乳化液膜（精选6篇）
乳化液膜 篇1
在湿法磷酸生产中,蕴含着微量的稀土元素,这引起了许多研究者的注意[1,2]。在液膜分离技术中,乳化液膜技术较溶剂萃取应用更为广泛。本文以D2EHPA/TOPO为流动载体,LYF为表面活性剂,液体石蜡为膜增溶剂,煤油为稀释剂,盐酸为内水相,La(Ⅲ)的磷酸为外水相,制备了W/O/W的双重乳化液膜体系,重点研究了载体浓度,表面活性剂浓度等对萃取率和分配比的影响,推导出了乳化液膜法萃取La(Ⅲ)的工艺和传质机理。
1实验部分
1.1实验药品及仪器
实验药品:磺化聚丁二烯(LYF),实验室根据文献[3,4,5]自制和表征,磺化度5%,作为表面活性剂使用。二(2-乙基己基)磷酸酯(D2EHPA),含量w>93%,相对分子质量322.4,化学纯,上海莱雅士化工有限公司。TOPO, 含量w=90%,相对分子质量386.65,工业级,SIGMA-ALORICH生产,D2EHPA 和TOPO作为乳化液膜中的流动载体。液体石蜡,化学纯,为膜增溶剂。La2O3,高纯试剂;磷酸(w=85%)、盐酸(w=36%～38%)、草酸、氢氧化钠均为分析纯。煤油,工业级,市售。三溴偶氮胂,分析纯,中国华东师范大学化工厂。
实验仪器:多功能电动搅拌器 DW-2型,巩义争华仪器有限责任公司。测速仪,VICTOR6234P+型,深圳市胜利高电子科技有限公司。电子分析天平,ESJ120-4(0.0001),沈阳龙腾电子有限公司。电子天平,JJJ2000B,常熟市仪器分析厂。紫外可见分光光度计UV-1810,PC型,北京普析通用仪器责任有限公司。
1.2实验方法
按一定的比例将载体,表面活性剂,膜稳定剂和稀释剂加入250 mL 三口烧瓶中,低速搅拌混匀,加入内相试剂,在2000 r/min 下搅拌10 min,即可得到乳白色的W/O型乳液。按一定的水乳比,在250 r/min 下搅拌10 min 进行提取含150 mg/L La(Ⅲ)的磷酸实验,即可得到W/O/W的双重乳化液膜体系。在分液漏斗中静置分层,取下层水样按1.3分析方法分析。
1.3分析方法
依据国家标准GB/T 20975.24-2008 《稀土总含量的测定》,采用三溴偶氮胂分光光度法测定水相La(Ⅲ)浓度,由差减法求得油相La(Ⅲ)浓度。氢离子浓度采用酸碱滴定。
1.4表征方法
乳化液膜的分离效果可用萃取率(E)来表征:
undefined
式中,Ct为萃取后水相La(Ⅲ)质量浓度,mg/L;C0为外水相初始质量浓度,mg/L。
2结果与讨论
2.1载体质量分数的影响
图1是载体质量分数与萃取率的关系。图1-(a)中膜相含协萃剂TOPO 3%,表面活性剂磺化聚丁二烯LYF 6% ,膜稳定剂液体石蜡 2%,变化萃取剂 D2EHPA 质量分数2%～10%,其余为稀释剂煤油,内相盐酸浓度为5 mol/L,膜内比Roi(质量比)为1 ∶1。外水相为含150 mg/L La3+的15% P2O5 溶液,水乳比为(体积比)2 ∶1。图1-(b)中载体D2EHPA 固定为7%,变化TOPO质量分数1%～10%,其余的条件不变。图1表明萃取率均先随载体质量分数升高而增大,到一定数值后不变,载体组成为7% D2EHPA+3% TOPO 能取得较好的萃取效果。这是因为D2EHPA是酸性磷类载体,在PO键绑定La(Ⅲ)形成络合物后释放出OH中的氢,与内水相氢离子形成浓度差,提供传质所需要的推动力,所以需要较高的质量分数;而TOPO是较好的中性磷类螯合剂和协萃剂,通过PO键绑定到络合物中,并不释放氢,所以,需要的浓度较低。两者质量分数都不宜过高,过高的载体质量分数会与表面活性剂竞争吸附在膜表面,阻碍传质。所以选定7% D2EHPA+3% TOPO的载体配比。这和Liangshi Wang[1]、S.Radhika[2]等用溶剂萃取法研究的载体影响规律一致,但相比之下,乳化液膜萃取在较低的载体质量分数下就能实现较好的萃取。
2.2表面活性剂质量分数的影响
图2是不同质量分数的表面活性剂LYF对萃取率的影响。由图2可知,表面活性剂LYF质量分数小于6%,萃取率增大较快,6%以后,基本稳定。这是因为随表面活性剂质量分数的增加,液膜粘度也随着增大,液膜的渗透能力降低,导致了载体络合物在膜内不能扩散。也可以根据扩散系数[6]定义来分析undefined是萃取温度,μ是液膜粘度,r是扩散组分的半径),液膜粘度增大,膜厚度增大,扩散系数变小,传质速率减慢。其次出现这种结果的原因可能是,表面活性剂质量分数过高,在膜界面上占有空间就大,封闭了形成载体络合物的通道,增加了表面粘度,阻止了乳液液滴的流动,LYF是高分子表面活性剂,能从OSO3H基团中释放出氢,促进传质。因此,表面活性剂的适宜质量分数选为6%。
