一种双液膜耦合的分离方法技术

本发明专利技术公开了一种双液膜耦合的分离方法。所述双液膜体系由反萃液1(W

【技术实现步骤摘要】
一种双液膜耦合的分离方法
本专利技术属于化工分离
，尤其涉及一种双液膜耦合的分离方法。
技术介绍
液膜是一种高效的三相分离技术（专利申请号：US3410794）。液膜技术集萃取与反萃取于一体，同时兼具膜分离的动力学效应，具有传质速率快、萃取剂用量少、富集能力强等诸多优点。因此，有望替代传统萃取技术。液膜体系是由液膜相、原料液和反萃液三相组成。其中，液膜相将原料液和反萃液两者分隔开来，同时又是两者之间的传质媒介。液膜属于动力学分离过程。在液膜分离混合溶质时，由于液膜相中的萃取剂的选择性萃取能力，不同溶质组分之间的跨膜渗透速率存在差异，以实现不同溶质组分的分离。比如，原料液中含溶质A和溶质B，溶质A的跨膜渗透速率大，短时间内经液膜迁移至反萃液中；而溶质B的跨膜渗透速率小，短时间内主要滞留在原料液中，迁移量较少；从而实现两者的分离。但是，进一步延长液膜分离时间，跨膜渗透速率慢的溶质B也会经液膜迁移至反萃液中。易知，此后时间越长，分离效果越差。并且，当组分之间性质相近时，各组分之间的跨膜渗透速率差异较小，分离效果较差。此外，当溶质组分种类较多时，传统液膜很难同时实现多种溶质组分之间的高效分离。实际分离过程中，废水或矿物浸出液中常含两种或多种金属离子，且很多金属离子之间的物化性质差异较小。因此，常常需要采用多级萃取等传统技术实现两种或多种金属离子之间的完全分离。然而，多级萃取过程萃取剂用量较多、萃取设备投资较大、存在很多复杂的过程控制因素。液膜技术虽自身存在稳定差等问题，但分离过程具有比传统萃取更高效、更经济等优点。液膜技术如能用于金属离子的分离过程，可提高分离速率、降低萃取剂消耗、减少设备投资和提高富集能力。但是，现有液膜仍很难同时实现多种金属离子的高效分离，而单靠高选择性萃取剂的开发难度很大。因此，亟待从基本原理开发，研究新型改进液膜方法来提高液膜的选择性分离能力。有研究报道，通过双膜耦合过程可提高混合气体组份之间的分离效果(谷和平,庄震万,时钧.连续式双膜分离塔研究[J].化工学报,1991(02):140-146;元啸亮.双膜耦合分离器的研究及应用[D].大连理工大学,2012；陈博.双膜组件强化CO2混合气分离的研究[D].大连理工大学,2016；肖武,高培,姜晓滨,阮雪华,吴雪梅,李祥村,贺高红.双膜组件及耦合工艺的研究与应用进展[J].化工进展,2019,38(01):136-144.)。双膜耦合气体分离过程，主要依靠膜A对溶质A优先渗透，同时利用膜B对溶质B优先渗透。从而，避免了单膜渗透时间一长，渗透慢的溶质B也会渗透膜A这一缺点。因此，双膜耦合后溶质A和溶质B的分离效果大大提高。此外，与金属离子混合物类似，手性分离过程中的左旋对映体和右旋对映体的分离也是一个典型的分离难题。双膜耦合技术也有潜力提高手性分离效果。
技术实现思路
针对现有液膜技术中的缺陷和不足，受上述气体双膜耦合思路启发。本专利技术提供了一种双液膜耦合的分离方法（见图1）。该双液膜技术可同时实现溶质A通过液膜相1(O1)向反萃液1(W1)迁移、溶质B通过液膜相2(O2)向反萃液2(W2)迁移的高选择性分离。从而，提高传统液膜的选择性分离能力，实现溶质组分之间的高效分离；并解决多组分溶质之间的同时分离问题。有望应用于金属离子的分离及手性拆分等分离领域。具体的技术方案如下。本专利技术提供了一种双液膜耦合的分离方法，其特征在于：该双液膜体系是由反萃液1(W1)、液膜相1(O1)、原料液(W3)、液膜相2(O2)和反萃液2(W2)五相依次接触(W1/O1/W3/O2/W2)组成（见图1）；原料液(W3)中溶质A与溶质B相比，更多地被液膜相1(O1)萃取，并被反萃液1(W1)反萃取；原料液(W3)中溶质B与溶质A相比，更多地被液膜相2(O2)萃取，并被反萃液2(W2)反萃取，实现溶质A和溶质B的分离。所述液膜相1(O1)分别与所述反萃液1(W1)和所述原料液(W3)不互溶，所述液膜相2(O2)分别与所述反萃液2(W2)和所述原料液(W3)不互溶。所述液膜相1(O1)或所述液膜相2(O2)以乳状液膜、支撑液膜或大块液膜形式进行操作。所述原料液(W3)为含所述溶质A和所述溶质B的溶液，或为含所述溶质A、所述溶质B和共存杂质金属离子的溶液。所述液膜相1(O1)含优先萃取所述溶质A的萃取剂1；所述液膜相2(O2)含优先萃取所述溶质B的萃取剂2。