富马酸废水的支撑液膜萃取与膜集成技术的研究--《浙江大学》2008年博士论文
富马酸废水的支撑液膜萃取与膜集成技术的研究
【摘要】：
富马酸是一种重要的化工原料,其生产过程中产生大量的低pH值、高COD、高硫脲浓度的废水,因而生化降解性差,较难处理。目前主要的处理方法包括铁碳微电解法、微波催化氧化法、厌氧水解法、生物接触氧化法、超临界水氧化法与溶剂萃取法,但这些方法无法实现富马酸废水的资源化回收。基于此,本文研究了不同膜法回收废水中富马酸工艺,建立了富马酸的液膜传质模型,并用于指导操作过程的优化设计,以实现富马酸废水的资源化处理。
本文首先采用传统的络合萃取技术处理富马酸废水,以选择适合富马酸体系的络合剂、稀释剂和助溶剂,确定了萃取溶剂体系的组成为40%N_(7301)+40%煤油+20%正辛醇。并研究络合剂浓度、原料液性质、反萃剂类型与浓度和操作条件(萃取水油相比W/O、萃取温度、反萃相比等)对络合萃取富马酸过程的影响,得到最优操作条件。在此基础上,通过红外光谱分析确定萃取复合物的结构,分析络合萃取过程热效应,研究萃取溶剂的再生与反复利用情况并计算萃取过程的溶剂损失,最后分析萃取过程的经济性。在最优操作条件下(pH为0.5,W/O为1:1,萃取温度为303K),利用络合萃取工业富马酸生产废水,富马酸几乎完全被萃取,萃取率约达到100%。富马酸废水的COD从71040 mg/L下降到8411 mg/L,COD去除率高达88.16%。再生混合萃取剂在使用7次左右后,其COD去除率基本没有下降,而且反萃取率仍大约为100%。7次反复萃取过程中,平均每次络合萃取过程中混合萃取溶剂损失约为0.4%。
其次,在确定络合萃取体系和最优操作条件的基础上,本文选用反萃相预分散式中空纤维支撑液膜(Hollow Fiber Supported Liquid Membrane with StrippingDispersion,HFSLM-SD)萃取法处理富马酸废水以降低有机溶剂的损失,并使萃取与反萃取过程实现连续化操作。以聚丙烯(Polypropylene,PP)中空纤维膜为膜材料,N_(7301)为载体,引入Hansen溶解度参数模型作为选择液膜有机溶剂的判别准则。分别考察了原料液性质、反萃取液类型及浓度、液膜有机溶剂类型及浓度、搅拌速率、跨膜压差、体积流量等条件对萃取效果的影响,得到最优操作条件。并在此基础上,开展了HFSLM-SD萃取富马酸过程的动力学与稳定性研究。载体N_(7301)在液膜相中的浓度为0.7137 mol/L,煤油与正辛醇的体积比为7/6。在最优操作条件下,HFSLM-SD对富马酸的萃取率高达89.5%,总TOC去除率达96.5%。HFSLM-SD萃取富马酸过程中发生的萃取反应与反萃取反应反应速率非常快,整个HFSLM-SD过程的总传递主要是由溶质在膜内的扩散和膜两侧料液边界层所控制,可认为富马酸的传递阻力主要来自于溶质在膜内的扩散阻力和膜两侧料液边界层中的对流阻力。在不更新或补充液膜有机相的条件下,5次连续实验结果表明,每次的萃取率几乎保持不变,且液膜有机相基本上没有损失。说明载体N_(7301)在煤油与正辛醇的溶解下可稳定地充满在支撑膜孔当中,所采用的HFSLM-SD操作方式有着显著的液膜稳定性。
在对HFSLM-SD萃取富马酸过程操作条件优化、动力学与稳定性研究的基础上,建立了HFSLM-SD萃取富马酸过程的数学模型。通过对HFSLM-SD萃取富马酸过程的传质分析,分别建立了HFSLM-SD萃取富马酸过程的总传质系数模型和扩散模型,获得过程总传质系数和富马酸、载体与胺-酸复合物浓度在膜内的分布,并分析了各种条件对膜内富马酸传递的影响。得到稳态下原料侧、膜内与反萃取侧分传质系数分别为:k_w=8.044×10~(-6)m/s,k_m=5.333×10~(-6)m/s,k_s=1.404×10~(-5)m/s;总传质系数K_w=4.942×10~(-6)m/s。操作条件如原料液与反萃取液体积流量、跨膜压差,反萃取液性质、原料液性质和组件装填率对分配系数有很大影响,进而也影响总传质系数。该模型有助于了解富马酸在HFSLM-SD膜内的传递特性,并指导操作过程优化设计。
