膜渗析—介绍一种新的化工单元操作

马虹

（银川能源学院，宁夏银川 750000）

膜渗析—介绍一种新的化工单元操作

马虹

（银川能源学院，宁夏银川 750000）

基于我国化学工业的快速发展，膜渗析技术的应用已经引起人们的重视。分析膜渗析化工单元操作，能够帮助相关工作人员更好地了解膜操作情况，并针对膜渗析操作中存在的问题，采取相应的解决措施。因此，本文着重分析了膜渗析化工单元操作，希望能够给相关工作人员提供一定的参考与帮助。

膜渗析；化工单元；分离

20世纪70年代，膜渗析发展成一种新的化工单元操作。大量的研究数据表明，通过分析膜渗析化工单元操作，能够有效减少资源的浪费，保证企业的经济效益。鉴于此，本文主要研究膜渗析，从而促进膜渗析技术得到更好的利用。

1 膜渗析化工单元操作概述

1.1 膜渗析

膜渗析属于一种新型的化工单元操作，属于分离过程，因此，又常被人们称为薄膜分离。根据相关研究表明，其分离过程主要分为三类：（1）平衡分离过程，属于物理分离，常见的有蒸馏、萃取等，该分离过程中，能够分离两组不相溶的物质，并保证分离的平衡性；（2）机械分离，由于该过程属于机械操作，主要包括过滤、离心等，其应用范围较小，能够有效分离两种固体混合物；（3）速率分离过程，被分离物质经过同一薄膜后，由于渗透效率的不同而发生的分离。由于膜渗析技术具有安全稳定、操作简单等特点，已被人们广泛应用到各个领域中。

1.2 膜渗析化工单元操作的基本情况

研究表明，膜渗析化工单元操作的基本情况比较简单，主要利用没有孔洞的薄膜，混合物为固体聚合物或者液体聚合物，在薄膜一侧放入分离的混合物，由于薄膜具有一定的选择性，使得混合物中各种组分的渗透速度不同[1]。在渗透过程中，混合物中直径较小的组成成分会快速渗透到薄膜的另一端，保证混合物得到更好的分离。在这个过程中，混合物中直径较大的粒子会直接隔离。另外，在分离混合物的过程中，需要严格控制分离温度，如果温度过高，会严重影响混合物的分离速度，降低粒子的通过滤，从而降低试验结果的准确性。

随着科学技术的迅猛发展，膜渗析化工单元操作技术也在不断改进。在膜渗析化工单元操作单元中，应用最多的为“溶解扩散”原理，该理论将膜称为“无孔的栅栏”，而膜渗析则属于一种过滤程序。混合物在分离的过程中，会融入膜中，并在膜中不断扩散，经过一定的时间之后，物质会逐渐渗透到膜的另一侧，从而达到分离的目的。由于该过程属于一种动力学过程，混合物中的各项物质渗透速度不同，直径较大的物质会直接被分离出来，能够保证混合物的处理质量，保证膜渗析技术得到更好的应用，减轻工作人员的工作负担，保证其工作质量[2]。

2 膜渗析分离

2.1 固体薄膜分离

采用固体薄膜分离技术，能够保证混合物得到更好的分离，从而有效保证工作质量，提高其工作效率。通常情况下，用作固体薄膜分离的材料主要有聚乙烯、聚丙烯与聚氯乙烯等，这些薄膜具有良好的选择性，能够有效分离混合物中的大分子物质，保证分离效果。为了进一步提高膜渗析质量，工作人员需要选择合理的渗透膜，保证渗透膜的选择渗透性。

例如，采用乙基纤维素薄膜作为渗透膜，为了保证渗透效果，要严格控制该渗透膜的厚度，一般情况下，该膜的厚度为0.051mm，能够有效分离空气中的氧和氮，分离系数为3.5。在实际操作的过程中，工作人员需要采用高级操作，并严格控制薄膜的面积，保证渗透压力[3]。通过将乙基纤维素薄膜作为渗透膜，能够有效保证渗透结果的准确性，减少资源的浪费。同时，为了有效保证物质得到更好的分离，工作人员需要严格控制反应温度，提高渗透膜的活性，进一步提高结果的准确性。

乙基纤维素薄膜作为渗透膜，渗析完毕后，工作人员需要做好相应的清理工作，从而有效保证乙基纤维素薄膜的选择性，保证渗透质量。在实验过程中，如果膜渗透性过低，会严重影响乙基纤维素薄膜的选择性。因此，工作人员应不断学习与改进，采用先进的聚合物薄膜，不断提高其渗透能力与选择性。

大量研究数据表明，影响薄膜的因素主要有薄膜的几何条件与其内部结构，其中，薄膜的几何条件具有非常重要的作用，分析薄膜几何条件，能够帮助相关工作人员更好地了解薄膜的渗透性[4]。薄膜的渗透性与薄膜厚度成反比，因此，在实际工作中，尽可能选择较薄的渗透膜。另外，薄膜的微细结构也比较重要，其微细结构会严重影响其渗透性，由于聚合物中存在大量的孔隙，当聚合物与渗透膜接触时，如果渗透膜的微细结构较大，会严重影响聚合物的分离效果。因此，为了保证渗透结果的准确性，工作人员需要选择微细结构较小的渗透膜。

