滲透蒸發技術

[db:作者] / 2023-02-08 00:00

(1)滲透蒸發技術

滲透蒸發技術和滲透蒸發膜的特點:滲透蒸發是近十幾年中頗受人們關注的膜分離技術。滲透蒸發是指液體混合物在膜兩側組分的蒸氣分壓差的推動力下，透過膜并部分蒸發，從而達到分離目的的一種膜分離方法。可用于傳統分離手段較難處理的恒沸物及近沸點物系的分離。具有一次分離度高、操作簡單、無污染、低能耗等特點。

滲透蒸發膜材料的選擇:對于滲透蒸發膜來說，是否具有良好的選擇性是首先要考慮的。基于溶解擴散理論，只有對所需要分離的某組分有較好親和性的高分子物質才可能作為膜材料。如以透水為目的的滲透蒸發膜，應該有良好的親水性，因此聚乙烯醇(PVA)和醋酸纖維素(CA)都是較好的膜材料；而當以透過醇類物質為目的時，憎水性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)則是較理想的膜材料。用于制備滲透蒸發膜的材料包括天然高分子物質和合成高分子物質。天然高分子膜主要包括醋酸纖維素(CA)、羧甲基纖維素(CMC)、膠原、殼聚糖等。這類膜的特點是親水性好，對水的分離系數高，滲透通量也較大，對分離醇-水溶液很有效。但這類膜的機械強度較低，往往被水溶液溶脹后失去機械性能。如羧甲基纖維素是水溶性的，只能分離低濃度的水溶液。采用加人交聯劑可增強膜的機械性能，但同時會降低膜性能。用于制備滲透蒸發膜的合成高分子材料包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PSt)、聚四氟乙烯(PTFE)等非極性材料和聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯腈(PAN)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等極性材料。非極性膜大多被用于分離烴類有機物，如苯與環已烷、二甲苯異構體，甲苯與庚烷以及甲苯與醇類等，但選擇性一般較低。

(2)液膜

液膜分離技術是1965年由美國埃克森(Exssen)研究和工程公司的黎念之博士提出的一種新型膜分離技術。直到20世紀80年代中期，奧地利的J.Draxler等科學家采用液膜法從黏膠廢液中回收鋅獲得成功，液膜分離技術才進入了實用階段。液膜是一層很薄的液體膜。它能把兩個互溶的但組成不同的溶液隔開，并通過這層液膜的選擇性滲透作用實現物質的分離。根據形成液膜的材料不同，液膜可以是水性的，也可是溶劑型的。

液膜的特點是傳質推動力大，速率高，且試劑消耗量少，這對于傳統萃取工藝中試劑昂貴或處理能力大的場合具有重要的經濟意義。另外，液膜的選擇性好，往往只能對某種類型的離子或分子的分離具有選擇性，分離效果顯著。目前存在的最大缺點是強度低，破損率高，難以穩定操作，而且過程與設備復雜。

液膜分離技術應用領域如下。

①在生物化學中的應用

在生物化學中，為了防止酶受外界物質的干擾而常常需要將酶“固定化”。利用液膜封閉來固定酶比其他傳統的酶固定方法有如下的優點：容易制備；便于固定低分子量的和多酶的體系；在系統中加入輔助酶時，無需借助小分子載體吸附技術(小分子載體吸附往往會降低輔助酶的作用)。

②在醫學中的應用液膜在醫學上用途也很廣泛。如液膜人工肺、液膜人工肝、液膜人工腎以及液膜解毒、液膜緩釋藥物等。目前，液膜在青霉素及氨基酸的提純回收領域也較為活躍。

③在萃取分離方面的應用液膜分離技術可用于萃取處理含鉻、硝基化合物、含酚等的廢水。我國利用液膜處理含酚廢水的技術已經比較成熟。其他如石油、氣體分離、礦物浸出液的加工和稀有元素的分離等方面也有應用。

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