戴咸本 金錫滿 (浙江海正化工股份有限公司,浙江 臺州市,318000)
液膜一般是由膜溶劑、活性劑以及載體組成。液膜(英文為liquid membrane)是指由液體物質(zhì)材料形成的膜,液膜是由乳液微粒構(gòu)成,主要是懸浮在液體里的乳液微粒通過化學組合成一層薄的微粒層。液膜是由膜溶劑、載體、表面活性劑及穩(wěn)定劑組成。液膜分離技術(shù)也稱液膜萃取法,與固體膜相比,具有傳遞性強、利于萃取、成本低的優(yōu)點,通過液膜分離技術(shù)可以快速的實現(xiàn)液體的萃取與濃縮。
液膜按照不同的標準可以分為不同的類型,如按照膜相的不同可以分為油包水行與水包油型。液膜分類主要按其構(gòu)型和操作方式的不同,可分為乳狀液膜和支撐液膜。其中,前者是一種液滴直徑小并接近乳化形狀的液膜,在實際的應(yīng)用中比較廣泛。后者是一種隔離型的液膜,主要是通過將載體溶解溶液滴入惰性多孔膜微孔,使其與其他的微粒產(chǎn)生分離。按傳質(zhì)機理的不同,又可分為無載體傳輸和有載體傳輸兩種。其中,無載體傳輸是由膜溶劑和表面活性劑組成,有載體傳輸則由膜溶劑、表面活性劑及加入一定量載體組成。目前,研究應(yīng)用比較廣泛的是有載體傳輸液膜。
液膜分離技術(shù)利用介質(zhì)滲透性的差異性進行液體分離,實現(xiàn)分離過程不需要將液體加熱至沸騰狀態(tài)才可進行分離,更不需要使液體汽化,因此它的優(yōu)點有:(1)效率高;(2)降低成本;(3)滲透性強;(4)難實現(xiàn)難度大的物質(zhì)分離;(5)操作濃度的范圍大;(6)工藝簡單,方便操作,成本低。
當今醫(yī)藥化工領(lǐng)域,藥物的提取通常采用傳統(tǒng)方式,如:吸附、沉淀、溶媒萃取、反膠團萃取、微生物發(fā)酵等,工藝過程十分繁瑣,需要的時間比較長,在提取的過程中要消耗大量的原料,能耗較高,產(chǎn)品回收率低。為此,研究者們越來越重視改進藥物的提取工藝,隨著這方面技術(shù)的不斷發(fā)展,膜技術(shù)在醫(yī)藥化工領(lǐng)域的應(yīng)用日趨成熟。
液膜滲透速度很快,適合于分離和富集較不穩(wěn)定的抗生素;推進了在抗生素分離和純化中的應(yīng)用。而且在抗生素提煉中的應(yīng)用研究主要是青霉素的提取。
青霉素在以鈉鹽存在時呈穩(wěn)定狀態(tài),在傳統(tǒng)提取工藝中,是將酸添加到鹽中使之變成游離酸的形式,再用乙酸丁酯或乙酸戊脂萃取游離酸。此工藝不可避免的損失x青霉素,且工藝復雜。用液膜法分離,可以在青霉素pH值為5~7條件下進行,這樣避免了青霉素水解造成的損失。液膜分離具有濃縮與分離同時進行,節(jié)約大量能源的特點。
液膜分離技術(shù)可以實現(xiàn)在常溫的條件下將液體物質(zhì)快速的分離,且使用的設(shè)備裝置都比較簡單,操作方法也簡單易懂,液膜分離技術(shù)的運用范圍不僅可以是實現(xiàn)無機物的分離,還能對有機物及生物制品實現(xiàn)分離。因此可以將液膜分離技術(shù)運用在生物堿的提取上。傳統(tǒng)的生物堿提取技術(shù)需要運用較為復雜的設(shè)備、且工序較多,操作起來不僅繁瑣、耗費的成本也較大,而且提取的萃取率也比較低。有學者通過研究發(fā)現(xiàn),利用液膜分離技術(shù)中的表面活性劑對生物堿進行提取,不僅可以節(jié)約成本,操作簡便,還能夠提高萃取率。有學者分析萃取北豆根總堿的液膜分離技術(shù)方法,使萃取率達到85%。此外,還有學者通過對煙堿進行液膜分離技術(shù)進行萃取,不僅找到了最佳的萃取方法,還建立了相關(guān)的萃取函數(shù)公式。
在給學些供氧時,必須將血液中的不是氧氣的成分進行排除,比如,二氧化碳。這種排除主要是利用了碳氟化合物能夠?qū)⒍趸家约把踹M行溶解這一原理,然后將溶解的二氧化碳作為液膜的組成材料。再將含有二氧化碳的反應(yīng)劑或者是吸收劑和含氟化合物混合起來,制成乳液,將水溶液作為內(nèi)相,有機氟作為膜相,用全氟表面活性劑作為催化劑。制成的乳液充氧,同時要保證氧和有機氟化合物的膜相能夠溶解在一起,直到飽和為止。這時,在血液中滲入了溶解在有機氟相中的氧,當血液中的二氧化碳滲透膜相進入乳狀內(nèi)相中,就會被吸收或者反應(yīng)。
液膜分離技術(shù)也大量的運用在醫(yī)藥領(lǐng)域,中成藥中的口服液不僅使用方便、利于病人吸收,還能夠達到療效好、劑量準確的效果,一般而言,老人與幼兒服用較好,中藥口服液的運用不僅節(jié)約成本,還具有湯劑的效果,因而發(fā)展迅速。
傳統(tǒng)的金屬分離富集方法以火試金法、溶劑萃取法、吸附法、離子交換法、離子浮選等為主。在濕法冶金中,溶劑萃取法是常用的方法,但這種方法的缺點是成本較高。因而采用液膜法,這種方法適合稀貴金屬的分離和富集。美國??松咀钕葘⒁耗し蛛x技術(shù)用于銅的生產(chǎn)上,十幾年來,國內(nèi)外許多研究機構(gòu)主要講方向聚焦在利用液膜法回收稀土元素和貴金屬上面,并已經(jīng)取得了很大的進展。沈陽師范學院化學系劉芙燕等采用液膜分析法提取金,其首先制成一種油包水乳液,將此乳液分散于含外水相中,破乳后得到海綿態(tài)金。
液膜分離技術(shù)是一種高效的、新型分離技術(shù),它具有傳統(tǒng)分離技術(shù)沒有的優(yōu)點,近年來已經(jīng)引起了各個行業(yè)的關(guān)注,并在很多行業(yè)都顯現(xiàn)出了它極高的應(yīng)用價值,發(fā)展前景十分廣闊。當然,其自身的一些不足也限制了它的發(fā)展。比如,膜清洗困難等。所以,液膜分離技術(shù)要想有新的突破,就應(yīng)該認真分析其本質(zhì)原因,不管是材料還是技術(shù)的自我創(chuàng)新都應(yīng)該著手嘗試。同時,技術(shù)研究人員也應(yīng)堅持長久的這方面的發(fā)掘。
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