2.3内相盐酸浓度的影响
图3是不同内相盐酸浓度与萃取效率的关系。反萃步骤是发生在膜相与内相之间,随盐酸浓度增加,内外之间进行传质的推动力增加,传质速率加快。内相氢离子浓度过高,会造成膜相中表面活性剂活度减少,界面张力增大,膜破裂率增加,使膜不稳定。另外,高酸度的存在会使乳液液滴易破裂,内相试剂严重泄露,膜破裂,内外相的渗透压会导致增溶作用。但在本实验研究酸度范围内,还未出现使萃取率减小的酸度值。因此,本实验选择的适宜内相盐酸浓度为5 mol/L。此酸度能促进解络,释放出更多La(Ⅲ)。这个研究结果和李克安等[2]的研究内相试剂时的影响结果一致。
2.4水乳比的影响
图4是水乳比对萃取效率的影响。图4中所示实验结果是乳液和外水相溶液传质接触面积导致的,水乳比小,外水相能和乳液液滴充分的接触,加快传质,萃取率高。所以本实验选择水乳比为2 ∶1。
2.5机理研究
根据文献[8],我们很容易推导出外水相和膜相各组成与分配比的关系如方程(1)表示:
式中:D为平衡分配比,定义为D=(C0-Ct)/Ct;K为平衡常数;(HL)2=D2EHPA;p,q,r,s,t,n为待定系数,通过实验求得。
机理研究采用传统的斜率分析方法。图5～图9是方程(1) 中载体,表面活性剂,外水相性质等的浓度对数与分配比对数的线性拟合关系图。
从图5看出,有2 mol D2EHPA,和2 mol TOPO(质量分数在3%以前)与稀土La(Ⅲ)络合为配合物,协萃物中n(La3+) ∶n(D2EHPA)=1 ∶2,n(La3+) ∶n(TOPO)=1 ∶2,w(TOPO)在3%以后,n(La3+) ∶n(TOPO)=1 ∶0,这可能是空间位阻效应造成的。由于协萃剂的配位能力随金属离子半径的减小而减弱,而镧半径小,在过高浓度后,配位能力减弱。TOPO的相对分子质量较大,具有较大的空间效应。这是因为协萃分子进入萃合物内形成协萃物后,使整个分子的增水性进一步增大,分配比也随之增大,TOPO路易斯碱性较强,因而有较大的配位能力,这进一步证实了陈优敏[9]等人的研究工作:镧在其族上原子系数最小,相应的离子半径较大,离子势Z/r较大,导致其与配体之间的作用增强,配合物形成后,氢键消失,偶极矩增大,因而证明镧取代D2EHPA中OH上的氢,其余下基团络合到协萃物中。
图6表明,有2 mol表面活性剂LYF参与了萃取反应,但由于LYF是R-OSO3H型表面活性剂,故会释放出2个氢离子。但表面活性剂并不参与到协萃物中去,原因可解释为R-OSO3-具有吸附在膜界面的能力。
图7的现象可以用化学反应平衡原理来解释。H2PO4- 在外水相中的浓度增加,一方面使平衡朝着生成H3PO4 方向移动,磷酸总体浓度增加,势必导致总体分配比的降低,另一方面,H2PO4-快速的和La3+结合得到La(H2PO4)2+与载体一同络合到膜相中去,使萃取分配比有所增加。
图8直线斜率低于1,说明磷酸并没有在萃取反应中释放出氢离子,而是与载体一起络合到膜相中去了。这与Liangshi Wang[1]的研究结果不同。原因可能是溶剂萃取和乳化液膜萃取的本质的不同在于表面活性剂LYF的参与,使得在络合物生成后释放出2个氢离子。而载体也释放2个氢离子,与后图9中一共释放出的4个氢离子数据上很吻合。
图9说明,外水相溶液必须保持低酸度,才有较大的分配比。低氢离子浓度下,造成内外之间的较大的浓度差,促进外水相到内水相的质量传递。
根据图5～图9的分析结果:乳化液膜法的传质机理可以用图10来描述,可以认为,每一次萃取-反萃过程可能经历以下4步。
ⓐ 在外水相中磷酸是中强酸,其(Ka1=7.52×10-3)存在一级电离:
ⓑH2PO4-极易进攻La3+,由图7可知,有1mol H2PO4-与La3+结合:
ⓒ 外水相中La(H2PO4)2+,H3PO4 进攻吸附在膜界面上的表面活性剂分子LYF和载体分子D2EHPA,TOPO生成配合物,并释放出氢离子。这是萃取步骤。从图5,6,7,8,9可以判断萃取反应中各个物质参与的物质的量。
表面活性剂负分子返回到外水相与膜界面与外水相中氢离子结合,还原为LYF分子吸附在膜表面上。释放出的氢离子与H2PO4-生成H3PO4。
ⓓ 载体络合物与内相盐酸中氢离子反应,生成La3+富集于内相中,释放出载体还原到膜相,反萃反应如下:
H3PO4通过相分离,沉降到外水相。如此往复,膜相得到循环利用。
3结论
