第十一章液膜萃取技术2

第十一章液膜萃取技术膜的定义及类型膜（Membrane)目前还没有一个精确、完整的定义。一种最通用的广义定义是：膜是两相之间的一个不连续区间。因而膜可为气相、液相、固相，或是它们的组合。定义中的区间用以区别通常的相界面。简单地说，膜是分隔开两种流体的一个薄的阻挡层。也就是说，膜是指分隔两相界面，并以特定的形式限制和传递各种化学物质。它可以是均相的或非均相的；对称性的或非对称性的；固体的或液体的；中性的或荷电性的。膜分离技术已被国际上公认为20世纪末至21世纪中期最有发展前途、甚至会导致一次工业革命的重大生产技术，所以可称为前沿技术，是世界各国研究的热点。如果将20世纪50年代初视为现代高分子膜分离技术研究的起点，截止现在，其发展致可分为三个阶段：50年代为奠定基础阶段；60年代和70年代为发展阶段；80年代至今为发展深化阶段液膜萃取技术液膜萃取技术结合了固体膜分离法和溶剂萃取法的特点,是一种新型的膜分离方法。美籍华人LiNN于1968年提出了乳状液膜分离法以来,各个国家均做了大量研究工作。液膜萃取就是利用液膜的选择透过性,使料液中的某些组分透过液膜进入接受液,然后将三者各自分开,从而实现料液组分的分离。液膜萃取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。分为三类：以扁平膜为基础的支撑液膜（SLME）、微孔膜液液萃取（MMLLE）和中空纤维膜为基础的液相微萃取（HFLPME)扁平膜通常扁平膜的材料为疏水的多孔聚四氟乙烯膜用作浸膜的有机溶剂:必须具备不溶于水、难挥发、粘度小等条件较常用的有机溶剂有:正十一烷、正己醚、三辛基磷酸酯，或这些溶剂中另包含某些添加剂。SLME

SLME的结构实际上是由两层水相中间夹一有机液膜相形成的“三明治”式三相萃取体系，待萃取液由泵输送进入待萃取液通道，待萃取物(呈中性分子状态)被萃取入有机液膜相，然后穿过液膜，并扩散进入萃取液，待萃取物在萃取液中被转换为离子态而不能返回液膜相。保持萃取液静止而待萃液流动，即可使待萃取物被萃取富集，然后用适当的仪器进行检测。

SLME的核心是固定在膜孔中的有机溶剂，该液膜形成一选择性屏障，待萃取物选择性地从一个溶液进入另一溶液。支撑液膜（SLM)支撑液膜示意图

由于将液膜含浸在多孔支撑体上，可以承受较大的压力，且具有更高的选择性，因而，它可以承担合成聚合物膜所不能胜任的分离要求。

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。膜厚为20～500μm，微孔直径为0.02～1μm。1、待萃液2、待萃液通道3、萃取液4、萃取液通道（萃取液静止）5、扁平膜MMLLE

MMLLE的萃取装置与SLME相同，所用膜材料也相同,不同的是萃取液是与固定在多孔憎水性膜(如聚四氟乙烯膜)膜孔中的有机溶剂相同的溶液，它由“三明治”式改为两相萃取系统：水相-有机相，有机相由膜孔中和萃取液中的相同有机溶剂组成，疏水膜将水相与有机相隔开。

待萃取物(呈中性分子状态)被萃取入含有机溶剂的液膜相，然后穿过液膜，并扩散进入含相同有机溶剂的萃取液通道。待萃液流速快而萃取液流速慢或静止，从而达到萃取富集的目的。1、待萃液（流动）2、萃余液3、萃取液（静止或流动）4、有机膜

MMLLE原理与传统的液-液萃取相同，不同的是前者在两相之间有一层膜，不会如后者那样易发生乳化现象，且整个过程在流动系统中进行，使得MMLLE更易于实现自动化并可与分析仪器在线联用。MMLLE中因萃取液是有机溶剂，所以适合与气相色谱和正相液相色谱联用。

HFLPME以中空纤维膜为基础的HFLPME在萃取原理上与SLME和MMLLE相同，实际上是它们的进一步发展并简单化、微型化的结果。

HFLPME分为三相体系和两相体系，在萃取原理上分别与SLME和MMLLE相同，其典型装置图有两种。1、萃取液注入口2、萃取液出口3、待萃取液4、搅拌磁子5、中空纤维膜1、10µLGC进样器2、待萃取液3、中空纤维膜4、萃取液5、搅拌磁子三相HFLPME所用萃取液一般为水相，故萃取后用反相液相色谱、毛细管电泳检测，这与SLME相似；两相HFLPME萃取液为有机溶剂，可用气相色谱和正相液相色谱测定，这同MMLLE类似。

与SLME和MMLLE不同的是HFLPME所用萃取液更少，在1~25µL之间，且不能与检测仪器自动在线联用，但中空纤维膜因是一次性使用，不会引起交叉污染，装置结构更简单易获得，成本也较低。不像SLME和MMLLE的萃取是在一流动系统中进行，HFLPME装置中的萃取液和待萃液是静止的，所以为了加快萃取速度而搅拌或振动溶液。

应用液膜萃取技术作为一种环境样品前处理技术主要应用于各种水体中污染物的测定。SLME主要应用于极性化合物如有机酸(酚，羧酸)、有机碱(胺及其衍生物)、三嗪类