最后,对经络合萃取或HFSLM-SD处理后的废水,用聚酰胺反渗透膜进一步处理。考察了操作压力对通量和TOC去除率的影响,得到浓缩侧与渗透侧水相TOC的分布,并研究了反渗透处理富马酸废水时膜污染情况。在此基础上,提出络合萃取与反渗透耦合处理技术和HFSLM-SD与反渗透集成技术对富马酸废水进行资源化处理。结果表明,采用络合萃取与反渗透耦合技术处理工业富马酸废水,最终废水的TOC小于290mg/L,该耦合技术的总TOC去除率高达99.2%。采用HFSLM-SD与反渗透集成技术处理工业富马酸废水,最终废水的TOC小于100 mg/L,该集成技术的总TOC去除率高达99.7%以上。
上述研究表明,采用络合萃取与反渗透耦合技术或是HFSLM-SD与反渗透集成技术都能有效回收富马酸,并使废水TOC降低至符合后续生化处理要求,为工业实际富马酸废水资源化处理提供了切实有效的方法。若采用合适的络合剂或载体,本文采用的方法也可推广到其它有机酸废水的资源化处理中。
【关键词】：
【学位授予单位】：浙江大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2008【分类号】：X703【目录】：
Abstract5-15
第1章 文献综述15-43
1.1 工业富马酸废水简介15-24
1.1.1 富马酸理化性质15-16
1.1.2 富马酸生产方法16-19
1.1.3 富马酸废水特征19-20
1.1.4 目前富马酸废水处理方法20-24
1.2 络合萃取技术及其在有机酸废水资源化处理中的应用24-32
1.2.1 络合萃取有机酸原理25
1.2.2 络合萃取体系25-28
1.2.3 络合萃取剂的再生方法28-29
1.2.4 络合萃取技术在有机酸萃取与废水资源化处理中的应用29-32
1.3 膜分离技术及其在工业废水资源化处理中的应用32-40
1.3.1 膜分离技术简介32-35
1.3.2 膜分离的应用现状35
1.3.3 膜分离技术在工业废水资源化处理中的应用35-39
1.3.4 膜集成技术在工业废水资源化处理中的应用39-40
1.4 本文研究思路及主要研究内容40-43
1.4.1 研究思路40-41
1.4.2 主要研究内容41-43
第2章 络合萃取法处理工业富马酸废水43-64
2.1 实验试剂、仪器与分析方法43-44
2.1.1 实验试剂43-44
2.1.2 实验仪器44
2.1.3 分析方法44
2.2 络合萃取富马酸原理44-46
2.3 络合萃取的工艺流程46
2.4 络合萃取体系确定46-50
2.4.1 络合剂的选择46-47
2.4.2 稀释剂的选择47-50
2.5 络合萃取的萃合物结构50-52
2.6 络合萃取过程主要影响因素分析52-57
2.6.1 平衡时间52-53
2.6.2 络合剂浓度对萃取效果的影响53-54
2.6.3 富马酸原料液pH值对萃取效果的影响54-55
2.6.4 萃取相比对萃取效果的影响55
2.6.5 正辛醇浓度对萃取效果的影响55-56
2.6.6 温度对萃取效果的影响56-57
2.7 萃取过程的热效应57
2.8 络合萃取剂的再生57-59
2.8.1 NaOH溶液浓度对反萃效果的影响57-59
2.8.2 反萃相比对反萃效果的影响59
2.9 络合萃取技术处理工业富马酸生产废水59-62
2.9.1 络合萃取技术处理工业富马酸生产废水工艺流程59-60
2.9.2 络合萃取技术处理工业富马酸生产废水实验结果60
2.9.3 混合萃取剂反复使用次数60
2.9.4 络合萃取技术处理工业富马酸生产废水成本核算60-62
2.10 本章小结62-64
第3章 反萃相预分散式中空纤维支撑液膜萃取法处理工业富马酸废水64-84
3.1 支撑液膜操作方式的选择64-66
3.2 HFSLM-SD回收富马酸原理66-67
3.3 HFSLM-SD回收富马酸实验研究67-79
3.3.1 实验装置与试剂67
3.3.2 膜材料的选择67-69
3.3.3 原料液性质69-70
3.3.4 反萃取液性质70-73
3.3.5 膜有机相组成73-76
3.3.6 操作条件优化76-79
3.4 HFSLM-SD回收富马酸动力学研究79-81
3.5 HFSLM-SD回收富马酸稳定性研究81-82
3.6 本章小结82-84
第4章 反萃相预分散式中空纤维支撑液膜萃取富马酸过程建模84-102
4.1 HFSLM-SD萃取富马酸过程总传质系数模型84-96