2.2 液体薄膜分离

由于液体薄膜具有一定的扩散性，其扩散性能比聚合物的扩散性能要大，能够有效溶解气体，因此，液体薄膜比固体薄膜的应用更加广泛。另外，液体薄膜具有良好的选择性，在实验过程中，利用相关载体，能够有效提高薄膜的选择透过性，保证混合物得到更好的分离。在实际工作的过程中，需要认真分析混合物内部的分子性质，采用质量较好的液体薄膜，从而保证混合物的分离质量[5]。

例如，可以采用促进迁移的方式，采用浓度较高的HCO3/CO32-水溶液薄膜，能够有效分离聚合物中的CO2。在这个过程中，可以采用硅橡胶固体膜作为渗透膜，并严格控制分离系数，有效保证分离效果。目前，常用的液体成膜法有两种，分别是有支持体的液体膜与多孔纤维素液体膜。其中，有支持体的液体膜主要是指利用凝胶制成渗透膜，利用凝胶制成渗透膜，能够有效保证渗透膜的强度，并不断提高其渗透选择性，保证混合物中的物质得到更好的分离。

利用凝胶制成液体膜的具体操作流程为：（1）选择质量较高的凝胶，从根本上保证液体膜的质量；（2）将溶液浇筑在多孔垫片上，进一步提高渗透膜的孔隙率；（3）严格控制薄膜两端的压力差，如果薄膜两端的压力差过大，会严重影响渗透膜的选择性，从而降低结果的准确性。对于多孔纤维素膜，可以利用其渗透性，严格控制其渗透面积，从根本上保证薄膜的渗透性[6]。

利用液体渗透膜除酚的过程如下：（1）将膜溶液与浓度为0.6%的NaOH溶液混合，并在该溶液中加入1%表面活性剂，制成包水型乳液；（2）将包水型乳液加入到废水中，包水型乳液在水中会形成大量的小液滴，而每一个液滴中包含NaOH溶液；（3）将废水放入相应的容器中，废水中的酚很快就会溶入膜中，保证废水中的酚得到更好的去除。为了有效保证结果的准确性，需要严格控制废水量与薄膜厚度。

2.3 液体薄膜中的迁移机制

液膜分离具有高效、稳定等特点，能够有效保证分离结果。利用分析液体薄膜中的迁移原理，能够有效提高液体薄膜的渗透性。在实验的过程中，工作人员也可以适当添加水溶膜等载体，有效保证聚合物的渗透速度，提高其迁移速度。根据迁移速度的不同，主要分为促进迁移与活性迁移两种。其中，促进迁移主要指的是载体能够在薄膜两面移动，由于渗透物与载体之间具有一定的可逆性，在一定程度上提高了薄膜的渗透速度。通过在薄膜中添加载体，能够有效保证载体的迁移速度，当渗透物中的物质到达薄膜的另一侧后，载体就完成了相应的迁移，直接返回到原来一侧。

活性迁移属于一种逆向迁移，在众多载体中，大环多醚的应用比较广泛，由于该类载体具有良好的选择性，能够与迁移物质构成络合物，有效保证分离质量。在这个过程中，需要将分离物质与溶液混合在一起，形成一种混合溶液，溶液中的离子与大环多醚进行有效结合，形成络合物，该络合离子会直接穿过薄膜，从而有效保证分离效果[7]。当聚合物中的物质分离完毕后，大环多醚载体会自动回到薄膜的另一侧，实现重复利用。在实际工作当中，需要结合液体薄膜的应用情况，选择合理的液体薄膜，从根本上保证膜渗析技术得到更好的应用。由于我国膜渗析技术发展比较缓慢，相关工作人员需要不断学习先进技术，不断提高自身的专业技能。

3 结语

通过分析膜渗析化工单元操作，能够保证膜渗析技术得到更好的应用，减少资源的浪费。将膜渗析技术应用到铀同位素分离中，能够有效保证同位素的分离质量。但是，相关工作人员在实际工作中，依然会遇到很多问题，这就要求工作人员在原有基础上，不断改进与创新，提高自身的专业素养，从而保证我国社会经济更加稳定快速地发展。

[1]雷美康,彭芳,葛小红,等.膜渗析与离子色谱联用技术测定蜂王浆中的葡萄糖、果糖和蔗糖[J].食品科学,2013,34(16):231-233.

[2]史俊,刘祥,李谦定.一种石油磺酸盐组分分析的简便方法:膜渗析——质量法[J].石油工业技术监督,2000,16(3):23-25.

[3]林伦民,黄玉秀.膜渗析法提高胱氨酸生产收率的探讨[J].精细化工,1999,16(6):47-49.

[4]黄晓东.天然气薄膜渗析脱酸工艺[J].中国海上油气(工程),1994(4):57-61,5-17.

[5]仲氢.晨光化工研究院研制出D型渗析膜和CGS-1D型膜渗析器[J].水处理技术,1984(1):59.

[6]梁光兴.膜渗析——介绍一种新的化工单元操作[J].沈阳化工,1982(1):18-24.

[7]李莹莹.离子交换膜渗析和电渗析技术[J].中国医药工业杂志,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 文献标志码：A

2096-0387（2017）06-00109-03

马虹（1984—），女，宁夏人，回族，本科，助教，研究方向：应用化学。