通过制备的含7% D2EHPA+3% TOPO配比的载体,6% LYF表面活性剂,5 mol/L HCl 内水相,水乳体积比=2 ∶1的乳化液膜体系有较好的萃取效果,提取率达94.21%以上。乳化液膜传质机理经历4步,其中第(4)-(5)为萃取-反萃机理,包含阳离子交换机理和络合机理。
参考文献
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电场对管内凝结液膜厚度的影响 篇2
由于世界上石油、天然气资源储量有限,能源短缺以及近年来出现的能源紧张,各国都在进行新能源的开发,积极开展余热回收及节能工作。为了提高换热器效率,节约原材料和减少能源消耗,强化传热技术广泛地应用于电力、化工、炼油、制冷、冶金、环保乃至航空、火箭和航天等部门[1,2]。在以水为冷却介质的冷凝换热设备中,制冷剂(如氟里昂)的蒸汽的凝结换热系数仅为水蒸气的1/10左右,为了使冷凝器两侧的传热热阻相匹配以提高冷凝器的性能,减小冷凝器的体积和重量,增强它的凝结换热就成为关键的问题[3,4]。电水动力学(Electrohydrodynamics简称EHD)强化换热是指在换热表面的流体中施加一电场,利用电场、流场和温度场之间的相互作用达到强化传热效果的一门新型传热强化技术[5,6]。由于电场强化换热机理的复杂性,目前尚未有成熟的理论[7,8,9]。本文以R123为工质,对圆柱形电极进行了电场强化管内凝结换热的试验研究,观察并计算了凝结液膜的减薄,以进一步揭示电场强化凝结换热的机理。
1 实验方法
实验装置如图1所示,它由工质凝结实验半圆管段,工质沸腾单元,制冷单元,高压电源,测量系统和控制系统等部分组成。工质在贮液罐中被热水加热沸腾,饱和汽体经连接管进入垂直凝结实验半圆管。实验中凝结实验半圆管入口处工质的温度(饱和压力)主要是靠调整工质沸腾单元中的电加热功率来控制。凝结实验半圆管的结构如图2所示,采用套管式换热器结构,内层为工质回路,外层为冷却水回路。内外层之间换热壁由两个光滑半圆管套在一起组成, 凝结管外表面轴向加工5个槽,布置5根热电偶,以测量壁温,如图3所示。凝结管内径26 mm,有效管长为800 mm,其轴心线上布置1根直径为5.5 mm的同轴圆柱不锈钢电极。凝结半圆管接地,与电极构成高压电回路,直流高压电源工作范围为0～50 kV。实验现象通过凝结半圆管前的玻璃视窗进行观察,玻璃视窗长860 mm,宽76 mm,厚10 mm。实验中,用热电堆、质量流量计分别测量冷却水流过凝结管时的温差和流量。用E型镍铬-康铜铠装热电偶测量凝结管壁温、工质饱和温度。用精密压力表测量工质饱和压力。热电堆、热电偶和流量计输出的电信号由计算机自动采样处理,由软件计算热通量、换热系数等参数。
实验条件,工质为R123,凝结管入口处工质饱和温度30℃,压力109 kPa,环境温度25℃,设凝结实验管外水套冷水入口温度23℃时为工况1,凝结实验管外水套冷水入口温度16℃时为工况2。
2 实验结果与分析
文献[10]在分析零电场的膜状凝结换热时,通过液膜导至壁面的热量等于由牛顿冷却公式算出的热量,得到了壁面凝结换热系数h与液膜厚度δ的关系
式中 λ——液膜的导热系数。
在电场作用下,今设he为壁面凝结换热系数,δde为当量液膜厚度,它表征了电场对液膜厚度的影响程度。
由式(2)得到
图4是电场作用下,凝结换热系数随电压的变化情况,图5是依据式(3),当量液膜厚度的计算结果。
1-放液阀;2-电加热器;3-工质贮液罐;4-热水罐;5-搅拌器;6-液体量杯A;7-液体量杯B;8-冷水管;9-冷凝管;10-压力表;11-电极;12-高压电源;13-流量计;14-冷凝器;15-压缩机;16-毛细管;17-蒸发器;18-水泵;19-恒温罐;20-计算机;21-控制系统
1,13-隔热材料;2-矩形法兰;3-垫圈;4-玻璃视窗;5-密封圈;6-基座;7-水套外管;8-冷却水;9-水套内管;10-热电偶布置槽;11-电极;12-冷凝管;14-螺栓
5 kV时换热系数同0 kV一样,即电场此时对凝结换热几乎无影响;5～15 kV时,虽然,试验没有观察到液膜的减薄,换热系数却有所增加,主要是因为,电场使汽液界面发生波动,换热得到了一定的强化,当量液膜厚度开始减小;15～20 kV时,试验观察到了液膜的减薄,其流动状态如图6所示,管壁上的凝结液体在沿着垂直向下的方向流动时,发生了径向喷溅,当量液膜厚度显著减小,换热系数显著增加,液膜厚度的减薄是电场强化凝结换热的主要原因。
3 结论
在本文的实验条件下,可以得到如下结果:
(1)电压小于5 kV时,电场对凝结换热没有影响,当量液膜厚度没有变化,电场强化凝结换热时,存在一个临界电压值。
