× 34[63lr2—75—8]、DZEHFA和四丁胺化碘等 ，可 以单一使用，也可以复配使用 ．另外冠醚类载体也 越来越引起人们的注意；在生物 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 生理物质 (氨 基酸及其衍生物)的分离中，液膜技术的发展也集 中体现在载体的开发上。水溶液中由于溶液酸碱性 的不同，可能使氨基酸带正或负电荷．因此输送或 分离氨基酸的载体可以是阳离子交换体或是阴离子 交换体：早期采用的载体是人们早已知道的金属离 子的萃取剂 Aliquat336和二壬萘磺酸 ]，而新近开 发应用的是脂梧性过渡金属配合物 ，它对疏水性较 小的氨基酸衍生物也显示出很好的输送作用。该配 合物咀金属酶作为模型合成，可以使氨基酸衍生物 在液膜中很好地分配，形成非常稳定的配合物，并 且能动的输送或分离氨基酸及衍生物 2 液膜存在形式 液膜在进行分离操作时．既 可 乳滴形式存在于溶液中，也可以制成浸渍型液 膜来进行分离操作。 13 维普资讯 http://www.cqvip.com 化 工 时 刊 化工纵横 i Li博士 最初提出的液膜分离技术即是针对乳 状膜型而言的，乳状液膜分离技术的发展集中体现 在配方的改进上 ，如合理选择表面活性剂提高液膜 的稳定性等．乳状液膜示意图见图 1。 匝漓 槲 (外 ) 浓髓 (表面活性荆 、藏体等) 图 1 乳状液结构示意图 浸渍型液膜也称支撑型液膜 (Supported liquid membrane)，一般用于水溶液处理的支撑液膜如图 2所示。液膜支撑体主要采用输水性多孔膜，液膜溶 液则借助微孔的毛细管力含浸于其中。支撑液膜的 性能与支撑体材质、膜厚度及微孔的大小关系极为 密切 ，支撑体一般多采用聚丙烯、聚乙烯、聚砜及 聚四氟乙烯等疏水性多孔膜，膜厚为 (25～50)p．m， 微孔直径为 (0．02～1) m，通常孔径越小，液膜越 稳定。但孔径过小将使空隙率下降，从而将降低透 过速度 厦 液 港 重 孔 }羹 图 2 浸渍型液膜结构示意图 单一的浸渍型液膜 其分离程度或范围等与乳 状液膜相差不大 ，但复合浸渍型液膜将浸渍型液膜 分离技术的应用加以扩l大【 。复合浸渍型液膜结构 如图 3所示，它是由SLM (A)和 SLM (B)两块 一 一 14 1996年 (10卷)第 1O期 液膜构成，厚度约为 25 m，以高分子物质作支撑形 成一个统一体 ．这样构成的复合液膜外形尺寸为 l 毫米。用复合浸渍型液膜可以完成两种 以上物质的 分离．而通过几种复合浸渍型液膜的并联操作可以 达到对性质相似离子的分离。 固 S【 M {A ) 25U丌1 聚，啊氟乙 稀 0．2m l 溶 随 B SLM cl{ 骶 um 图 3 复合浸渍型液膜结构示意图 Danesi先生采用单一及复合浸渍型液膜对几 种金属离子的混合物进行分离，结果见表 1。 表 l 金属离子混合物的j}离结果 复台液膜数目Sm 的抽出率 Nd 的抽出率 ce。 的抽出率 从表 1中数据可以看出：采用单--~4j浸渍型液 膜 (即 当 复 合 液 膜 数 为 1时 )不 能 将 钐 离 子 (Sm”)钕离子 (Nd )和铈离子 (Ce”)分开，但 多个复台浸渍型液膜的并联则可完垒将 Sm 分离 出来 。 (= )传质技术 的发展 液膜分离的传质动力就是物质的浓度梯度 (亦 称化学势)，如在 H 浓度梯度作用下进行 氨基酸 的分离 }在 cr敞度梯度下进行 cd 的分离嘲等 等。而大部分物质的分离则借助于其本身在内 相[1 Ⅲ或膜内的配合反应所形成的一个较稳定的 低位化学势，使外相溶液中的离子源源不断地向内 相迁移。近年来，人们对传质动力研究的较多，而 借助各种动力进行液膜分离操作是液膜分离技术的 一 新扩展，下面分别举例说明。 