液膜分离与渗透汽化.ppt

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1、液膜分离与渗透汽化分离过程与设备课堂报告报告人：1液膜分离1.1液膜分离过程的原理1.2液膜的形状和分类1.3液膜分离设备1.4液膜分离技术的应用1液膜分离液膜分离是一种快速、高效和节能的新型分离技术，它是20世纪60年代发展起来的。液膜分离和溶剂萃取过程相似，也是由萃取和反萃取两个过程构成的。但是在液膜分离过程中，萃取与反萃取是同时进行、一步完成的。液膜分离的传质机理与生物膜有相似之处。在广泛深入研究的基础上，液膜分离在湿法冶金、石油化工、环境保护、气体分离、生物医学等领域中，显示出了广阔的应用前景。1.1液膜分离过程的原理液膜分离是将第三种液体展成

2、膜状以分隔两个液相，原料液中的某些组分透过液膜进入接受液，实现3组分的分离。液膜分离过程是由三个液相所形成的两个相界面上的传质分离过程，实质上是萃取与反萃取的结合。所以液膜分离又称液膜萃取。1.2液膜的形状和分类液膜是分隔两个液相的第三液相，它与被分隔液体的互溶度极小，否则液膜就会因溶解而消失。当原料液为水溶液时，用有机液体(主要是烃类)作液膜；当原料液为有机液体时，用水溶液作液膜。液膜与固体膜不同，它没有一定的形状，只是在一定条件下展开并保持膜状。分离操作所用的液膜有三种型式(见图)。1.2液膜的形状和分类①支撑液膜如果液体能润湿某种固体物料，它就在

3、固体表面分布成膜。微孔材料制成的膜片或中空纤维，用膜相溶液浸渍后，就形成固体支撑的液膜。聚四氟乙烯、聚丙烯制成的微孔膜，用以支撑有机液膜；滤纸、醋酸纤维素微孔膜和微孔陶瓷，可支撑水膜。支撑液膜的形状、面积和厚度，取决于支撑材料。图1支撑液膜料液相反萃相待分离的溶质1.2液膜的形状和分类在使用过程中，支撑体膜材料的选择往往对过程的影响过大。目前使用的疏水性微孔膜，膜厚为25~50μm，微孔直径为0.2~1μm。一般认为聚乙烯和聚四氟乙烯制成的疏水微孔膜效果较好，聚丙烯膜次之，在支撑过程中，一般需要定期向支撑体补充膜相溶液，采用的方法通常是反萃相一侧隔一定

4、时间加入膜相溶液。1.2液膜的形状和分类②液滴膜液膜以液滴的包裹层形式处于两个液相之间，内相是水溶液、膜相为有机液时，称为油包水型(w／o)液滴；反之，称为水包油型(o／w)液滴。液滴的直径一般为1—5mm。液滴膜仅用于实验研究。图2液滴膜外相内相膜相1.2液膜的形状和分类③乳液膜乳状液膜实际上可以看成是一种“水-油-水”型(W/O/W)或“油-水-油”型(O/W/O)的双重乳状液高分散体系。将两个互不相溶的液相通过高速搅拌或超声波处理成乳状液，然后将其分散到第三液相(连续相)中。图3乳液膜1.2液膜的形状和分类油膜（W/O）和水膜（O/W）示意图a—

5、—油膜（W/O），W/O/W体系；b——水膜（O/W），O/W/O体系1.2液膜的形状和分类乳液膜的基本情况与液滴膜相同。差别仅在于乳液膜的内相分散成许多微液滴，悬浮在膜相液中，构成乳状液。微液滴的直径为1—100μm，乳状液液滴直径0.5—2mm。可用于工业分离。1.2液膜的形状和分类乳状液膜的工艺流程较复杂些，其主要步骤分为乳状液膜制备、接触分离、沉降澄清、破乳。预处理分离沉降处理下料制乳破乳膜相内相新鲜内膜原料图4乳状液膜工艺流程工艺流程机理将含有膜溶剂、表面活性剂、流动载体以及其他膜增强添加剂的液膜溶液同内相试剂溶液混合，可以制得所需的水包油(

6、O/W)或油包水(W/O)型乳状液。制乳过程中主要应注意表面活性剂加入方式，制乳的加料顺序，搅拌方式和乳化器材质的浸润性能等。接触分离阶段，乳状液膜与料液混合接触，实现传质分离。在间隙式混合设备中，适当的搅拌速度是关键的工艺条件之一。在连续塔式接触中(如盘转塔)，需选择适当的流量和塔内转盘的转速，以降低塔内的轴向混合，提高塔内乳状液的滞留量，从而为传质提供有利的条件。沉降澄清阶段，是富集了被萃物质的乳状液与残液之间分层，以减少两相的相互夹带。使用过的膜相需要重新使用，富集了被萃物质的内相亦需汇集，这就需要破乳。目前，一般认为破乳采用高压静电凝聚法较为适

7、宜。交流和脉冲直流电源均可采用。频率和波形对破乳速度有一定影响。1.2液膜的形状和分类液膜分离与萃取对比：液膜分离物系的外相、膜相和内相；萃取—反萃取物系的原料液、萃取剂和反萃剂；萃取剂是由萃取反应剂、稀释剂(溶剂)和调节剂所组成；膜相液由载体、膜溶剂、表面活性剂和稳定剂所组成。1.3液膜分离设备①支撑液膜设备支撑液膜所用的支撑物有聚矾、聚四氟乙烯、聚丙烯和纤维素的微孔膜，制成平膜、毛细管中空纤维。微孔平面膜构成的支撑液膜分离装置采用板框式结构。微孔管状膜和中空纤维膜构成的膜分离装置，采用管壳式结构。②乳液膜设备用乳液膜分离的流程由制乳、萃取和破乳设备

8、组成，如图6所示。图5管壳式结构图6用乳液膜分离水溶液的装置在制乳器内，将内相液加到配制好的膜