(2)5～15 kV时,随着电压的升高,换热系数缓慢增加,当量液膜厚度缓慢减小。
(3)15～20 kV时,换热系数最大可以增加62%,当量液膜厚度最大可以减小38%,本文提出的当量液膜厚度,能够反映电场对凝结换热的影响。
参考文献
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液膜分离技术在医药化工中的应用 篇3
液膜一般是由膜溶剂、活性剂以及载体组成。液膜 (英文为liquid membrane) 是指由液体物质材料形成的膜, 液膜是由乳液微粒构成, 主要是悬浮在液体里的乳液微粒通过化学组合成一层薄的微粒层。液膜是由膜溶剂、载体、表面活性剂及稳定剂组成。液膜分离技术也称液膜萃取法, 与固体膜相比, 具有传递性强、利于萃取、成本低的优点, 通过液膜分离技术可以快速的实现液体的萃取与浓缩。
1.1、液膜的分类
液膜按照不同的标准可以分为不同的类型, 如按照膜相的不同可以分为油包水行与水包油型。液膜分类主要按其构型和操作方式的不同, 可分为乳状液膜和支撑液膜。其中, 前者是一种液滴直径小并接近乳化形状的液膜, 在实际的应用中比较广泛。后者是一种隔离型的液膜, 主要是通过将载体溶解溶液滴入惰性多孔膜微孔, 使其与其他的微粒产生分离。按传质机理的不同, 又可分为无载体传输和有载体传输两种。其中, 无载体传输是由膜溶剂和表面活性剂组成, 有载体传输则由膜溶剂、表面活性剂及加入一定量载体组成。目前, 研究应用比较广泛的是有载体传输液膜。
1.2、液膜分离技术的优点
液膜分离技术利用介质渗透性的差异性进行液体分离, 实现分离过程不需要将液体加热至沸腾状态才可进行分离, 更不需要使液体汽化, 因此它的优点有: (1) 效率高; (2) 降低成本; (3) 渗透性强; (4) 难实现难度大的物质分离; (5) 操作浓度的范围大; (6) 工艺简单, 方便操作, 成本低。
当今医药化工领域, 药物的提取通常采用传统方式, 如:吸附、沉淀、溶媒萃取、反胶团萃取、微生物发酵等, 工艺过程十分繁琐, 需要的时间比较长, 在提取的过程中要消耗大量的原料, 能耗较高, 产品回收率低。为此, 研究者们越来越重视改进药物的提取工艺, 随着这方面技术的不断发展, 膜技术在医药化工领域的应用日趋成熟。
二、液膜分离技术在医药化工中的应用
2.1、乳状液膜在提取青霉素中的应用
液膜渗透速度很快, 适合于分离和富集较不稳定的抗生素;推进了在抗生素分离和纯化中的应用。而且在抗生素提炼中的应用研究主要是青霉素的提取。
青霉素在以钠盐存在时呈稳定状态, 在传统提取工艺中, 是将酸添加到盐中使之变成游离酸的形式, 再用乙酸丁酯或乙酸戊脂萃取游离酸。此工艺不可避免的损失x青霉素, 且工艺复杂。用液膜法分离, 可以在青霉素p H值为5~7条件下进行, 这样避免了青霉素水解造成的损失。液膜分离具有浓缩与分离同时进行, 节约大量能源的特点。
2.2、液膜分离技术提取生物碱
液膜分离技术可以实现在常温的条件下将液体物质快速的分离, 且使用的设备装置都比较简单, 操作方法也简单易懂, 液膜分离技术的运用范围不仅可以是实现无机物的分离, 还能对有机物及生物制品实现分离。因此可以将液膜分离技术运用在生物碱的提取上。传统的生物碱提取技术需要运用较为复杂的设备、且工序较多, 操作起来不仅繁琐、耗费的成本也较大, 而且提取的萃取率也比较低。有学者通过研究发现, 利用液膜分离技术中的表面活性剂对生物碱进行提取, 不仅可以节约成本, 操作简便, 还能够提高萃取率。有学者分析萃取北豆根总碱的液膜分离技术方法, 使萃取率达到85%。此外, 还有学者通过对烟碱进行液膜分离技术进行萃取, 不仅找到了最佳的萃取方法, 还建立了相关的萃取函数公式。
2.3、液膜分离技术为血液充氧
在给学些供氧时, 必须将血液中的不是氧气的成分进行排除, 比如, 二氧化碳。这种排除主要是利用了碳氟化合物能够将二氧化碳以及氧进行溶解这一原理, 然后将溶解的二氧化碳作为液膜的组成材料。再将含有二氧化碳的反应剂或者是吸收剂和含氟化合物混合起来, 制成乳液, 将水溶液作为内相, 有机氟作为膜相, 用全氟表面活性剂作为催化剂。制成的乳液充氧, 同时要保证氧和有机氟化合物的膜相能够溶解在一起, 直到饱和为止。这时, 在血液中渗入了溶解在有机氟相中的氧, 当血液中的二氧化碳渗透膜相进入乳状内相中, 就会被吸收或者反应。
2.4、液膜分离技术在制备中药口服液中的应用
液膜分离技术也大量的运用在医药领域, 中成药中的口服液不仅使用方便、利于病人吸收, 还能够达到疗效好、剂量准确的效果, 一般而言, 老人与幼儿服用较好, 中药口服液的运用不仅节约成本, 还具有汤剂的效果, 因而发展迅速。
