支撐液膜：化學原理及應用

第1章液膜概述1
1.1引言1
1.2液-液萃取基本概念1
1.3液膜體系概述5
1.3.1液膜組成6
1.3.2大塊液膜8
1.3.3乳狀液膜9
1.3.4支撐液膜9
1.4支撐液膜構型的探索11
1.4.1反萃取相預分散支撐液膜和料液相預分散支撐液膜11
1.4.2流動液膜(包容液膜)12
1.4.3液體薄膜滲透萃取13
1.4.4靜電式準液膜13
1.4.5內耦合萃反交替14
1.4.6支撐乳化液膜15
1.4.7離子液體支撐液膜16
1.5支撐液膜分離機理16
1.5.1單純遷移16
1.5.2簡單促進遷移17
1.5.3逆向和同向耦合促進遷移17
參考文獻19

第2章支撐液膜分離過程的化學原理21
2.1液體表面21
2.1.1表面張力與表面自由能21
2.1.2彎曲液面內外壓力差與曲率半徑的關系——YoungLaplace公式22
2.1.3彎曲液面的蒸氣壓與曲率半徑的關系——Kelvin公式23
2.2溶液表面23
2.2.1溶液的表面張力、表面活性和表面活性劑23
2.2.2表面過剩和Gibbs公式24
2.2.3溶液表面的吸附等溫線25
2.3液-液界面26
2.3.1界面張力和界面自由能26
2.3.2萃取體系中液-液界面特性研究26
2.3.3滴體積法測界面張力28
2.4固-液界面30
2.4.1接觸角與潤濕的關系30
2.4.2支撐液膜體系的固-液界面30
2.5支撐液膜傳質的熱力學31
2.6支撐液膜傳質的動力學33
2.6.1平板型支撐液膜的傳質動力學33
2.6.2中空纖維支撐液膜的傳質動力學36
2.7與液膜有關的流變學簡介40
2.7.1黏度和牛頓流體、非牛頓流體40
2.7.2流型41
2.7.3假塑性體系和塑性體系41
2.7.4脹性體系41
2.7.5觸變性體系42
參考文獻42

第3章支撐液膜分離過程的動力學研究44
3.1研究支撐液膜中萃取和反萃取過程動力學的意義44
3.2經(jīng)典反應動力學的基本概念和定理45
3.2.1反應速率和質量作用定律45
3.2.2阿倫尼烏斯定理46
3.2.3單向連續(xù)反應46
3.3支撐液膜分離過程的動力學模擬研究48
3.3.1遷移池48
3.3.2單向一級連續(xù)反應的動力學模擬50
3.3.3料液相、反萃取相、液膜相不同的體積對動力學模擬的影響52
3.3.4非穩(wěn)態(tài)分析53
3.3.5穩(wěn)態(tài)近似54
3.3.6溫度對膜遷移速率的影響56
3.3.7攪拌速率對膜遷移動力學的影響57
3.3.8質量遷移阻力58
3.3.9液膜萃取和反萃取雙界面反應動力學的深入認識59
參考文獻60

第4章支撐液膜的穩(wěn)定性62
4.1支撐液膜不穩(wěn)定性的分析62
4.1.1溶解度效應62
4.1.2滲透壓的影響64
4.1.3跨膜壓差的影響65
4.1.4誘導乳化現(xiàn)象65
4.1.5浸潤效應66
4.1.6發(fā)生化學反應67
4.1.7孔阻塞機理67
4.2支撐液膜穩(wěn)定性的改進67
4.2.1雙層支撐液膜67
4.2.2復合支撐液膜67
4.2.3反萃分散組合液膜69
4.2.4其他改進型支撐液膜69
4.3液膜相和制備工藝的研究69
4.3.1液膜相組成的設計69
4.3.2膜載體固定化70
4.3.3液膜相凝膠化71
4.3.4離子液體支撐液膜的制備72
4.3.5離子液體支撐液膜的穩(wěn)定性和均勻性74
4.4膜支撐體的改進75
4.4.1膜支撐體的選擇75
4.4.2平板夾心型支撐液膜和框式隔板夾心型支撐液膜76
4.4.3膜支撐體微孔結構的深度認識77
4.5支撐液膜更新技術79
4.5.1中空纖維更新液膜79
4.5.2支撐液膜的再生80
4.6支撐液膜穩(wěn)定性研究的實驗方法80
4.6.1交流阻抗法和膜電容研究液膜相液體的流失81
4.6.2表面膜電位的測量84
4.6.3液膜有機相流變性改性研究85
4.6.4液膜有機相水分含量的測定和液膜滲透溶脹87
4.6.5泡點法研究離子液體中空纖維支撐液膜穩(wěn)定性87
參考文獻88