维普资讯 http://www.cqvip.com 1996年(10卷)第1O期 ^⋯ }化211纵横 { 1．利 用酶 作为传 质推 动力进行有机酸 的分 离““ David G等以酶作推动力对苯醋酸进行液膜 传输 ．研究中他们比较了在酶推动力下分别以乙醇 和丁醇的稀水溶液作膜增强剂及无推动力下丁醇／ 水体系作膜增强剂时苯醋酸的传质效率。他们发现， 酶动力下以乙醇作膜增强剂的传输效率是丁醇稀水 溶液作膜增强剂的13倍，是无动力下丁醇／水体系 的 1000倍以上，这是因为在乙醇作传质推动力时， 溶液中存在苯醋酸及苯醋酸乙酯之间的平衡从而加 速传输过程 ；但同时他们也发现以乙醇作膜增强剂t 当乙醇浓度过高将导致酶中毒，因此需恰当地选择 乙醇浓度 。 2、利用氧化还原势作推动力分离金属离子 Lehn利用镍的二氮配合物 (1-Ni。)的氧化还原反 应 ，通过冠状醚载体能动地进行 K 的输送，从图 4 中可以看出在还原一侧 (1-Ni。)通过 s 0i一的作用 被还原成 (1一Ni一)，同时释放 K ，通过冠状醚作载 体．K 在有机相中抽出，这时配合物在有机相中扩 散 ．在氧化一侧靠氧化反应来输送及分离 K 。 液膜相 (有机相) 还原侧 (s201一)OX (1一Ni。)、 冠醚 (1-Ni ) [K ] 氧化倒 K Fe (CN)3 Fe(CN)；一 图 4 镍离子的分离示意图 3．光电作用下的液膜分离技术[143在彩色照相 业中，选择三芳基阳离子如二 (4一二丁胺基苯基)一 4 甲基苯甲醇等作载体 ，可以在光电作用下将亲水 性的溴化物传送给液膜。日本学者在研究中发现，靠 光电驱动力传输需合理选择被传输物及载体．即坡 传输物是具有 良好亲水性的阴离子，而载体则只能 是稳定的三芳基阳离子。 4 交变磁场作用下苯酰甲酸的分离一州交变磁 场作用下利用液膜进行分离时，液膜是含较强磁性 的铁磁性液膜 该液膜是这样制备的：在聚四氟圆 筒的底部钻若干直径 0 7mm的小孔，使小孔总面 化 工 时 刊 积 占圆筒总面积的 8 ；将混有铁磁体粉的 甲苯一氯 仿溶剂装入小孔，制成含铁磁体粉的液膜。用该液 膜进行分离时 ，将苯酰甲酸和苯乙醇酸的混和液在 交变磁场下作用 12小时，发现有 54 的苯酰甲酸 和 8 的苯乙醇酸透过该膜，苯酰 甲酸的透过率 比 在 同样磁 场条件 但却 不含铁磁 体粉 时透 过率 高 (0．3—7．5)倍。 5．振动膜分离技术 振动膜是 由三层多孔 支撑体组成的支撑型液膜 ，中间支撑体 孔直径较外 面两夹层支撵体孔径小 形成的液膜在进行物质传 输时．将欲处理的溶液在一定频率振动 ．带动膜振 动 ，从而有效地提高质量传输 。该振动膜在废液处 理、气体分离及有机物富集方面用的较多。 6．静电梯度作用下乳滴粒 子的迁移 Kataoka等提出以乳状液膜进行物质分离时，借助 于多孔高分子聚合物固体膜进行乳相与溶液相的分 离，在这一新体系中 ．可以通过施加静电梯度来控 制乳滴粒子的迁移。 (三 ) 破 乳 挂 术 破乳是指富集后的油包水乳球 在一定外力的作 用下破裂，从而使内相富集物得以回收，而膜材料 得以回收利用。控制膜的破乳方法有物理及化学两 种方法。 物理破乳法有 ：离心、超声波 、高速搅拌或剪 切、温度变化 (周期性加温或冷却)及高压电场等． 国内外普遍认为比较有发展前途的方法是高压电场 破乳法 。采用高压电场破乳要防止乳剂破损后大量 原是内相的水珠向下沉时所产生的短路 ，并有效的 控制其影响因素．如电场强度、溶液滞流时间等。 化学破乳方法是让膜内的某一种化学反应剂在 隔某段时间后．或是在一定温度或压力时即与膜 内 的表面活性剂起反应．导致膜的破裂。化学破乳是 破乳技术的另一发展方向，其技术难度大 ，破乳剂 选择不当，不仅起不到破乳作用，还可能污染膜材 料 _】9]。 三 结 束 语 作为一项高效节能的分离方法，液膜分离技术 已越来越引起人们的注意。