4.1.1 HFSLM-SD萃取富马酸过程传质过程分析84-85
4.1.2 总传质系数模型模型假设85-86
4.1.3 总传质系数模型模型建立86-87
4.1.4 总传质系数模型求解87-88
4.1.5 总传质系数模型模型验证88-90
4.1.6 操作条件对萃取率与总传质系数的影响90-95
4.1.7 HFSLM-SD萃取富马酸过程总传质系数模型结论95-96
4.2 HFSLM-SD萃取富马酸扩散模型96-101
4.2.1 HFSLM-SD萃取富马酸扩散模型模型假设96
4.2.2 扩散模型模型模型建立96-97
4.2.3 HFSLM-SD萃取富马酸扩散模型求解97-98
4.2.4 HFSLM-SD萃取富马酸扩散模型求解结果98-101
4.3 本章小结101-102
第5章 反渗透法处理工业富马酸废水102-110
5.1 反渗透膜的基本迁移方程102-103
5.2 反渗透过程的浓差极化103-104
5.3 反渗透法处理工业富马酸废水104-109
5.3.1 实验装置104
5.3.2 实验结果104-109
5.4 本章小结109-110
第6章 膜集成技术处理工业富马酸废水110-121
6.1 引言110-111
6.2 络合萃取与反渗透耦合技术处理工业富马酸废水111-118
6.2.1 工业富马酸废水性质112-113
6.2.2 络合萃取与反渗透耦合技术处理工业富马酸废水实验结果113-118
6.3 HFSLM-SD与反渗透集成技术处理工业富马酸废水气118-119
6.3.1 集成技术处理工业富马酸废水的实验装置图118-119
6.3.2 集成技术处理工业富马酸废水实验结果119
6.4 本章小结119-121
第7章 结论与展望121-124
7.1 全文结论121-122
7.2 展望122-124
论文创新点124-125
参考文献125-135
符号说明135-142
攻读博士学位期间主要的研究成果142-144
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京公网安备74号液膜_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。[1]
液膜分类、特性
当液膜沿固体壁面下降时，随着增加，膜内运动可依次出现、波动层流和。当周围气体静止，液膜自由流动时，当雷诺数 Re=uδ/v（式中u为液膜平均速度;δ为液膜厚度；v为液体运动）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，可以计算出液膜中的，从而确定；这是连续接触传质设备设计的基础。结合蒸气冷凝液膜的，可确定的。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，有利于提高液膜的速率。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。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。[1]
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；σ、ρ和μ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(外相)组成。膜相包括膜溶剂、和三种成分。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，采用静电等方法破乳。
支撑液膜是将牢固地吸附在多孔支撑体的之中，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，出现在一些化工设备中，如垂直膜式冷凝器、膜式、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。[1]
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”。[2]
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。[2]
．词都[引用日期]
．搜狗百科[引用日期]
中国化工学会成立于1922年4...
