□ 張 歡

一、液膜概念

液膜分離技術是20世紀出現(xiàn)的一種最新型膜分離技術。“液膜”是乳狀液滴分散在另一個水相或油相中后聚集成的平均直徑為l毫米的集合體，因為膜會具有滲透現(xiàn)象，能夠起到分離一種或另一類物質的作用。

液膜處理法從過程上來說與直接溶劑萃取過程極為相似，但液膜處理法是將萃取與反萃取這兩步驟合為一步進行。除此之外，液膜處理法相比生物膜法來說，其具有生物膜法所具有的驚人的分離及濃縮功能，二者在傳質機理上具有相似之處。在處理傳遞效率上來講，液膜處理法能有效促進傳遞，大幅度提高處理過程中的傳遞效率，能最大程度地促進溶液的傳遞，在某些情況下甚至可以使對象從低濃度向高濃度傳遞。在液膜萃取分離過程中能大大節(jié)省藥品的消耗量?；趯W者們對液膜處理法深入研究，了解液膜法所具有的特性及優(yōu)勢，鑒于其所具有的工業(yè)化前景，在環(huán)境污染物處理、醫(yī)藥分析應用、石油行業(yè)、冶金行業(yè)等顯現(xiàn)出較高的應用價值，并在一些行業(yè)得到應用。

二、液膜分離提取工藝

液膜從形式上可劃分為乳狀液膜和支撐液膜。乳狀液膜是近年發(fā)展起來的新的分離方法，具有實用性強，選擇性高、通量大等優(yōu)點。工藝由于制成的乳狀液膜具有相對較薄的膜厚度，所以在接觸反應過程中會提供較大的反應面積;液膜處理法能有效促進傳遞，大幅度提高處理過程中的傳遞效率，能最大程度促進溶液的傳遞，在某些情況下甚至可以使對象從低濃度向高濃度傳遞;與生物膜相比，乳狀液膜具有生物膜所具有的分離及濃縮功能;在處理過程中膜相可以反復利用，大大減少了成本;具有較好的選擇性等。支撐液膜與乳狀液膜相比較，其最主要的區(qū)別是在支撐液膜中膜相組成均勻混合物吸附在支撐體的空孔中，空孔直徑較小，具有毛細管力，而液膜就是借助這個作用力緊緊吸附在支撐體中，由于中空的結構使得其接觸表面積增大，同時在作為固定基體的支撐體上，為液膜提供了承載力，增加了支撐液膜的抗壓能力，同時支撐液膜比較簡單，更容易實現(xiàn)工業(yè)化。從以上的優(yōu)點來說，支撐液膜在分離當中表現(xiàn)出來一定的研究價值及意義，值得對其穩(wěn)定性結構進行探討。

三、乳狀液膜技術

乳狀液膜從其組成體系上來說，包括內相液、外水相及膜相三個部分。先利用表面活性劑分子中不同部分分別對于油水兩相進行親和，使得分子的這兩個基團排列在油水兩相的相界面之間，連接兩種互不相溶的液相的相界面，形成乳狀液膜主體結構。膜相主要包括膜溶劑、表面活性劑、載體、膜助劑，其中膜溶劑占膜相比例較大，為膜相的基本組成成分，在膜相中還需要加入表面活性劑、載體、膜助劑，表面活性劑為油相，主要增加膜相的粘度，載體主要是促進液膜的傳遞，膜助劑主要是使液膜保持相對高的穩(wěn)定性。內相液主要是用來吸收將處理物質，一般選取氫氧化鈉較多。

乳狀液膜從實際結構上來看，可以分為兩類，一類是油包水包油型，另一類是水包油包水型。乳狀液膜在廢水處理和提取金屬元素的時候，需要采用油包水包油型乳狀液膜。膜相是由多種物質經過制乳得到，其主要在內部空間包裹著內水相，為待分離物質提供一個可回收的結構。

油包水包油類型的乳化液膜，是個像球型的液珠，此型乳化液膜是把用利用表面活性劑的連接作用，將內水相被包圍在乳狀液膜(油相)中，形成油包水型乳狀液。把這種乳狀液分散在待分離溶液中，即形成了水包油包水型乳狀液。內水相由乳狀液膜中的膜相將外水相隔離開來。外水相中待分離的物質就是在這層乳狀液膜的作用下轉移到內水相溶液中，實現(xiàn)待分離物質的濃縮，然后通過等待使待處理液和乳狀液膜分離開來，分離出來的乳狀液膜在一定作用下破乳最終達到待分離物質回收分離的效果。乳狀液膜的粒徑通常為0．1～0．5毫米，液膜厚度僅僅10微米左右，這導致物質在膜內的轉移速度很快。

在水包油包水型乳化液膜系統(tǒng)中，液膜由三部分組成，形成一個不溶于水的多元化體。有機溶劑具有很大的粘度，保持成膜所需的有效強度，表面活性劑起乳化的作用，是影響液膜穩(wěn)定性非常重要的因素，一般占比為1% ～3%;流動載體的效果是選擇性攜帶準備分離的溶質或離子進行變化，起到幫助和加速傳輸效果的作用。

一般情況，制備乳狀液膜的過程是，在將表面活性劑、載體、膜助劑加入膜溶劑中混合均勻，隨后加入內相液，將膜相與內相液在制乳機的高速攪拌下或者通過超聲波處理得到乳狀液膜，將其分散到外水相上，整體構成了乳狀液膜體系。在應用過程中，等分離處理的物質從外水相通過膜相在濃度梯度的推動下進入內相液中，在整個過程完成后，乳狀液膜一般采用高壓靜電、超聲波、機械攪拌等方式進行破乳，將膜相進行回收，可以循環(huán)利用，而內相液通過其他方法可以回收具有高濃度的待分離物質。

