膜滲析—介紹一種新的化工單元操作

馬虹

（銀川能源學院，寧夏銀川 750000）

膜滲析—介紹一種新的化工單元操作

馬虹

（銀川能源學院，寧夏銀川 750000）

基于我國化學工業的快速發展，膜滲析技術的應用已經引起人們的重視。分析膜滲析化工單元操作，能夠幫助相關工作人員更好地了解膜操作情況，并針對膜滲析操作中存在的問題，采取相應的解決措施。因此，本文著重分析了膜滲析化工單元操作，希望能夠給相關工作人員提供一定的參考與幫助。

膜滲析；化工單元；分離

20世紀70年代，膜滲析發展成一種新的化工單元操作。大量的研究數據表明，通過分析膜滲析化工單元操作，能夠有效減少資源的浪費，保證企業的經濟效益。鑒于此，本文主要研究膜滲析，從而促進膜滲析技術得到更好的利用。

1 膜滲析化工單元操作概述

1.1 膜滲析

膜滲析屬于一種新型的化工單元操作，屬于分離過程，因此，又常被人們稱為薄膜分離。根據相關研究表明，其分離過程主要分為三類：（1）平衡分離過程，屬于物理分離，常見的有蒸餾、萃取等，該分離過程中，能夠分離兩組不相溶的物質，并保證分離的平衡性；（2）機械分離，由于該過程屬于機械操作，主要包括過濾、離心等，其應用范圍較小，能夠有效分離兩種固體混合物；（3）速率分離過程，被分離物質經過同一薄膜后，由于滲透效率的不同而發生的分離。由于膜滲析技術具有安全穩定、操作簡單等特點，已被人們廣泛應用到各個領域中。

1.2 膜滲析化工單元操作的基本情況

研究表明，膜滲析化工單元操作的基本情況比較簡單，主要利用沒有孔洞的薄膜，混合物為固體聚合物或者液體聚合物，在薄膜一側放入分離的混合物，由于薄膜具有一定的選擇性，使得混合物中各種組分的滲透速度不同[1]。在滲透過程中，混合物中直徑較小的組成成分會快速滲透到薄膜的另一端，保證混合物得到更好的分離。在這個過程中，混合物中直徑較大的粒子會直接隔離。另外，在分離混合物的過程中，需要嚴格控制分離溫度，如果溫度過高，會嚴重影響混合物的分離速度，降低粒子的通過濾，從而降低試驗結果的準確性。

隨著科學技術的迅猛發展，膜滲析化工單元操作技術也在不斷改進。在膜滲析化工單元操作單元中，應用最多的為“溶解擴散”原理，該理論將膜稱為“無孔的柵欄”，而膜滲析則屬于一種過濾程序。混合物在分離的過程中，會融入膜中，并在膜中不斷擴散，經過一定的時間之后，物質會逐漸滲透到膜的另一側，從而達到分離的目的。由于該過程屬于一種動力學過程，混合物中的各項物質滲透速度不同，直徑較大的物質會直接被分離出來，能夠保證混合物的處理質量，保證膜滲析技術得到更好的應用，減輕工作人員的工作負擔，保證其工作質量[2]。

2 膜滲析分離

2.1 固體薄膜分離

采用固體薄膜分離技術，能夠保證混合物得到更好的分離，從而有效保證工作質量，提高其工作效率。通常情況下，用作固體薄膜分離的材料主要有聚乙烯、聚丙烯與聚氯乙烯等，這些薄膜具有良好的選擇性，能夠有效分離混合物中的大分子物質，保證分離效果。為了進一步提高膜滲析質量，工作人員需要選擇合理的滲透膜，保證滲透膜的選擇滲透性。

例如，采用乙基纖維素薄膜作為滲透膜，為了保證滲透效果，要嚴格控制該滲透膜的厚度，一般情況下，該膜的厚度為0.051mm，能夠有效分離空氣中的氧和氮，分離系數為3.5。在實際操作的過程中，工作人員需要采用高級操作，并嚴格控制薄膜的面積，保證滲透壓力[3]。通過將乙基纖維素薄膜作為滲透膜，能夠有效保證滲透結果的準確性，減少資源的浪費。同時，為了有效保證物質得到更好的分離，工作人員需要嚴格控制反應溫度，提高滲透膜的活性，進一步提高結果的準確性。

乙基纖維素薄膜作為滲透膜，滲析完畢后，工作人員需要做好相應的清理工作，從而有效保證乙基纖維素薄膜的選擇性，保證滲透質量。在實驗過程中，如果膜滲透性過低，會嚴重影響乙基纖維素薄膜的選擇性。因此，工作人員應不斷學習與改進，采用先進的聚合物薄膜，不斷提高其滲透能力與選擇性。

大量研究數據表明，影響薄膜的因素主要有薄膜的幾何條件與其內部結構，其中，薄膜的幾何條件具有非常重要的作用，分析薄膜幾何條件，能夠幫助相關工作人員更好地了解薄膜的滲透性[4]。薄膜的滲透性與薄膜厚度成反比，因此，在實際工作中，盡可能選擇較薄的滲透膜。另外，薄膜的微細結構也比較重要，其微細結構會嚴重影響其滲透性，由于聚合物中存在大量的孔隙，當聚合物與滲透膜接觸時，如果滲透膜的微細結構較大，會嚴重影響聚合物的分離效果。因此，為了保證滲透結果的準確性，工作人員需要選擇微細結構較小的滲透膜。

2.2 液體薄膜分離

由于液體薄膜具有一定的擴散性，其擴散性能比聚合物的擴散性能要大，能夠有效溶解氣體，因此，液體薄膜比固體薄膜的應用更加廣泛。另外，液體薄膜具有良好的選擇性，在實驗過程中，利用相關載體，能夠有效提高薄膜的選擇透過性，保證混合物得到更好的分離。在實際工作的過程中，需要認真分析混合物內部的分子性質，采用質量較好的液體薄膜，從而保證混合物的分離質量[5]。

