膜萃取技術(shù)及其應(yīng)用研究進展

關(guān)于膜萃取技術(shù)及其應(yīng)用研究進展主要內(nèi)容發(fā)展歷程膜萃取的傳質(zhì)原理及影響因素主要的膜萃取技術(shù)在線聯(lián)用系統(tǒng)發(fā)展方向第2頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

萃取是分離和提純物質(zhì)的一種常用方法，傳統(tǒng)的萃取方法由于費時，費力，效率低等缺點，近年來已不能滿足發(fā)展的需要，因而先后出現(xiàn)了超臨界流體萃取，微波萃取，加壓溶劑萃取等新技術(shù)。膜萃取技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢顯示出了良好的發(fā)展前景和巨大的應(yīng)用潛力。膜萃取，又稱固定膜界面萃取，是基于非孔膜技術(shù)發(fā)展起來的一種樣品前處理方法，是膜技術(shù)和液液萃取過程相結(jié)合的新的分離技術(shù)，是膜分離過程中的重要組成部分。第3頁,共26頁，2024年2月25日，星期天1.

膜萃取發(fā)展歷程1984年Kiani和Kim首先提出膜萃取分離技術(shù)這個方法。1986年audusson提出了支持液膜萃?。⊿LE）技術(shù)。1992年Melcher提出了吸附劑接口膜萃?。∕ESI）技術(shù)。1993年Wang利用中空纖維制作出了膜萃取器裝置。1994年LindegardSLE與液相色譜實現(xiàn)了在線全自動聯(lián)用。1998年Y.Shen等人提出了微空膜液液萃取模型。2003年基于中空纖維膜萃取方法實現(xiàn)了與液相色譜在線聯(lián)用?！?頁,共26頁，2024年2月25日，星期天2.膜萃取的傳質(zhì)機理及其影響因素2.1膜萃取的傳質(zhì)原理MembraneAcceptorphaseDonorphaseDriveforces：temperature，concentration，pressure，electricalpotential，heatflux，

volumeflux，momentumflux，electricalfluxSelectivity：membraneproperty，physical－chemicalpropertiesbetweenmembraneandanalysts第5頁,共26頁，2024年2月25日，星期天Kw：水相的總傳質(zhì)系數(shù)εm：微孔膜孔隙率Kw：水相分傳質(zhì)系數(shù)τm：彎曲因子Km：膜內(nèi)分傳質(zhì)系數(shù)tm：膜厚Ko：有機相分傳質(zhì)系數(shù)m：分配系數(shù)2.2數(shù)學(xué)理論模型

－基于雙膜理論，建立的包括膜阻在內(nèi)的膜萃取傳質(zhì)模型(A)疏水膜=

其中，膜阻項為水相邊界層阻力項有機相邊界層阻力項有機相水相疏水膜yxm（1）第6頁,共26頁，2024年2月25日，星期天（B）親水膜有機相水相親水膜其中，膜阻項為：Kw：水相的總傳質(zhì)系數(shù)εm：微孔膜孔隙率Kw：水相分傳質(zhì)系數(shù)τm：彎曲因子Km：膜內(nèi)分傳質(zhì)系數(shù)tm：膜厚Ko：有機相分傳質(zhì)系數(shù)m：分配系數(shù)yx（2）mw第7頁,共26頁，2024年2月25日，星期天2.3影響因素溶液的組成。樣品的流速。（高濃度，小流速；低濃度，大流速→高的富積倍數(shù)）有機溶劑的種類。（相似相溶原理）支持體的種類。（孔徑小，孔率大，富積倍數(shù)大）溶液的PH值。（調(diào)節(jié)PH值使目標(biāo)分子轉(zhuǎn)化為可萃取形式）溫度。（溫度高，擴散速度快，平衡時間短，分配系數(shù)?。┑?頁,共26頁，2024年2月25日，星期天3.1萃取膜的分類（Membranetypes）

聚合物膜（polymericmembrane）液膜（liquidmembrane,holdinpores）兩相體系（twophasesystem）三相體系（threephasesystem）

3.膜萃取技術(shù)萃取膜的的性質(zhì)溶劑的性質(zhì)(受體，膜，供體)第9頁,共26頁，2024年2月25日，星期天J.Chromatogr.A,2000,902,205-2253.2.主要膜萃取技術(shù)：液膜萃?。╨iquidmembraneextraction）：聚合物膜萃?。╬olymericmembraneextraction）第10頁,共26頁，2024年2月25日，星期天（A）支載液體膜萃?。⊿LM）操作相對復(fù)雜靈敏度高富集效果較好重現(xiàn)性好J.Sep.Sci,2001,24,.495-507體系：三相體系PH值：反向調(diào)節(jié)供受體溶液PH值驅(qū)動力：離子態(tài)和非離子態(tài)的分析物在水相/有機相中的分配系數(shù)差。目標(biāo)分析物：酸堿性或離子形式存在的化合物萃取與反萃取的過程的結(jié)合。3.2.1液膜萃?。╨iquidmembraneextraction）第11頁,共26頁，2024年2月25日，星期天（B）微孔膜液液萃?。∕icroporousmembraneliquid－liquidextraction，MMLLE）體系：兩相體系（acquous－organic）目標(biāo)分析物：強疏水性化合物。萃取效率受分配系數(shù)的影響。第12頁,共26頁，2024年2月25日，星期天（C）乳劑液膜萃取（emulsionliquidmembraneextraction，

