第七章 新分离方法.ppt

1、7 新分离方法,7.1 泡末吸附分离技术 7.2 液膜分离技术 7.3 固膜分离技术 7.4 耦和技术 7.5 分离过程的选择,7.1 泡沫吸附分离技术,基本概念 泡沫分离技术就是根据表面吸附原理，籍鼓泡使溶液内的表面活性物质聚集在气液界面(气泡表面)，上浮至溶液主体上方形成泡沫层，将泡沫层与液相主体分开，就可达到浓缩表面活性物质和净化液相主体的目的。 被浓缩在泡沫层的物质可以是表面活性物质，也可以是与表面活性物质具有亲和能力的其他物质，如金属阳离子、阴离子、蛋白质、酶、染料、矿物粒子、溶液悬浮物质等。 泡沫分离技术常用于肥皂泡沫去污渍、矿物浮选、原子能工业、化学工业、废水处理等领域。,7.1

2、.1 泡末吸附技术的分类,7.1.2 泡末分离基本原理,1. 泡末的形成,7.1.2 泡末分离基本原理,2. 泡末的结构,三泡结构,两泡结构,四泡结构,7.1.3 泡末分离流程,1. 非泡末分离流程,溶剂消去法流程,7.1.3 泡末分离流程,2. 间歇泡末分离流程,7.1.3 泡末分离流程,3. 连续泡末分离流程提馏式,7.1.3 泡末分离流程,3. 连续泡末分离流程精馏式,7.1.3 泡末分离流程,3. 连续泡末分离流程全馏式,7.1.4 泡末分离的优点与局限,1. 泡末分离的优点 能在很低浓度下有效地除去表面活性剂（ppm级）。 在加入表面活性剂后，可同样有效地除去很低浓度的可捕集物。 全

3、塔充满稳定泡末时，可用回流方式增加单塔分离能力。 设备简单，操作方便，能耗低。,7.1.4 泡末分离的优点与局限,2. 泡末分离的局限 溶液中表面活性剂浓度高于临界胶束浓度时，泡末稳定，但分离效率会降低。 在临界胶束浓度以下能维持稳定泡末的表面活性剂种类较少。 分离出的泡末中夹带的表面活性剂难以返回利用。 系统中的返混会严重影响分离效率，使泡末分离的设计计算比较困难。,7.2 液膜分离技术,基本概念 液膜分离技术就是以液膜为分离介质、以浓差为推动力的液-液萃取与反萃过程结合为一体的分离过程。 起分离作用的液膜通常为添加了表面活性剂的溶剂相，液膜两边的被萃相和反萃相通常都是可互溶相。 液膜分离技

4、术常用于湿法冶金工业、石油与化学工业、生化工业、制药工业、环境保护等领域。,7.2.1 液膜的结构与分类,1. 液膜的定义及组成 液膜是一层很薄的液体，它阻隔在两个可互溶但组成不同的液相之间，一个液相中的待分离组分通过液膜的渗透作用传递到另一个液相中，从而实现分离的目的。 液膜通常由溶剂（水或有机溶剂）、表面活性剂和添加剂组成。溶剂是构成液膜的基体；表面活性剂亲水亲油基团在溶剂中的定向排列是成膜的关键；添加剂的主要作用是确保膜的强度和提高膜的渗透性。,7.2.1 液膜的结构与分类,2. 液膜的分类 （1）乳化膜 先将膜相与内相制作成油包水(W/O)的乳化液，再将乳化液投入到外相中，形成W/O/

5、W双乳化液。 这样，中间的有机相层就成为分隔两水相的液膜。,7.2.1 液膜的结构与分类,（2）支撑膜 支撑架选择多微孔(微米级)亲油性材料，先配制好膜相，将支撑架放入膜相中浸润，使各微孔中充满成膜液而形成液膜。 将浸润后的支撑架置于容器中，在两侧分别加入浓相和稀相，就形成了支撑液膜萃取体系。,7.2.2 液膜分离机理,1. 选择性渗透 在液膜设计时，根据被分离组分的性质，选择能溶解它的溶剂成膜，其余组分则不能溶解于膜相，从而达到分离的目的。,7.2.2 液膜分离机理,2. 滴内化学反应 在内相中包含能与外相被分离组分反应的物质，当被分离物质进入内相后立即被反应掉。这样就保持内相中被分离组分含

6、量始终很低，维持较高的传质推动力。,7.2.2 液膜分离机理,3. 膜相化学反应 在膜相中包含能与外相被分离组分反应的物质，内相中包含更强的反应物质。这样膜相生成的产物在内相中再被反应，同时还原出膜相中原来的反应物，从而实现连续的反应传质过程。,7.2.2 液膜分离机理,4. 膜相吸附 在膜相中包含能吸附外相被分离组分的物质，外相中的被分离组分被吸附在膜相的外表层。 吸附完成后，分离出包裹内相的乳化层，破乳后，所吸附的物质就转移到内相溶液中实现分离。,7.2.3 液膜分离操作过程,7.3 固膜分离技术,基本概念 固膜分离技术简称为膜分离技术，就是以固体膜为分离介质、借助膜两侧的能量差(如压力差

7、、浓度差、电位差等)为推动力，将待分离组分从流体主题中分离出来的过程。 起分离作用的固体膜可以是有机膜、无机膜、生物膜或复合膜，分离对象可以是液体或气体。 固膜分离技术广泛用于石油、化工、生化、制药、食品、环保等领域。,7.3.1 膜分离技术的分类,7.3.1 膜分离技术的分类,7.3.2 膜分离的基本工作原理,1. 反渗透,7.3.2 膜分离的基本工作原理,2. 超过滤,渗透型膜分离原理图,过滤型膜分离原理图,7.3.3 膜的特性和构件,1. 膜的特性指标 （1）高渗透流率 衡量膜处理能力的重要指标。 （2）明显的截留率 衡量膜分离能力的重要指标。 （3）稳定性和耐用性 衡量膜质量的重要指标

8、。 （4）抗堵性 衡量膜适应性的重要指标。,7.3.3 膜的特性和构件,2. 膜的结构 （1）对称性膜 膜层内部结构均匀一致。 （2）非对称性膜 膜层内部具有层次性结构，各层的孔径和空隙率不相同。,7.3.3 膜的特性和构件,3. 膜构件 （1）板框式,7.3.3 膜的特性和构件,3. 膜构件 （2）管式,7.3.3 膜的特性和构件,3. 膜构件 （3）螺旋板式,7.3.3 膜的特性和构件,3. 膜构件 （4）中空纤维式,7.3.4 膜的分离流程,1. 多级海水淡化流程反渗透膜分离,7.3.4 膜的分离流程,2. 膜分离的完全级联流程,7.3.5 电渗析简介,1. 电渗析使用的膜 电渗析使用的分离膜为离子交换膜。离子交换膜分阴离子交换膜和阳离子交换膜，两种膜通常需配套使用。,7.3.5 电渗析简介,2. 电渗析工艺过程,1-料液 2-阴极 3-阳极 4-阴极废水 5-阳极废水 6-稀产品水 7-浓产品水 A-阴极膜 C-阳极膜,7.4 耦合分离技术,基本概念 耦合分离技术是针对一些难分离体系采取的一类组合