例如，可以采用促進遷移的方式，采用濃度較高的HCO3/CO32-水溶液薄膜，能夠有效分離聚合物中的CO2。在這個過程中，可以采用硅橡膠固體膜作為滲透膜，并嚴格控制分離系數，有效保證分離效果。目前，常用的液體成膜法有兩種，分別是有支持體的液體膜與多孔纖維素液體膜。其中，有支持體的液體膜主要是指利用凝膠制成滲透膜，利用凝膠制成滲透膜，能夠有效保證滲透膜的強度，并不斷提高其滲透選擇性，保證混合物中的物質得到更好的分離。

利用凝膠制成液體膜的具體操作流程為：（1）選擇質量較高的凝膠，從根本上保證液體膜的質量；（2）將溶液澆筑在多孔墊片上，進一步提高滲透膜的孔隙率；（3）嚴格控制薄膜兩端的壓力差，如果薄膜兩端的壓力差過大，會嚴重影響滲透膜的選擇性，從而降低結果的準確性。對于多孔纖維素膜，可以利用其滲透性，嚴格控制其滲透面積，從根本上保證薄膜的滲透性[6]。

利用液體滲透膜除酚的過程如下：（1）將膜溶液與濃度為0.6%的NaOH溶液混合，并在該溶液中加入1%表面活性劑，制成包水型乳液；（2）將包水型乳液加入到廢水中，包水型乳液在水中會形成大量的小液滴，而每一個液滴中包含NaOH溶液；（3）將廢水放入相應的容器中，廢水中的酚很快就會溶入膜中，保證廢水中的酚得到更好的去除。為了有效保證結果的準確性，需要嚴格控制廢水量與薄膜厚度。

2.3 液體薄膜中的遷移機制

液膜分離具有高效、穩定等特點，能夠有效保證分離結果。利用分析液體薄膜中的遷移原理，能夠有效提高液體薄膜的滲透性。在實驗的過程中，工作人員也可以適當添加水溶膜等載體，有效保證聚合物的滲透速度，提高其遷移速度。根據遷移速度的不同，主要分為促進遷移與活性遷移兩種。其中，促進遷移主要指的是載體能夠在薄膜兩面移動，由于滲透物與載體之間具有一定的可逆性，在一定程度上提高了薄膜的滲透速度。通過在薄膜中添加載體，能夠有效保證載體的遷移速度，當滲透物中的物質到達薄膜的另一側后，載體就完成了相應的遷移，直接返回到原來一側。

活性遷移屬于一種逆向遷移，在眾多載體中，大環多醚的應用比較廣泛，由于該類載體具有良好的選擇性，能夠與遷移物質構成絡合物，有效保證分離質量。在這個過程中，需要將分離物質與溶液混合在一起，形成一種混合溶液，溶液中的離子與大環多醚進行有效結合，形成絡合物，該絡合離子會直接穿過薄膜，從而有效保證分離效果[7]。當聚合物中的物質分離完畢后，大環多醚載體會自動回到薄膜的另一側，實現重復利用。在實際工作當中，需要結合液體薄膜的應用情況，選擇合理的液體薄膜，從根本上保證膜滲析技術得到更好的應用。由于我國膜滲析技術發展比較緩慢，相關工作人員需要不斷學習先進技術，不斷提高自身的專業技能。

3 結語

通過分析膜滲析化工單元操作，能夠保證膜滲析技術得到更好的應用，減少資源的浪費。將膜滲析技術應用到鈾同位素分離中，能夠有效保證同位素的分離質量。但是，相關工作人員在實際工作中，依然會遇到很多問題，這就要求工作人員在原有基礎上，不斷改進與創新，提高自身的專業素養，從而保證我國社會經濟更加穩定快速地發展。

[1]雷美康,彭芳,葛小紅,等.膜滲析與離子色譜聯用技術測定蜂王漿中的葡萄糖、果糖和蔗糖[J].食品科學,2013,34(16):231-233.

[2]史俊,劉祥,李謙定.一種石油磺酸鹽組分分析的簡便方法:膜滲析——質量法[J].石油工業技術監督,2000,16(3):23-25.

[3]林倫民,黃玉秀.膜滲析法提高胱氨酸生產收率的探討[J].精細化工,1999,16(6):47-49.

[4]黃曉東.天然氣薄膜滲析脫酸工藝[J].中國海上油氣(工程),1994(4):57-61,5-17.

[5]仲氫.晨光化工研究院研制出D型滲析膜和CGS-1D型膜滲析器[J].水處理技術,1984(1):59.

[6]梁光興.膜滲析——介紹一種新的化工單元操作[J].沈陽化工,1982(1):18-24.

[7]李瑩瑩.離子交換膜滲析和電滲析技術[J].中國醫藥工業雜志,1971(1):20-22.

Membrane Dialysis——Introduction of a new Unit Operation in Chemical Engineering

Ma Hong
(Yinchuan Energy Institute,Ningxia Yinchuan 750000)

With the rapid development of China's economy,the application of membrane technology has attracted people's attention.Analysis the membrane chemical unit operation can help the staff to better understand the membrane operating situation and take corresponding measures aiming at the existing problems in the operation of dialysis.Therefore,this paper mainly analyzes the membrane chemical unit operation that hoping to give the relevant staff to provide reference and help.

Membrane dialysis;Chemical unit;Separation

X781 文獻標志碼：A

2096-0387（2017）06-00109-03

馬虹（1984—），女，寧夏人，回族，本科，助教，研究方向：應用化學。