提供资源类型：内容液膜萃取技术综述
（理工学院化学系11级 ）
摘要：本论文是对液膜萃取技术的综述，主要包括液膜萃取技术的概念，原理，特点，分离机理，主要应用范围以及液膜的几种构型，介绍液膜分离在工业上的应用实例。
液膜技术是一种快速、高效和节能的一种新型的膜分离方法。由于固体膜存在选择性小和通量小的缺点，故人们试图改变固体高分子膜的状态，使穿过膜的扩散系数增大，膜的厚度变小，从而使透过速度跃增，实现生物膜的高度选择性，在20世纪60年代发展了一种新的萃取技术，即液膜分离技术。液膜分离技术由于其特点，广泛应用于环境保护、石油化工、冶金工业、医药工业、生物学、海水淡化等领域
液膜技术的特征
液膜实际上是用来分隔与其互不相溶的液体的一个中间介质相，，它是被分隔的两种液体之间的“传递桥梁”。由于中介相是与被分隔的两相互不溶的液体，所以称为液膜。不同溶质在液膜中有不同的溶解度及扩散速率，液膜对不同溶质的选择性渗透，实现了溶质之间的分离
液膜技术和溶剂萃取技术是有很多相似之处，从以下的两张图可以看出，液膜技术与萃取技术一样，都是有萃取和反萃取这两步的，它们的区别就在于，在液膜分离过程中，萃取和反萃取是同时进行，一步完成的。在此过程中，萃取和反萃取分别发生在液相的左右两侧界面，溶质由料液相被萃入膜相左侧，并经由液膜扩散至膜相右侧，再被反萃进入接收相，实现了同级萃取和反萃取的耦合。
与传统的溶剂萃取相比，液膜萃取有以下三个特征
(1) 传质推动力大，所需分离级数小。由于在液膜分离过程中，萃取与反萃取
是同时进行，一步完成的。所以，同级萃取反萃取的平衡条件并非是萃取一侧的固有的平衡条件，而是液膜界面两侧各相中物质相同形态的化学位相等的平衡条件，实验证明，一级同级萃取反萃取实现的分离就极为可观。同级萃取反萃取的优势对于萃取分配系数较低的体系更为明显。
(2) 试剂消耗量少。络合萃取剂在膜的一侧与溶质络合，在膜的另一侧将溶质
释放，自身可再生，并可循环使用。因此膜相的络合萃取剂浓度并不需要很高，还可以用一些较为昂贵的络合萃取剂。络合萃取剂在膜内流动，在传递的过程中不断的负载，再生，不仅络合萃取剂的浓度降低，同时也降低了液膜体系中膜相与液料相的体积比，使液膜过程中试剂夹带损失减少，试剂的消耗量比萃取过程中少的多
(3) 溶质可以逆浓度梯度迁移。液膜技术可以使实现溶质从低浓度侧通过液膜
向高浓度侧转移，实现溶质的迁移分离和浓度富集同时进行。其原理是，在膜两侧界面上分别存在着有利于溶质传递的化学平衡关系，这两个平衡关系使溶质在膜相内顺梯度传递，界面两侧的化学位的差异则导致溶质通过液膜界面传递。
液膜分离过程中独特的传递机理是液膜技术可能在传质速率、分离效率和选择性高出现明显提高的原因。
液膜分离机理可以分为以下几种类型
（1）选择性渗透
选择性渗透是指不同物质依据他们在膜相的溶解度和渗透速率的不同来进行分离，如图（a）所示，混合物中B的渗透速率小，故溶质A将更多的渗透并传递至膜外相而得以分离，而溶质B则主要停留在膜内相。由于大多数溶质的扩散系数是彼此相近的，因此这一分离过程中往往是根据两种溶质在膜相及料液相的溶解度的比值的差别来完成的。当膜两侧的溶质A的浓度相等时，输送就自动停止。此类过程不产生浓缩效应
（2）渗透伴有化学
渗透伴有化学反应
的过程依据发生的反
应类型不同，可以分为
