液膜 百科内容来自于: 百度百科

以液体为材料的膜。液膜分为乳状液膜和支撑液膜两种。 有多种不同的液膜:①沿固体壁面流动着的液膜。这种液膜与互相接触的气体或另一种与其不相溶的液体构成膜式两相流,出现在一些化工设备中,如垂直膜式冷凝器、膜式蒸发器、填充塔和膜式气液反应器等。②固体从能使其润湿的液体中取出时,表面上附着的液膜,称为滞留液膜。③在液膜分离操作中,用以分隔两个液相的液膜,此液膜是对溶质具有选择性透过能力的液体薄层。④气液两相相际传质系统中,假设存在于液相中界面附近的具有传递阻力的液膜。

液膜分类、特性

降膜特性

当液膜沿固体壁面下降时,随着雷诺数增加,膜内运动可依次出现层流、波动层流和湍流。当周围气体静止,液膜自由流动时,当雷诺数 Re= / v(式中 u为液膜平均速度; δ为液膜厚度; v为液体运动粘度)在20~30时的范围内,膜内运动呈层流状态。此时液膜厚度均匀,界面平静,液体沿垂直壁面下降时的速度分布根据理论分析可用下式计算:
式中 ux为液膜内与壁面距离为 y处的点速度; g为重力加速度。这样在已知速度分布的基础上,结合对流扩散方程,可以计算出液膜中的浓度分布,从而确定传质分系数;这是连续接触传质设备设计的基础。结合蒸气冷凝液膜的热量衡算,可确定冷凝传热传热分系数。当雷诺数增大到30~50时,膜内出现波动层流,波动使气液界面结构复杂化。液膜波动如果是由重力引起,称为重力波;若由表面张力引起,称为毛细波。观察发现,气液界面可用双波系统表示:即界面是由大振幅波(大波)和小振幅波(小波)组成(见图)。大波的振幅比膜厚大得多,是个大流体团,它包含了膜内的大部分液体,在沿界面向下运动时形状和速度基本不变,各个液团具有随机分布的波形和速度。大波被很薄的液体衬底同壁隔开。衬底和大波一样,都覆盖着小波。波动造成液膜内部一定程度的混合,有利于提高液膜传递过程的速率。化工设备中的液膜多数是波动的。如果雷诺数更大,在 Re=250~500范围内,膜内运动呈湍流状态。但是对自由面附近湍流特性目前了解甚少。当液膜同与其接触的气体同向流动时,气流牵动液膜;若流向相反时,气流将阻滞液膜运动;当气流速度足够大时,全部液膜将被气流带动向上运动,成为液泛。在这种简单情况下观察和研究液泛现象,有助于分析填充塔液泛机理,确定液泛速度计算式。

滞留液膜的厚度

滞留液膜最重要的物理量是厚度,它与物体从液体中抽出的速度以及液体的物理、化学性质有关。当抽出速度不太大时,L.D.朗道及Β.Γ.列维奇曾导得如下计算公式:
式中 δ0为滞留膜厚度; u为物体抽出速度; σρμ分别为液体的表面张力、密度和粘度。
乳状液膜实际上是一种“水-油-水”型或“油-水-油”型的双重乳状液高分散体系,它由膜相、内包相和连续相(外相)组成。膜相包括膜溶剂、表面活性剂添加剂三种成分。膜相与内包相组成的乳状液滴直径为0.1~5mm,内包相微滴的直径为0.001~0.1mm。通常内包相和连续相是互溶的。待分离物质由连续相经膜相向内包相传递。在传质过程结束后,采用静电凝聚等方法破乳。
支撑液膜是将液膜牢固地吸附在多孔支撑体的微孔之中,在膜的两侧是与膜互不相溶的料液相和反萃相。待分离的组分自料液相经多孔支撑体中的膜相向反萃相传递。
以薄层存在的液体。有多种不同的液膜:①沿固体壁面流动着的液膜。这种液膜与互相接触的气体或另一种与其不相溶的液体构成膜式两相流,出现在一些化工设备中,如垂直膜式冷凝器、膜式蒸发器、填充塔和膜式气液反应器等。②固体从能使其润湿的液体中取出时,表面上附着的液膜,称为滞留液膜。若继之以干燥或冷冻,可将此液膜固定下来。工程上常用此法形成表面涂层,如制造感光胶片常用此法。在贮槽中,当液体流完后,壁上也附有滞留液膜。③在液膜分离操作中,用以分隔两个液相的液膜,此液膜是对溶质具有选择性透过能力的液体薄层。④气液两相相际传质系统中,假设存在于液相中界面附近的具有传递阻力的液膜。在这些液膜中,沿壁面下降的液膜和滞留液膜在生产中有较广的应用。