2.5、液膜分离技术在提取金属中的应用
传统的金属分离富集方法以火试金法、溶剂萃取法、吸附法、离子交换法、离子浮选等为主。在湿法冶金中, 溶剂萃取法是常用的方法, 但这种方法的缺点是成本较高。因而采用液膜法, 这种方法适合稀贵金属的分离和富集。美国埃克森公司最先将液膜分离技术用于铜的生产上, 十几年来, 国内外许多研究机构主要讲方向聚焦在利用液膜法回收稀土元素和贵金属上面, 并已经取得了很大的进展。沈阳师范学院化学系刘芙燕等采用液膜分析法提取金, 其首先制成一种油包水乳液, 将此乳液分散于含外水相中, 破乳后得到海绵态金。
三、结语
液膜分离技术是一种高效的、新型分离技术, 它具有传统分离技术没有的优点, 近年来已经引起了各个行业的关注, 并在很多行业都显现出了它极高的应用价值, 发展前景十分广阔。当然, 其自身的一些不足也限制了它的发展。比如, 膜清洗困难等。所以, 液膜分离技术要想有新的突破, 就应该认真分析其本质原因, 不管是材料还是技术的自我创新都应该着手尝试。同时, 技术研究人员也应坚持长久的这方面的发掘。
参考文献
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液膜分离技术在医药化工中的应用 篇4
现在, 在医药化工方面, 药物的制造大多使用以往的吸附、沉积、液-液萃取法、微生物发酵、液-液有机溶剂萃取等很多方式, 其操做程序非常复杂, 使用的时间很长, 制造程序中要使用很多原料, 消耗的能源高, 回收情况差, 所以, 改革药物的制造程序有着非常关键的作用, 也是研发工作者日益关注的问题, 伴随着液膜科技的发展, 液膜技术在医药化工方面有着巨大的作用, 文章就液膜解析措施在医药化工方面的使用以及前进展开了论述。
1 液膜
液膜大多是膜溶剂、活性剂和介质构成。液膜是由液体物料构成的膜, 大多是漂浮在液体内的乳液颗粒经过化学反应构成的一种比较薄的薄层液体。液膜是膜溶剂、介质、表面活性剂和稳定剂构成。液膜离析技术也都称为液膜分离法, 和固态液膜对比, 拥有传递性能强、方便分离、消费低等优点, 经过液膜萃取技术能够在最短时间内完成液体的分离以及浓缩。
1.1 液膜的分类
液膜根据不一样的规范能够划分成几种不同的种类, 例如, 根据膜相的不同能过划分为水包油型和油包水型。液膜种类重点根据其构造类型以及操做形式的不同, 能够划分为支撑和乳状液膜。这里, 支撑油膜是隔离样式的液膜, 关键是经过把媒介融解液滴到惰性多孔膜微孔, 能够和别的颗粒分开。乳状液膜液滴比较小同时贴近乳化状, 平时使用的比较多。根据媒介原理的不同, 又可以划分为无介质和有介质两类。这里, 无介质运输是由液膜溶剂以及活性剂构成, 有介质运输是膜溶剂、活性剂和掺入一定的介质构成。现在, 探索使用较为普遍的是有介质运输液膜。
1.2 液膜分离技术的优点
液膜分离技术使用载体渗透性的不同开展液体解析, 完成解析程序不用把液体溶液升温到达到沸点沸腾才能解析, 更不用使液体达到气化状态, 所以它的优势有:功效高;成本低;渗透能力强;易完成难度高的物质解析;操做浓度可大可小;操做技术简便, 开支少。
现在医药化工行业, 药物的制造一般使用以往的形式, 例如:吸附、沉积、液-液萃取法、微生物发酵、液-液有机溶剂萃取等很多方式, 其程序非常复杂, 使用的时间较长, 制造程序中要使用很多原料, 消耗的能源高, 回收情况差, 所以, 开发者日益关注改善药物的制造技术, 伴随着液膜技术的不断变化发展, 其在医药化工中得到了广泛的使用。
2 液膜分离技术在医药化工中的应用
2.1 乳状液膜在提取青霉素中的应用
液膜渗透速度很快, 适合于分离和富集较不稳定的抗生素;推进了在抗生素分离和纯化中的应用。而且在抗生素提炼中的应用研究主要是青霉素的提取。
青霉素在以钠盐存在时呈稳定状态, 在传统提取工艺中, 是将酸添加到盐中使之变成游离酸的形式, 再用乙酸丁酯或乙酸戊脂萃取游离酸。此工艺不可避免的损失x青霉素, 且工艺复杂。用液膜法分离, 可以在青霉素p H值为5~7条件下进行, 这样避免了青霉素水解造成的损失。液膜分离具有浓缩与分离同时进行, 节约大量能源的特点。
2.2 液膜分离技术提取生物碱