滴内反应和膜相反应
两种，滴内反应如图（b）
所示，料液中待分离溶
质C渗透至膜相，在膜
相内侧与内包相试剂R
发生滴内化学反应生
成不溶于膜相的物质P，
从而达到从料液相中分离C组分的目的。滴内反应的发生可以保证液膜两侧有最大的浓度梯度，以促进传输。这类机理通常称为I型促进迁移。
膜相反应如图（C）所示，料液中的D组分与膜相载体R1反应生成中间产物P1，P1扩散到膜相另一侧与内包相试剂R2反应生成不溶于液膜的P2,并使R1重新还原释放。R1在传递过程中起载体作用。通过流动载体和被迁移物质之间的选择性可逆反应，极大的提高了渗透溶质在液膜中的有效溶解度，增大了膜内的浓度梯度，提高了传质效率。这种机理称为II型促进迁移。
（3）萃取和吸附
萃取和吸附机理是指料液中悬浮物为膜相吸附或有机物为膜相萃取，从而达到分离的目的，如图（d）所示。工业废水中有机物悬浮液滴或固体微粒的液膜吸附也属于这类机理
液膜的构型
液膜技术按其构型和操作方式的不同，主要可以分为厚体液膜、乳状液膜（ELM）、和支撑液膜(SLM)
厚体液膜一般采用U型管式传质池。传质池分为两部分，下部为液膜相，上部分分别为料液相和接收相，对三相均以适当的强度进行搅拌，以利于传质并避免料液相与接收相的混合。厚体液膜具有恒定的界面面积和流动条件，操作方便，一般仅限于实验室研究使用。
乳状液膜可以看成“水―油―水”型或“油―水―油”型的双重乳液高分散体系。将两个互不相溶的液相通过高速搅拌或超声波处理制成乳状液，然后将其分散到第三种液相中，形成了乳状液膜体系。如图所示，介于内相和连续相之间的一相叫做液膜（膜相）
乳状液膜体系包括三个部分，膜相、内包相和连续相，通常内包相和连续相是互溶的，而它们与膜互不相溶。
按液膜的组成不同，可分为油包水型和水包油型。油包水型，就是内相和外相是水
溶液，而膜是油质的；水包油型，就是外相和内相是油质的，而膜是水质的，图2是这
两种膜的示意图：
前者构成的乳状液膜体系中是油膜，适用于从水溶液中提取分离溶质；后者构成的乳状液膜体系中的膜相为水磨适用于从有机溶液中分离提取溶质。
膜溶剂为膜相的主要成分。为了维持乳液一定的稳定性和选择性，往往在膜相中加入表面活性剂和添加剂。
在乳状液膜体系中，乳状液内相微滴的直径大约为1~5μm左右，将乳状液分散到连续相时，就会形成若干如图 中所示的乳状液液滴。乳状液液滴的大小取决于膜相表面活性剂的种类和浓度。如液相分散于流动相输入能量的方式和大小。通常，乳状液滴的直径控制在0.1~2L左右。乳状液膜是一个高分散体系，提供了很大的传质比表面积。待分离物质由连续相经膜向内包相传递。大量细小乳状液滴与连续相之间的巨大传质表面积促进了液膜分离过程，更为细小的内相微滴使反萃过程的界面面积比萃取过程的界面面积高了2至3个数量级。传质过程结束后，经澄清，乳状液小球迅速聚结，形成一乳状液层与连续相分离。分离出的乳状液通常采用静电方法破乳，膜相可以反复使用，内包相经过进一步处理后回收浓缩的溶质。
乳状液膜体系中溶质通过的膜是液膜，与固体膜相比，液膜有传质速率高，选择性好等优势。乳状液膜在很多领域都有实际应用，在下文会详细介绍
支撑液膜的膜相溶液牢固地吸附在多孔支撑体的傲孔中．在膜的两侧则是与膜相互不相藩的料液相和反萃相，待分离的溶质自液相经多孔支撑体中的膜相向反革
