液膜分離
正文
一種以液膜為分離介質，以濃度差為推動力的膜分離操作。液膜分離涉及三種液體：通常將含有被分離組分的料液作連續相，稱為外相；接受被分離組分的液體，稱為內相；成膜的液體處於兩者之間，稱為膜相。在液膜分離過程中，被分離組分從外相進入膜相，再轉入內相，濃集於內相。如果工藝過程有特殊要求，也可將料液作為內相，接受液作為外相。這時被分離組分的傳遞方向，則從內相進入外相。液膜分離與液液萃取雖然機理不同，但都屬於液液系統的傳質分離過程。液膜分離也有稱為液膜萃取的。水溶液組分的萃取分離，通常需經萃取和反萃取兩步操作，才能將被萃組分通過萃取劑轉移到反萃液中。液膜分離系統的外相、膜相和內相，分別對應於萃取系統的料液、萃取劑和反萃劑。液膜分離時三相共存，使相當於萃取和反萃取的操作在同一裝置中進行，而且相當於萃取劑的接受液用量很少。分離用液膜 兩種主要類型：①乳化液膜。先將內相溶液以微液滴（滴徑為 1～100μm）形式分散在膜相溶液中,形成乳液（稱為制乳）;然後將乳液以液滴（滴徑為0.5～5mm）形式分散在外相溶液中，就形成乳化液膜系統(圖1)。
液膜的有效厚度為 1～10μm。為保持乳液在分離過程中的穩定性，膜相溶液中加有表面活性劑和穩定添加劑。接受了被分離組分的乳液，還須經過相分離，得到單一的內相溶液，再從中取得被分離組分，並使膜相溶液返回用以重新製備乳液。對乳液作相分離的操作稱為破乳，方法是用高速離心機作沉降分離，或用高壓電場促進微液滴凝聚，或加入破乳劑破壞微液滴的穩定性，然後再作分離。②固定液膜。又稱支撐液膜，是微孔薄膜浸漬以膜相溶液後形成的由固相支撐的液膜。支撐液膜比乳化液膜厚，而且膜內通道彎曲，傳質阻力較大，但它不需制乳和破乳，操作較為簡便，更適合於工業套用。 分離機理 有以下幾種類型 (圖2)：
①選擇性滲透（圖2a）。利用混合物中各組分透過液膜的滲透速率的差別，實現組分分離，如烷烴與芳烴的液膜分離。②內相有化學反應（圖2b）。被分離組分 A透過液膜後與內相中的反萃劑R發生化學反應，反應產物P不能透過液膜。如用液膜分離法使廢水脫酚時，酚透過液膜後與內相中的NaOH反應生成酚鈉。③膜內添加活動載體（圖2c）。載體 R1作為滲透組分A在膜內傳遞的媒介。載體相當於萃取劑中的萃取反應劑，在外相與液膜的界面處，與滲透組分A生成絡合物P1,P1在液膜內擴散到內相與液膜的界面,與內相中的反萃劑R2作用而發生解絡,組分A進入內相;解絡後的載體在液膜內擴散返回外相與液膜界面，再一次進行絡合。這方面的試驗研究有鈾的提取和含鉻廢水的處理等。此外，液膜的外界面還能選擇性地吸附料液中的懸浮物。液膜分離雖具有傳質推動力大，傳質速率高，接受液用量少等優點，但過程的可靠性較差，操作採用乳化液膜時，制乳、破乳困難，故適用範圍較小，至今尚處於試驗階段。