液膜分离技术能够在平常的温度上完成液体物质迅速分离的操做, 并且运用的设施装备都十分简单, 操做方式也很容易看明白, 液膜解析措施的使用范畴不光能够完成无机物的分离, 还可以对有机物和生物生产品进行分离。所以能够把液膜分离技术使用在生物碱的生产制造中。以往的生物碱制造措施要使用很繁琐的设施、并且工作步骤多, 操做起来很麻烦, 并且使用的成本高, 能够取得的萃取率也是十分的低。一些学者经过探索发展, 使用液膜分离技术中表面活性剂开展生物碱的制造, 能够在很大程度上减少了开支, 操做方便, 还可以获取较高的萃取率。一些学者分析萃取方式以及碱的液膜分离技术方案, 能够提升萃取率达到百分之八十五。还有, 很多学者经过对液膜分离技术进行分析研究, 除了能够获取最佳的萃取方式, 并能够创建有关的萃取函数式子。
2.3 液膜分离技术为血液充氧
在给学些供氧时, 必须将血液中的不是氧气的成分进行排除, 比如, 二氧化碳。这种排除主要是利用了碳氟化合物能够将二氧化碳以及氧进行溶解这一原理, 然后将溶解的二氧化碳作为液膜的组成材料。再将含有二氧化碳的反应剂或者是吸收剂和含氟化合物混合起来, 制成乳液, 将水溶液作为内相, 有机氟作为膜相, 用全氟表面活性剂作为催化剂。制成的乳液充氧, 同时要保证氧和有机氟化合物的膜相能够溶解在一起, 直到饱和为止。这时, 在血液中渗入了溶解在有机氟相中的氧, 当血液中的二氧化碳渗透膜相进入乳状内相中, 就会被吸收或者反应。
2.4 液膜分离技术在制备中药口服液中的应用
液膜分离技术也大量的运用在医药领域, 中成药中的口服液不仅使用方便、利于病人吸收, 还能够达到疗效好、剂量准确的效果, 一般而言, 老人与幼儿服用较好, 中药口服液的运用不仅节约成本, 还具有汤剂的效果, 因而发展迅速。
2.5 液膜分离技术在提取金属中的应用
传统的金属分离富集方法以火试金法、溶剂萃取法、吸附法、离子交换法、离子浮选等为主。在湿法冶金中, 溶剂萃取法是常用的方法, 但这种方法的缺点是成本较高。因而采用液膜法, 这种方法适合稀贵金属的分离和富集。美国埃克森公司最先将液膜分离技术用于铜的生产上, 十几年来, 国内外许多研究机构主要讲方向聚焦在利用液膜法回收稀土元素和贵金属上面, 并已经取得了很大的进展。沈阳师范学院化学系刘芙燕等采用液膜分析法提取金, 其首先制成一种油包水乳液, 将此乳液分散于含外水相中, 破乳后得到海绵态金。
3 结束语
液膜分离技术是一项高功效、新式的分离分析, 具备以往分离技术中所没有的长处, 最近几年已经慢慢的引起各个行业的重视, 同时在许多行业中都展现其高度的运用资本, 具有非常广阔的发展空间。当然, 其本身具有的一些缺陷也制约着。因此, 液膜分离技术要想取得新的发展, 就要仔细解析其自身性质, 无论是物料或者相关技术措施改革都要试着去实验一下。并且, 措施开发工作者也要全身心的长久开展这方面的研究。
摘要：详细讲述了液膜的构成, 液膜解析措施的原理以及特征, 以及液膜分离技术在医药化工中的使用情况及其重要意义, 同时对其发展展开详细论述。
关键词：液膜分离,原理,医药化工,应用
参考文献
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[2]贺李.液膜分离技术在医药化工中的应用研究[J].现代工业经济和信息化, 2012 (16) .
[3]朱自强, 双水相萃取在研究抗生素制备中的应用进展[J].国外医药, 1997, 18 (1) :28.
乳化液膜 篇5
一、制膜聚合物
由于聚合物膜的热稳定性、力学性能和透过性能等常可通过适当方法进行调控, 故大多数的膜接触器都采用了聚合物膜。对于疏水性膜材料而言, 一个重要的参数就是聚合物的表面能, 固体聚合物的表面能越高, 越容易发生润湿。在新型膜接触器中, 所用的疏水膜通常由三种聚合物材料制成, 即聚四氟乙烯 (PT-FE) 、聚丙烯 (PP) 和聚偏氟乙烯 (PVDF) 。
二、提高聚合物膜疏水性的途径
1. 降低膜材料的表面自由能
表面自由能越低, 固体表面的疏水性越强, 因此, 改变膜材料品种或掺入、涂覆低表面能物质可以提高膜表面的疏水性。
Kwok-Shun Cheng等采用低表面能氟树脂四氟乙烯-六氟丙烯共聚物, 用热致相分离法制备了疏水性中空纤维膜。Li等在多孔PP中空纤维膜的外表面涂上不同孔径的多孔等离子含氟硅树脂, 进行膜蒸馏脱盐过程研究, 由于膜材料的表面能降低, 并在底层和盐水之间加了一层隔膜, 因而防止了膜孔润湿、膜孔结垢和收缩等不利情况的发生。Gugliuzza首先以相转化法制备出PVDF微孔膜, 然后经低表面能含氟共聚物处理, 得到了水接触角大于130°的高度疏水膜。
2. 调控膜表面微观粗糙结构
Cassie的空气垫模型认为接触面由两部分组成, 一部分是液滴与固体表面突起直接接触, 另一部分是与空气垫接触, 提高空气垫部分所占的比例, 将会增强固体表面的疏水性能。因此, 要使低表面能膜材料达到更高的疏水能力, 必须增加其表面的粗糙度。