近年来．其研究内容在 向纵深发展 ，它涉及分子化学、界 (下转第 18页) 15 维普资讯 http://www.cqvip.com 化 工 时 刊 化工纵横 { ⋯ 的行业需要较高浓度的水解明胶 ，则需要浓缩、防 腐处理再灌装 。但无论 稀溶液还是浓溶液．贮存期 均很短，只适台就地销售。要想长期贮存、远距离 销售，则必须制成粉状产品。水解明胶属热敏性物 质．只能采用喷雾 干燥工艺进行干燥 ，然后真空 包装。 1996年 (10卷 )第 1O期 三 、产 品 的理 化指 标 水船明胶在我国尚属新产品．目前尚无国标和 部标 ，企业需根据应用产品的要求制定不同的企业 标准。用怍食品添加 剂和化妆 品添加剂的含量为 l5 的水解明胶可参照表 2的标准。 表 2 食品和化妆品添加剂的液体水解明胶质量标准 指标名称 指标值 含量 ( ) 粘度 (E口 1 干基含量)≤ pH值 (1 胶液 ) 重金属含量 (10 )≤ 含砷量 (10 )≤ 流动性 (15 含量．2士1℃，30rain) 细菌总数 (个／m1)≤ 致病菌 (个／mi) 大肠杆菌 (个／10ffm1)≤ 色状 淡黄色透明液体 四 、 发展 前 景 早在 3o年代初德国就开始了对水解动物蛋白 进行了初步探讨。美、英、日本等国家早已实现了工 业生产 ，目前 已成系列产品，应用极其广泛。 我国水解明胶的研制工作是从 80年代中期才 开始的．目前已建起多套工业化生产线。但这些生产 线绝大多数只生产液态产品，生产规模很小，产品仅 限于当地销售。据报道 ，内蒙包头明胶厂的粉状水解 明胶生产线是国内最先进的一条生产线，产品远销 全国。 由于水解明胶在我国刚刚实现工业化生产，还 没得到广泛的认识 ，因此产量受到一定限制。但其需 (2-接 第 15页) 面化学、界面电化学、化学热力 学原理、微观力学等，如探讨膜萃取过程的传质机 理和数学模型．研究膜材料的浸润性能和膜溶胀及 其对传质的影响等等；其研究对象也在不断延伸，如 有机同分异构体分离、对映体分离、离子选择电极 的研制等。而作液膜萃取的一种特殊情况的支撑型 液膜的研究内容主要集中在液膜的稳定性与支撑液 体的流失等问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 上 ，近年来，提出的夹层支撑液膜 ， 即萃取反萃取 同时进行的技术思想是实现支撑液膜 萃取的一个有发展前途的新技术。如动力学特性较 好的支撑液膜组件型式有 ，中空纤维夹芯型，管式 ⋯ 中空纤维混合型；板式夹芯型，框式隔板夹芯 18 ～ 求潜力是很大的。水解明胶含有 18种以上氯基酸， 营养丰富．且极易被吸收，已被应用到饮料、糕点、 糖果等产品中，是很有前途的低热值营养型食品添 加剂 ；水解明胶由于是从可溶性胶原蛋白水解而成， 许多成份是皮肤所必需的，且易被皮肤吸收，从而营 养皮肤，增加皮肤的弹性。作为天然营养型化妆品添 加剂．它已被应用到营养霜、洗发香波、香皂等产品 中，并开始引起人们的注意 ；水解明胶在印染 、涂料 等许 多行业的应用，国内尚属空白。因此 ．随着应用 市场的开发．水解明胶的需求将越来越大。 参考文献 (略) 型 。 参考文献 [1]I』．N．N USP 3410794(1968) [23 Welqing，Ye Kagaku Ronbunshu．1994． 20 (4)，570~ 4 [33 Parbam Hooshang eta1．J．Membr．Sci．． 1 994． 95 (1)， 2l～ 7 [43 Rebek，J．，Askew．Jr．B．etal，J、Am、 Chem ． Soc．， 1987， 109，2432 [53 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