[发明专利]一种单一体系单一电荷选择性分离装置及应用

说明书

技术领域

    本发明涉及一种单一体系单一电荷选择性分离装置及应用，属液/液界面电化学领域。

背景技术

近年来，随着离子交换膜作为模板支撑液/液界面的广泛运用，关于离子交换膜装置的研制以及有效利用离子交换膜的研究逐渐引起人们的关注。在《Journal of Membrane Science》杂志2011年1月份的“Evaluation of two ion-exchange membranes for the transport of tin in the presence of hydrochloric acid”中，M.García-Gabaldón小组首次采用玻璃制成双室电化学池作为实验装置来研究电荷在离子交换膜作为模板支撑液/液界面上的转移反应，但主要的缺陷是该装置易碎，易受酸碱腐蚀，不能在酸碱环境中使用绝缘性差，最关键的是运用此装置不能得到较好的选择性通过效果，而且进行一次实验需要消耗大量离子交换膜。因此该装置在实际运用有很大的局限性。

发明内容

本发明的目的之一是为了克服现有技术中的膜修饰液/液界面装置的缺点，提供一种单一体系单一电荷选择性分离装置。

本发明的目的之二是提供上述的一种单一体系单一电荷选择性分离装置在膜修饰液/液界面方面的应用。

本发明的技术方案

一种单一体系单一电荷选择性分离装置，由底座和位于底座正中心向上延伸的中空圆柱管组成；

整个装置高即底座和底座正中心向上延伸的中空圆柱管总高度为底座高的6倍；

底座高与底座直径之比为1:10；

底座正中心向上延伸的中空圆柱管的内径与外径之比为2:3；

底座正中心向上延伸的中空圆柱管管顶和底座上沿和下沿均采用高度为比底座高度小10倍，斜度为0.5度的斜切角处理；

所述的单一体系单一电荷选择性分离装置，其底座和位于底座正中心的向上的中空圆柱管优选为一体加工而成，且均采用石英材质构造。

上述的一种单一体系单一电荷选择性分离装置可应用于膜修饰液/液界面方面，即运用本装置配合离子交换膜，在四电极体系下，观察离子从水相到油相的转移过程

上述的转移过程包括（1）简单离子转移反应；（2）加速离子转移反应两个方面。

所述的简单离子转移反应是指离子在电位窗内在外加电位的控制下所发生的从一相进入另外一相的反应。离子在水相和有机相间转移时，其价态未发生变化，只是溶剂化状态发生改变。如果具有两亲性的离子的转移吉布斯自由能在实验体系的电位窗范围内，在外加电位情况下就会发生界面转移反应。简单离子在液/液界面上的可逆转移反应遵守Nernst方程式。

所述的加速离子转移反应，是指在一相中加入一种能与另一相中某离子形成稳定络合物的离子载体，从而降低该离子在液/液界面的转移吉布斯自由能，使得在电位窗内能够观测到离子的转移反应。该反应与离子色谱、离子选择性电极、生物传感器、药物动力学以及生物体系中的跨膜传输等方面的研究相关。

本发明的技术效果

本发明的单一体系单一电荷选择性分离装置，由于在现有制备方法的基础上，采用稳固性好、更耐酸碱、电化学性能极佳的原材料——石英，克服了以前装置易碎、不耐酸碱，玻璃装置带有一定电荷的缺点；采用圆形底座，中央树立空管形式能更好的与离子交换膜紧贴，并能在电化学工作站上得到比以前装置好的实验效果。

另外，通过采用最佳的比例设计本装置，最大限度充分使用离子交换膜，避免了以前装置一次实验需要耗费大量离子交换膜的不足。总体而言，所设计的单一体系单一电荷选择性分离装置相对于以前报道的膜修饰液/液界面装置，本装置的选择性更好、不宜破碎、绝缘性好、耐酸和耐碱性好、与离子交换膜接触面积能达到最佳透过比。

另外，该单一体系单一电荷选择性分离装置因其对离子电荷的极高选择性，可用于分子尺寸选择性转移和离子电荷选择性转移等领域。

附图说明

图1、实施例1的一种单一体系单一电荷选择性分离装置的剖面图；

图2、北京廷润膜技术有限公司生产JAM-Ⅱ-05型阴离子交换膜切面的扫描电镜图；

图3、各实施例中组装后的装置图；

图4、高氯酸根阴离子在与阴离子交换膜的接触面积为50.27mm²的单一体系单一电荷选择性分离装置上进行转移的图片；