(1) 改进的非溶剂致相分离法
Gugliuzza指出, 浸入凝胶相转化法制备PVDF膜过程中, 存在两种分相机制的竞争, 其中由S-L分相为控制机制形成的球形晶粒堆积结构对提高表面的疏水性十分有益。Peng等通过改变凝胶浴组成得到下表面接触角大于140°的高度疏水PVDF微孔膜, 随着凝固浴中DMAc的增加, 水接触角逐渐增大。这是由于凝固浴中溶剂含量越高, 铸膜液中溶剂与非溶剂水的传质交换速率越慢, 而S-L分相在动力学上恰是一个慢过程, 因此, S-L分相占据优势。
(2) 双凝固浴法
为了促进S-L分相, Chunyin Kuo等以N-甲基吡咯烷酮为溶剂制得PVDF铸膜液, 将液态膜先浸入“软”凝固浴中, 再浸入“硬”凝胶浴中制得高度疏水的PVDF膜。李倩等以TEP和DMAc的混合溶剂溶解PVDF, 并以TEP-DMAc-H2O混合物为第1凝固浴, 以水为第2凝固浴制得了水接触角达136°的高度疏水PVDF膜, 且机械性能良好。
(3) 溶剂覆膜法
林汉阳等首先用DMAc与PG (一种对PVDF有一定溶胀作用的小分子化合物) 的混合溶剂, 先制备PVDF浓度较高的基膜, 再在基膜上涂覆低浓度PVDF溶液, 然后迅速放入水中凝固, 制得的复合PVDF膜的表面接触角高达155°, 成为超疏水膜。
(4) 粗糙基底辅助相转化法
借鉴模板法超疏水表面的制备思想, 王志英等提出采用粗糙基底辅助相转化法制备用于气液膜接触器的高度疏水性PVDF微孔膜, 使用具有一定微米级粗糙度的基底制膜, 得到的PVDF膜具有与粗糙基底互补的微米级结构, 同时在铸膜液中加入非溶剂添加剂辛醇调节铸膜液性质, 结合适当的制膜条件, 采用非溶剂致相转化制得膜底面具有微-纳复合阶层结构的高度疏水PVDF膜, 水接触角达140°, 并具有良好的机械强度。
三、小结和展望
上述不少研究中提到扩散致相分离法制得高度疏水PVDF膜, 在高疏水性PVDF制膜工艺中, 改进铸膜液配比, 优化膜表面微观结构与内部结构, 实现高疏水性和高机械强度的统一是上述扩散致相分离法制膜的研究重点。
膜的使用寿命也是膜接触过程必须考虑的重要问题, 因此, 所研制的膜应具备较强的抗污染能力, 故针对不同膜接触过程的膜污染形成机理、高疏水性表面结构的形成机理、表面润湿性与膜污染的关系等都是需要研究解决的问题。
由于膜接触过程的多样性和复杂性, 故应提高对各具体过程和不同处理对象, 研制满足不同膜接触过程的适当膜结构, 提高膜的透过通量和分离性能, 并对膜组件形式和过程操作参数等进行综合系统的研究。
参考文献
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[2]李倩, 许振良, 俞丽芸等.TEP-DMAc混合溶剂对PVDF膜性能的影响[J].功能高分子学报.2009, (01) :82-87.
[3]韩华, 彭跃莲, 刘晓娟.聚偏氟乙烯杂化微孔膜的疏水性研究[J].膜科学与技术.2009, (04) :57-63.
[4]林汉阳, 武春瑞, 吕晓龙.聚偏氟乙烯膜的超疏水改性研究[J].膜科学与技术.2010, (02) :39-44.
乳化液膜 篇6
随着经济的不断发展和科技的不断进步,一些新兴的技术被广泛运用于各行各业中,液膜分离技术就是一项新技术,在医药化工行业得到了越来越广泛的应用。
1 有关液膜分离技术
1.1 液膜的组成
通常情况下,液膜是由膜溶剂、活性剂以及载体组成的。其中,活性剂是指溶解在溶剂表面的活性剂,这种组成液膜的活性剂一旦离开溶剂的表面就不能够成为液膜组成成分中的活性剂;而组成液膜中的膜溶剂则是液膜中的主体部分,它对于液膜的组成体系有一定的影响作用。在实际应用中,煤油是可以用作液膜的膜溶剂进行应用。液膜中表面活性剂是非常重要的,通过表面活性剂可以将表面张力降低,进而维持巨大的传质界面,表面活性剂新能和液膜的稳定性之间有密切的关系,在使用中,可以通过加入一些辅助剂来实现液膜稳定性特征。液膜的主要组成部分之一载体,它在液膜中能够帮助液膜实现对于物质传输的快速、高效以及选择功能。对于液膜来讲,组成液膜载体的合理性对于液膜进行物质传输的功能以及速度有着重要的影响和作用。
1.2 液膜的分类
对液膜的分类主要是按照液膜的制作方式以及结构类型进行划分的,主要有支撑液膜以及乳状液膜两种。支撑液膜是由惰性多孔膜微孔中浸入了载体溶解溶液而形成的,也就是通常所说的隔离型液膜;而乳状液膜则是一种液滴直径小到接近乳化形状的液膜,它在实际中的应用相对较为广泛和普遍。