神奇的液膜

新开凿好的油井,过去常常会遇到井喷火灾事故,这是很令人头疼的一件事。不过这已经成为过去,因为现在有了一种神奇的液膜,人们只要穿着石棉服,手提液膜罐,迅速将液膜倒进井里,过不久,井喷就被制服了。
什么是液膜呢?你一定知道肥皂泡沫吧,它就是最常见的液膜,它的分子一端亲水,一端亲油,在水中遇到油,亲油的一端向油,亲水的一端向外,就成为包围着油的泡沫。这种液膜不稳定,一吹就破。
扑灭井喷的液膜与肥皂泡沫类似,不同的是它是一种包结有膨润土的液膜,也就是说,在制造这种液膜时,加进了一些固体颗粒膨润土,这样形成的液膜里面就包结有固体物质膨润土。当这种液膜进入井内时,由于井内的温度和压力都比地面高,在高温高压的作用下,它就会很快破裂,膨润土随即分散开来,遇到地下水时,立即膨胀,而且粘性增加,并把井管通道堵塞,这样气体和油液被封闭起来,于是大火就灭了。
液膜技术是美国埃克森研究与工程公司的华裔学者黎念之发明的,它一出现就风靡世界,广泛应用于许多领域。
人们使用液膜技术来使油井增产。在美国,用高压泵将包结了盐酸的液膜掺合砂子和水,打进地下。在高温高压的作用下,液膜破裂,盐酸流出,同碱性土壤起化学反应,生成溶于水的盐类,土壤形成裂缝,而砂子则掺入缝隙起支撑作用。于是,较远地方的石油可以经过这条砂子通道,源源流向井管,使油井增产两成左右。
人们利用油膜技术来生产铀,成本比用萃取法要低一半左右,而且贫矿中夹杂的微量铀也能被提炼出来。比如磷矿中夹杂的铀,常常在生成磷酸时被白白地抛弃。人们将包结有氢离子和二价铁离子的液膜放进磷酸中,磷酸内的铀离子就会渗进液膜内,同氢离子和铁离子起反应,生成四价的铀化合物,然后把液膜滤出来,铀就可提炼出来。
工厂排出的污水中,含有镉、汞、铬等金属,如果利用各种液膜技术进行处理,就可以回收贵重金属,还可以减少污染。这类液膜技术成本低廉,操作方便,效益显著,是环境保护技术中的一颗“新星”。

液膜分离

溶剂萃取一般都对应反萃取。
液膜分离(liquid membrane-baded separation) 过程对液体分离来讲是萃取(extraction)和反萃取(back-extraction or stripping) 的微观结合。液膜过程对气体分离来讲是吸收(absorption)和解吸(desorption or stripping) 的微观结合。
液膜的构型有乳化液膜,疏水微孔膜支撑液膜,再生型的疏水微孔膜支撑液膜,无孔橡胶膜溶涨的液膜,和hollow fiber contained liquid membrane (中空纤维支撑液膜)。
当然,也有人把膜萃取成为液膜萃取。但膜萃取实质上是有固定油-水接触界面的萃取过程。
萃取分离一般指通过混合物中介质相对于萃取剂的溶解度不同而进行分离,一般溶萃取剂只和其中一种介质互溶,如:水可以使甲醇汽油分离成汽油、甲醇水溶液两相。
液膜萃取萃取剂和混合物不直接接触,中间有一层液膜,易溶物质通过液膜进入萃取剂。例如:用中油液膜萃取含酚废水中的酚,先在中油中加入氢氧化钠水溶液,形成油包水型萃取介质,废水中的酚通过油膜进入萃取介质内部,和氢氧化钠反应生成酚钠,酚钠不能通过油膜,被固定在油膜内部,使废水中的酚含量降低。这种工艺温度控制要求较高,操作难度较大,但其优势在于中油为煤化工过程副产氧气,消耗较低。
具体步骤要看你分离目标和混合物成分来确定的。选择合适的分离膜,选择分离压力、温度等等。
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- 来自原声例句
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