四、乳狀液膜分離技術的應用

(一)乳狀液膜技術回收處理含金屬廢液。

1．液膜法從工業(yè)廢水中回收重金屬或是處理有毒物質。

可以利用液膜從廢水中提取有害物質2-氯酚:使用HCI水溶液-煤油-Span80乳狀液膜從工業(yè)廢水中提取苯胺，苯胺是工業(yè)上或是工業(yè)廢水中存在的一種致癌物。其沸點較低，工業(yè)廢水中濃度低，使用傳統(tǒng)模式的分離手段，如蒸餾等，能耗高;而用液膜法分離，具有能耗低、提取速率高的特點，提取效率可達99．5%。

2．液膜提取稀土金屬?？梢酝ㄟ^無污染快速液膜法分離稀土成分釓、鋱和鏑，效果較好，提取率均大于90%。通過PMBP為載體，研究液體石蠟-煤油-Span80-HCL水溶液液膜體系提取鈧，重復使用率可達95．5%，克服了目前工業(yè)上普遍采用化學沉淀-溶劑萃取-離子交換的綜合工藝提取鈧，重復使用率低、產品純度不高的難題。

3．濕法煉鋅系統(tǒng)的酸浸液中分離回收鎵?？梢岳?%LMS-2(表面活性劑)+5%TRPO(乳酸三烷基氧化磷)+91%磺化煤油，內水相作為10%K4［Fe(CN)6］溶液;Rew=1:5(有機相和內水相之比);Roi=2:1(乳狀液和外水相之比)。在此條件下Ga3+遷移率最高可達到98．5%，富集倍數(shù)約為1，000倍，同時具備較好的選擇靈活性。

4．含鋅廢液的處理。學者們對含鋅廢水通過乳狀液膜法處理進行了大量了研究，并且已在工業(yè)上得到應用。邵剛通過液膜法對含鋅廢水進行處理，處理后廢水可達標排放，同時指出其中關鍵技術是對pH進行控制，廢水中pH為3時，處理效果較好。

5．利用乳狀液膜技術處理含Cr6+廢液。鎘在電鍍、電器、汽車等行業(yè)都得到廣泛的應用。黃炳輝等對某工業(yè)廢水進行處理，其工業(yè)廢水中初始含鎘濃度為100 mg/L，通過建立以表面活性劑Span-80-載體P204-內水相鹽酸的液膜體系，經過該體系的處理，工業(yè)廢水中含鎘濃度降到0．1 mg/L以下。黃平瑜等人建立流動載體TRPO-內水相NaOH液膜體系，使鍍鎘廢水中產生的氰和鎘同時達到排放標準。

可以通過4%的T152(雙丁二酰亞胺)為表面活性劑，5%的TBP(磷酸三丁酯)為流動載體，膜溶劑和膜穩(wěn)定劑做為磺化煤油和液體石蠟，4%的NaOH作為內水相，外水相的pH控制到1．1為最好。同時滿足條件下Cr6+的萃取率可達到99．5%以上。

(二)乳狀液膜技術處理有機工業(yè)廢水。有機工業(yè)廢水特點是毒性大，污染嚴重，治理難度大，同時處理成本很高，液膜法具有效率高、價格低、操作簡單、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢，但液膜法在有機工業(yè)廢水處理中受到好評。許多專家通過采用2%LMA-1作為表面活性劑，煤油溶液作為膜相，2mol/L硫酸溶液作為內水相，在通過兩次萃取分離后，染化廢水中氨和苯胺類物質的分離效率可達98%以上。汪叢等人建立了以表面活性劑Span-80-載體磷酸三丁酯-內相液NaOH為液膜體系，在最佳條件下，其除酚率可達到96%以上。張建斌等人通過對液膜法處理氨基苯酚的過程作了研究，其除酚率可達到75%以上。

(三)液膜提取無機離子。許多專家采用Cyanex272-Span80-甲苯乳狀液膜系統(tǒng)研究鉛的遷移現(xiàn)象，明確鉛的遷移適宜環(huán)境。在該實驗體系條件下，Pb2+的遷移率在15min中內達99．4%。同時用2-乙基己基磷酸脂-Span80-甲苯乳狀液膜體系研發(fā)了Mn2+的遷移分離，通過最佳的遷移條件下，Mn2+可在5min內遷移完成。較高地體現(xiàn)了液膜分離技術的快速、高效之特點。

(四)液膜在處理含銅廢水方面的應用。劉利民對含銅廢水用乳狀液膜法處理，找到了硫酸、煤油、特效銅萃取劑N9O2、表面活性劑Me組成的較為理想的液膜體系，其萃取率可達到95%以上。張瑞華等人對含銅廢水進行處理，建立了以表面活性劑Span-80-載體P201-膜溶劑煤油-硫酸為體系的乳狀液膜法，分離效率高達95%以上。

各行業(yè)已經將乳狀液膜進行應用并取得了一定效果，同時凸顯了分離效率高，分離速度快，能耗低的優(yōu)越性。針對采用乳狀液膜體系來進行分離和回收，不僅時間短，同時還能解決由于光、熱、氧等多種現(xiàn)象引起的降解。

目前，此種技術已經在貴金屬提取、工業(yè)污水處理、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境污染物處理、醫(yī)藥分析應用、石油行業(yè)、冶金行業(yè)等顯現(xiàn)出較高的應用價值，并在一些行業(yè)得到應用。隨著各領域對液膜技術的不斷拓展和使用，此技術必定會有巨大的價值和廣闊的應用前景。

［1］林春梅，林曼珊，張小鳳，劉素燕，張磊．新型油包水乳化劑A-7在化妝品中的應用［J］．廣州化工，2008，3

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