第5章萃取體系中的微乳液91
5.1引言91
5.2微乳液的性質92
5.3萃取體系中的微乳液研究93
5.3.1有機磷酸酯萃取體系93
5.3.2環(huán)烷酸萃取體系94
5.3.3胺類萃取體系94
5.3.4中性磷氧萃取劑體系96
5.4微乳液研究中的有關實驗技術96
5.4.1丁鐸爾效應96
5.4.2二甲酚橙檢驗97
5.4.3電導滴定97
5.4.4溶水量和最大溶水量的測定97
5.4.5相區(qū)變化的觀測98
5.4.6微乳液的量熱滴定和光譜研究98
5.5與支撐液膜有關的微乳液體系研究98
參考文獻99

第6章量化計算和液膜萃取101
6.1引言101
6.2有關理論101
6.2.1概念密度泛函理論和化學活性101
6.2.2化學位和電負性102
6.2.3硬度、軟度、軟硬酸堿原理、最大硬度原理102
6.2.4福井函數(shù)103
6.2.5雙描述符105
6.2.6親電性指數(shù)106
6.2.7靜電勢106
6.2.8原子電荷107
6.2.9前線分子軌道理論107
6.3計算圖形填色圖的繪制107
6.3.1福井函數(shù)繪圖107
6.3.2繪制分子表面靜電勢填色圖109
6.3.3繪制雙描述符［f2(r)］填色圖111
6.4用Hirshfeld電荷定量標度親電性和親核性111
6.5密度泛函理論在液膜萃取中的應用研究112
6.5.1計算熱化學參數(shù)和萃取反應平衡常數(shù)112
6.5.2計算前線分子軌道理論中最高占據(jù)軌道和最低未占軌道的能量112
6.5.3萃取劑互變異構體穩(wěn)定性及萃取特性的研究112
6.5.4液-液萃取反應中有關物種親核性和親電性的標度113
6.5.5計算化學對動力學協(xié)萃效應的深度認識113
參考文獻115

第7章支撐液膜技術的應用117
7.1金屬離子的富集和分離117
7.1.1Co2+、Zn2+、Hg2+、Cr(Ⅵ)117
7.1.2從電路板生產的蝕刻廢液中回收Cu2+118
7.1.3鎘(Ⅱ)的提取和富集120
7.1.4含90Sr廢水的處理122
7.1.5錒系和鑭系放射性核素123
7.1.6鈾的回收125
7.2生化制品分離和富集126
7.2.1發(fā)酵液中提取青霉素G126
7.2.2回收5-甲基-2-吡嗪羧酸128
7.3分離和回收CO2129
7.4SLM分離手性物130
7.5SLM用于分析樣品的前處理131
7.6SLM微型化133
7.7離子液體支撐液膜在石油化工領域中的應用135
7.7.1離子液體支撐液膜分離烴類混合物——甲苯和正庚烷135
7.7.2離子液體支撐液膜用于有機溶劑脫水135
7.7.3離子液體支撐液膜在CO2、SO2等氣體分離中的應用136
7.8支撐液膜制備納米材料137
7.9支撐液膜萃取回收高濃度煤氣化含酚廢水137
7.10支撐液膜驅動化學平衡的移動138
參考文獻139