[发明专利]一种用于分离钙镁离子的乳化液膜

说明书

技术领域

本发明涉及化工类，特别涉及一种用于钙镁离子分离的乳化液膜，指一种除钾和溴后的浓缩海水或浓盐水中钙镁离子分离的乳化液膜。

背景技术

本技术立足于海水淡化制备淡水所带来的浓海水资源综合利用问题大背景下，鉴于浓海水的直接排放对于海洋环境引起的生态破坏以及海水中化学资源的浪费，近年来，国内外的科研工作者对于浓海水的综合利用进行了大量的研究，研讨出一系列的浓海水利用工艺，将浓海水进行处理并提取化学资源。

乳化液膜(Liquid Surfactant Membranes，简称LSM)分离技术是一种新兴的节能型分离手段，属于液膜技术的一种。乳化液膜分离结合萃取法的优点，具有相界面接触面积大、分离速度快、分离效率高、选择性强、成本低、适用性强的特点，因而得到越来越多的研究和应用。

乳化液膜分离技术是依靠各组份透过膜时是速率差别来实现组份的分离，因而称之为速率分离过程。其过程根据传输机理可分为二类，一类是被动输送机理；另一种是促进输送机理。被动输送是利用待分离组分在有机膜相中的溶解度，待分离组分通过浓度梯度进入有机膜相，然后在内相中发生不可逆的反应而被解析于内水相中。

促进输送机理是待分离组分在膜相中的不溶解的情况，为了实现分离浓缩这种组分，必须向膜相中加入流动载体，流动载体的作用是负责对指定溶质或离子进行选择性迁移。待分离组分在外水相的液膜侧与载体发生络合，被载体运输到内水相的膜界面，然后与反萃取剂发生反应与载体分离，待分离组分进入内水相，载体返回液膜外界面，来回穿梭传递被选择的组分。待分离组分不断由外水相进入内水相,实现在内水相中的富集，乳状液膜分离技术分离钙镁离子就是属于此类情况。

由于钙镁离子物化性质高度的相近，所以在分离过程中载体的选择和分离条件非常重要，这直接影响了最终分离效果的好坏。现在国内外对于钙镁离子分离的研究不多，主要是沉淀法、萃取法和离子交换法。沉淀法工艺比较简单，容易操作，但是pH值不易控制，生成的沉淀难以处理，容易带入新的杂质。离子交换法选择性较高，受到大量研究人员的钟爱，然而离子交换树脂再生能力不强，难以重复利用，造成成本比较高。溶剂萃取法以其具有选择性强，处理量大，萃取剂用量少等优点被视为一种有效的分离方法，但是和乳化液膜分离技术相比较不如液膜法绿色环保，而乳化液膜分离技术是萃取与反萃取过程的耦合，可以同时做到分离与浓缩富集，又具有传质推动力大、速率快、选择性高的特点。所以乳化液膜技术对于浓盐水中钙镁离子分离有很大的优势，关键在于制备稳定的乳化液膜，以及选择对于钙镁离子有高选择性的载体。

发明内容

发明的目的在于选取一种乳化液膜，可以解决高盐度下将钙镁离子分离的难题。

液膜分离技术是液膜发展的首要应用技术，由于其选择性及高效性，收到了广泛的应用。乳化液膜包含有机油相、表面活性剂，载体和内水相反萃取剂，经过乳化而形成的油包水乳化液。在一定速率的搅拌条件下与外水相形成乳化液膜，用来对外水相中的待分离组分进行萃取分离。乳化液膜制备首先为有机相和流动载体、表面活性剂组成的膜层，然后将膜相与含有反萃取剂的内水相以一定比例混合，在高剪切乳化机下高速剪切形成稳定的乳化液。油相为膜相的主要部分，能够溶解载体但不溶反萃取剂，同时具有一定的黏度和机械强度，可以保持膜的稳定性，本方案中选取二氯甲烷作为油相。两种流动载体分别为二苯并-18-冠-6和二(2-乙基己基)磷酸，二者的作用是将钙离子进行选择性迁移，从而将钙镁离子进行分离。表面活性剂为Span-80，是一种应用普遍的优良的制膜活性剂，可以用于稳定膜型，增强液膜强度，稳定油水界面；内水相反萃取剂使用0.18mol/L的Na₂C₂O₄溶液，与流动载体形成络合物的钙离子与反萃取剂反应从而被反萃取出来，并留在内水相，使外水相的钙离子浓度不断降低而内水相钙离子不断增加，从而达到钙离子分离并富集的效果。

乳化液的萃取钙离子过程如图2：其中A为外相溶液，B和C为两种流动载体，D为钙离子与载体结合物，E为反萃取剂