ELME）體系：三相體系內(nèi)相與互不相溶的有機溶劑形成乳滴。分析物經(jīng)液膜進入膜內(nèi)受體相。提取和濃縮同時進行。高的比表面積和高的傳質(zhì)速度。高的選擇性。操作簡便，成本低。第13頁,共26頁，2024年2月25日，星期天3.2.2.聚合物膜萃?。≒olymericmembraneextraction）分析物透過聚合物膜進入受體的過程。常用的模材料硅橡膠或聚四氟乙烯使用壽命長。分析物的擴散系數(shù)較液相小。傳質(zhì)慢，萃取效率低。第14頁,共26頁，2024年2月25日，星期天吸附劑接口膜萃取（membraneextractionwithasorbentinterface，MESI）膜萃取和吸附劑接口技術(shù)的結(jié)合。受體：氣體受體（對比其他方法中的液體作受體）樣品：氣體和液體樣品。目標(biāo)分析物的運輸通過氣體實現(xiàn)。J.Chromatogr.A,1999(830)365–376SampleCoolsorbent第15頁,共26頁，2024年2月25日，星期天3.3膜萃取裝置1mlchannel10ulchannel1.0ulchannelJ.Chromatogr.A,2000,902,205-225(a)(c)第16頁,共26頁，2024年2月25日，星期天4.聯(lián)用接口系統(tǒng)4.1SLE－HPLC接口的流路系統(tǒng)LCGCNorthAmerica2003，21，427-4381234主要用于環(huán)境樣品和生物樣品的在線提取分析。第17頁,共26頁，2024年2月25日，星期天4.2MESI－GC接口連接系統(tǒng)TrendsAnal.Chem.1995,14,113硅樹脂橡膠中空纖維特別適合對空氣，水，土壤等樣品進行連續(xù)檢測和過程控制。第18頁,共26頁，2024年2月25日，星期天4.3萃取注射器-GC在線聯(lián)用系統(tǒng)

Analyst,2000,125,673–676操作簡單，富集效果好，重現(xiàn)性好，應(yīng)用前景廣闊。第19頁,共26頁，2024年2月25日，星期天4.4SLM-AAS(atomicabsorptionspectrometry)Analyst1997(122)1073-1077.

用于尿樣中鉛的提取，富積倍數(shù)達到200以上，回收率大于95％，檢測限為0.1ug/L.第20頁,共26頁，2024年2月25日，星期天優(yōu)點待優(yōu)化的條件多。單次萃取的應(yīng)用范圍窄。膜的穩(wěn)定性差。（針對液膜萃取方法）平衡周期長。高的選擇性和富積率。有機溶劑用量小。一般為幾到幾十微升，污染少準(zhǔn)確度和精密度高。無需特殊設(shè)備，成本低。方便與其他分析設(shè)施實現(xiàn)自動和在線聯(lián)用。能夠避免液滴分散而引起的夾帶和溶劑損失。缺點第21頁,共26頁，2024年2月25日，星期天5.應(yīng)用環(huán)境樣品中的有機污染物的提取分析。生物樣品的提取分析。體液中藥物及代謝產(chǎn)物的提取富積分析。金屬元素的提取分析。

---貴金屬的提取。

---環(huán)境中重金屬污染物。揮發(fā)性樣品的提取分析。第22頁,共26頁，2024年2月25日，星期天6.展望新型膜萃取技術(shù)的研究。與各種分離分析技術(shù)的全自動在線聯(lián)用。應(yīng)用領(lǐng)域的進一步擴展。第23頁,共26頁，2024年2月25日，星期天參考文獻B.M.Cordero,.L.P.Pavon，J.Chromotogr.A2000(902)195J.A.Jonssen,L.J.Chromatogr.A,2000(902)205劉景富，汪桂斌，分析化學(xué)，2004(10)1389J.A.Jonsson,L.Mathiasson,J.Sep.Sci,2001(24)495J.F.Liu,J.B.Chao,G.B.Jiang,Anal.Chem.Acta,2002(455)93D.Kou,S.Mitra,Anal.Chem,2003(75)6355J.Norberg,E.Thordarson,Analyst.2000(125)673Y.Shen,J.A.Jonsson,L.Mathiasson,Anal.Chem.1998(70)946J.Jo?nsson,L.Mathiasson，Trend.Anal.Chem.,1999(18)31810.N.-K.Djane,I.A.Bergd