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液膜分离
liquid membrane separation
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(图1[乳化液膜])。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 (图2[液膜分离机理])：①选择性渗透（图2a[液膜分离机理]）。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（图2b[液膜分离机理]）。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（图2c[液膜分离机理]）。载体 R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P,P在液膜内扩散到内相与液膜的界面,与内相中的反萃剂R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。
江成璋
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