1.3 液膜分离技术的优点
液膜分离技术同时具有溶剂萃取和膜渗透这两项技术的特点,它和溶剂萃取法相似。液膜分离技术的优点有:第一,由于在液膜法中提取和解吸是共同同时完成的,因此在很大程度上提高了分离的效率;第二,节约了对试剂的消耗,节约了总成本;第三,乳化液膜的表面积很大,渗透性高;第四,可以实现普通方法无法完成的物理和化学性质相似的碳氢化合物的分离;第五,工艺简单,操起起来方便,而且成本不高;第六,可以操作浓度的范围大。
2 液膜分离技术在医药化工中的应用
2.1 用液膜分离技术萃取分离柠檬酸
目前国内外都是采用传统的钙盐法来萃取柠檬酸,这种萃取方法工艺流程长,需要耗费大量的化工原料,产品收益率低,还有石膏废渣产生,给环境造成了严重的污染。Boey S.C等人采用三元胺作为萃取剂,用正庚烷作为稀释剂,用碳酸钠作为反萃剂,用Paranox100表面活性剂作为乳化稳定剂对柠檬酸进行萃取。Basu R等人使支撑膜中遇到的膜寿命和稳定性问题在一定程度上得到了解决。
2.2 液膜分离技术在提取抗生素中的应用
通常抗生素都是在液体中存在的,因此可以在发酵溶液中提取。传统的对青霉素的提取方法是利用醋酸戊酯或者是醋酸丁酯溶剂进行提取。使用传统的青霉素提取方法进行青霉素额提取应用在实际应用中有很大不便利性,不仅在进行青霉素提取的过程中需要较多的溶剂消耗,并且在提取操作中对于溶剂的浪费也非常地严重。比如,在实际应用中,沈力人等就进行了使用特殊煤油溶液作为有机膜相、使用碳酸钠水当做液膜的膜内相的乳化液膜研究在实际中进行应用,使用这种乳化液膜进行青霉素的模拟萃取应用,并根据实际模拟萃取过程对于液膜的萃取工艺以及条件进行研究总结。
2.3 利用液膜分离技术提取生物碱
传统的生物碱提取方法存在很多不足之处,比如操作繁琐、生产过程复杂、原料消耗多、能耗高以及产品回收率低等,目前已经有很多研究者采用液膜法提取生物碱。比如,在实际研究以及应用中,就有人使用表面活性剂进行碱的提取,并在提取碱过程中对于影响因素等条件进行分析考察,最终找到了萃取北豆根总碱的最有效的方法和所需的条件,萃取率高达85%。在此基础上,还有人根据表面活性剂提取碱的原理过程使用特殊液膜体系进行烟碱的萃取研究,并在提取研究过程中对于萃取研究过程的主要影响因素进行分析,最终由分析中得出了烟碱分离最佳方法,通过在高压静电场对该液膜体系进行破乳,建立了函数关系式。
2.4 用液膜分离技术脱除人体内毒素
液膜分离技术在医药化工中又一应用主要体现在液膜分离技术对于药物中毒病人体内毒素的提取排除应用中。在急救治疗中所用的液膜是分散在水中的和水不相溶的乳状液,碳氢化合物作为膜溶剂,在内相中有起到除去和捕找作用的水溶液。
2.5 利用液膜分离技术为血液充氧
在进行血液供氧时,在给血液提供氧的同时,必须将血液中的不是氧气的成分,比如二氧化碳进行排除,整个排除过程主要是利用了碳氟化合物能够将二氧化碳以及氧进行溶解的原理,并将溶解的二氧化碳作为液膜的组成材料。将含有二氧化碳的反应剂或者是吸收剂和含氟化合物混合在一起,制成乳液,将水溶液作为内相,将有机氟作为膜相,利用全氟表面活性剂作为催化剂。给制成的乳化液充氧,同时要保证氧和有机氟化合物的膜相能溶解在一起,直到饱和为止。这时在血液中渗入了溶解在有机氟相中的氧,当血液中的二氧化碳渗透膜相进入乳状内相中,就会被吸收或者是反应。
3 结语
和传统的技术相比,液膜分离技术具有很多优点,在近乎三十年的发展中受到了各个行业的关注,在很多行业都显示除了很高的应用价值,具有传统方法所没有的优点,因此发展前景极为广阔。这就需要研究部门做好相关的研究,以便于该技术的优点能在最大的限度发挥出来,要不断探索新液膜材料,研究出将液膜分离技术和其它技术相结合的方法,进而更好地为生产和生活提供服务。
摘要：液膜分离技术是一种新兴的技术,是利用混合物各种成分渗透性能的差异来实现分离、浓缩或是提纯的。文章主要阐述了液膜分离技术的特点和原理,并分析了液膜分离技术在医药化工领域中的应用,最终提出了未来对液膜技术的研究重点以及应用方法。
关键词：液膜分离技术,医药化工,应用
参考文献
[1]李剑,崔巍,刘静.液膜分离技术及在医药化工中的应用[J].山东化工,2007(7).
[2]甄卫军,林浩.液膜技术在化学化工分离中的应用研究进展[J].新疆大学学报(自然科学版),2001(3).
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[4]聂菲,李宗孝.液膜技术在医药化工中的应用[J].当代化工,2004(2).