相传递。这类操作方式比乳状浪膜简单，其传质比表面积也可能由于采用中空纤维膜做支撑体筒提高，工艺过程易于放大。但是．膜相溶液是依据表面张力和毛细管作用吸附于支撑体傲孔之中的，在使用过程中，液膜会发生流失而使支撑 液膜的功能逐渐下降。因此支 体膜材料的选择性往往对工艺过程影响很大，一般认为聚乙烯和聚四氟乙烯制成的琉东傲孔膜效果较好，聚丙烯膜擞之，聚砜膜做支撑的液膜的稳定性较差。在工艺过程中．一般需要定期向支撑体微孔补充液膜溶液(通常在反萃相一佣定时加入)。
液膜体系的组成主要包括膜溶剂、表面活性剂、添加剂（萃取剂）、膜内相。对于组成液膜的主要成分，都必须认真的加以选择，确定其相应的配比
膜溶剂是构成液膜的主要成分。根据不同的分离体系和工业要求，必须选择合适的膜溶剂。膜溶剂首先应该具备一般溶剂的特点，如化学稳定性好、水中溶解度低、与水相有足够的密度差、闪电高、毒性低、价格低廉、来源充足等。同时，膜溶剂必须具有一定的机械强度，防止破裂，同时，膜溶剂与表面活性剂、萃取剂以及萃取剂与溶质形成的萃合物的相容性要好，不会形成第三相
表面活性剂是乳化液膜的关键组成成分之一。表面活性剂的加入能显著改变液体的表面张力和两相的界面张力。从而影响着液膜的稳定性，溶胀性能，液膜的破乳等，对渗透物透过液膜的扩散速率也有显著的影响。制备液膜用的理想的表面活性剂应具有的特点是(1)制成的液膜具有稳定性，耐酸且溶胀小，同时又容易破乳，使油相反复使用；（2）不与膜相中的流动载体反应或使流动载体分解，可以与多种流动载体配伍;(3)价格低廉，无毒或低毒，能长期保存
选用适当的萃取剂作为流动载体是提高液膜分离效率的重要措施。萃取剂应该易溶于膜相而不溶于相邻的溶液相，在膜的一侧与待分离的物质络合，传递通过膜相，在另一侧解络。萃取剂的加入不仅可能增加膜的稳定性，而且在选择性和溶质渗透速度方面起到非常关键的作用。理想的膜萃取剂应该具备以下几种条件;(1)选择性高，对几种待分离的物质的分离因子要大。（2）萃取容量大。萃取剂具有功能基团和适当的分子量。分子量过大，萃取容量就会减少，单耗就会增加。（3）化学稳定性强。萃取剂不易水解、不易分解、能耐酸、碱、盐、氧化剂或还原剂的作用，对设备的腐蚀性小。（4）溶解性好。萃取剂及其萃合物易溶于膜相，而不溶于内相和外相。（5）适当的结合能（6）较快的萃取速率和反萃速率。萃取剂按其组成和结构特征主要可以分为酸性萃取剂、碱性萃取剂和中性萃取剂三大类。
液膜的应用范围和应用实例
液膜分离技术具有良好的选择性和定向性，分离效率很高。因此，它涉及到气体分离、金属分离浓缩、烃类分离、氨基酸及蛋白质等诸多研究领域，特别是在处理高浓度有机废水方面，液膜法取得了显着的成绩，其应用前景宽广。 烃类混合物及其他气体分离
一些物理化学性质相近的烃类化合物用常规的蒸馏法和萃取法分离，既成本高又难以达到分离要求。采用液膜法进行分离具有简便、快速和高效等特点。一般待分离的烃类混合物为有机相，膜相为水相膜。研究者现已对分离苯- 正己烷、甲苯-庚烷、正己烷- 苯甲苯、乙烷- 庚烷、正己烷- 环己烷、庚烷-乙烯等混合体系进行了成功的实验。
Ward 和Robb 使用亚砷酸钠的饱和碳酸氢铯溶液渗透的多孔醋酸纤维素薄膜，从O2/CO2 混合气体中去除CO2，分离系数高达4100，亚砷酸钠的存在使CO2 的渗透}