所述原料液(W3)为含溶质A镉离子(Cd2+)和溶质B锌离子(Zn2+)的水溶液；所述液膜相1(O1)为含萃取剂1三辛胺(TOA)的正庚烷溶液；所述反萃液1(W1)为含反萃剂乙酸铵的水溶液；所述液膜相2(O2)为含萃取剂2二(2-乙基己基)磷酸酯(P204)的正庚烷溶液；所述反萃液2(W2)为含反萃剂硝酸的水溶液。所述原料液(W3)为含溶质A左旋对映体和溶质B右旋对映体的溶液，或为含外消旋混合物的溶液；所述液膜相1(O1)为含优先萃取左旋对映体的萃取剂1溶液；所述反萃液1(W1)为含反萃剂1的溶液；所述液膜相2(O2)为含优先萃取右旋对映体的萃取剂2的溶液；所述反萃液2(W2)为含反萃剂2的溶液。本专利技术的积极有益效果在于：本专利技术提供的双液膜体系可同时选择性地萃取溶质A和溶质B，分离效果得以提高。并且，如果其他杂质溶质均不被液膜相1(O1)和液膜相2(O2)相萃取，而被滞留在原料液中，则还可同时实现溶质A、溶质B和其他杂质溶质的高效分离。有望应用于金属离子的分离及手性拆分等分离领域。附图说明图1是本专利技术所述双液膜体系(W1/O1/W3/O2/W2)的示意图。其中，液膜可形成乳状液膜、支撑液膜或大块液膜等形式；支撑液膜可由中空纤维多孔膜或平板多孔膜等作为支撑基膜，并通过在膜的微孔内浸润填充液膜溶液而形成。图2是本专利技术实施例1以中空纤维多孔膜为支撑膜的双液膜耦合膜组件的示意图。图3是本专利技术实施例2以平板多孔膜为支撑膜的反萃相分散双液膜耦合分离原理示意图。图4是本专利技术实施例2中的原料液(W3)的Cd2+和Zn2+收率随时间变化实验结果。图5是本专利技术实施例2中的反萃液1(W1)的Cd2+和Zn2+收率随时间变化实验结果。图6是本专利技术实施例2中的反萃液2(W2)的Cd2+和Zn2+收率随时间变化实验结果。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步阐述，但并不局限于所描述的内容。附图某些部件会有省略、放大或缩小，对于本领域技术人员来说是可以理解的。任何人在本专利技术的启示下，不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或类似的技术方案，均落在本专利技术的保护范围之内。实施例1：中空纤维多孔膜为支撑膜的双液膜耦合膜组件及使用方法。实施例1为实现双液膜耦合操作的一种膜组件及使用方法。该膜组件结构由反萃液1(W1)的进出口、反萃液2(W2)的进出口、原料液(W3)进出口、支撑液膜相1(O1)的中空纤维多孔膜、支撑液膜相2(O2)的中空纤维多孔膜及外壳组成。详细结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双液膜耦合的分离方法，其特征在于：该双液膜体系是由反萃液1(W

【技术特征摘要】
1.一种双液膜耦合的分离方法，其特征在于：该双液膜体系是由反萃液1(W1)、液膜相1(O1)、原料液(W3)、液膜相2(O2)和反萃液2(W2)五相依次接触(W1/O1/W3/O2/W2)组成；原料液(W3)中溶质A与溶质B相比，更多地被液膜相1(O1)萃取，并被反萃液1(W1)反萃取；原料液(W3)中溶质B与溶质A相比，更多地被液膜相2(O2)萃取，并被反萃液2(W2)反萃取，实现溶质A和溶质B的分离。


2.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述液膜相1(O1)分别与所述反萃液1(W1)和所述原料液(W3)不互溶，所述液膜相2(O2)分别与所述反萃液2(W2)和所述原料液(W3)不互溶。


3.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述液膜相1(O1)或所述液膜相2(O2)以乳状液膜、支撑液膜或大块液膜形式进行操作。


4.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述原料液(W3)为含所述溶质A和所述溶质B的溶液，或为含所述溶质A、所述溶质B和...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾乐林，易琴，刘潜，周媛，唐课文，
申请(专利权)人：湖南理工学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43