Khái niệm phản ứng bằng màng chất lỏng đã có từ trên 20 năm trở lại đây mô tả quá trình phân riêng, trong đó hàng rào ngăn cách giữa dòng cấp (Feed) (cũng gọi là pha ngoài-pha cung cấp) và dòng đi qua (Permeat-dòng thoát-Pha trong-pha nhận) bao gồm một pha lỏng khác (màng chất lỏng). Ở đó người ta phân biệt 2 trường hợp quan trọng.
Trang 49
Hệ thống phân riêng không có phân tán pha:
Màng chất lỏng được cố định trong một vật mang xốp và ở đó phân riêng 2 chất lỏng hòa tan lẫn nhau ra khỏi nhau. Do đó không xảy ra hiện tượng phân tán pha và gọi là “ màng chất lỏng ngăn cản”
Hình 2.23: Ý tưởng về hệ màng chất lỏng ( a, không có và b, có chất phân tán)
Hệ thống phân riêng có phân tán pha:
Cơ sở của phương pháp này là một nhũ tương kép. Pha nhận được phân tán trong pha màng chất lỏng và pha này lại được phân tán nhũ tương trong pha cung cấp (màng chất lỏng nhũ tương). Quá trình phân riêng có phân tán pha được tiến hành trước hết là tạo thành một nhũ tương ổn định. Sau quá trình trao đổi chất (chuyển khối) nhũ tương sẽ bị phá hủy và khi đó sẽ thu được chất đã được phân tách vào pha nhận và pha màng. Một tiêu chí quan trọng để lựa chọn màng chất lỏng là khả năng hòa tan lựa chọn của nó đối với chất đi qua. Bên cạnh việc lựa chọn một môi trường có hệ số phân chia cao (hình 2.24a) khả năng hòa tan cũng có thể đạt được bằng cách thêm hoặc sử dụng một chất mang (hình 2.24b)
Chất mang là những hợp chất có thể phản ứng chọn lọc và phản ứng này thuận nghịch với cấu tử phải đi qua (permeanden) và có độ hòa tan cao với chất phải đi qua (permeanden) trong màng chất lỏng.
Trang 50
Hình 2.24: Các màng chất lỏng
( a: không có chất mang, b: có chất mang linh động)
Quá trình vận tải cấu tử phải đi qua (Permeanden) nhờ chất mang được xem là quá trình vận tải chất dễ dàng hơn. Các màng chất lỏng, so với màng chất rắn có nhiều ưu điểm.
+ Hệ số khuyếch tán phân tử trong pha lỏng cao hơn rất nhiều so với trong màng chất rắn.
+ Khi lựa chọn pha màng, người ta có thể lựa chọn một cách linh động giữa các chất lỏng có độ lựa chọn cao và không độc hại.
+ Chỉ cần một lượng pha màng rất nhỏ, do đó có thể chọn cả những hóa chất rất đắc tiền.
+ Độ lựa chọn và dòng qua màng chất lỏng sẽ tăng lên thông qua việc sử dụng các chất mang hợp lý.
Các ưu điểm này cũng không thể che khuất được các nhược điểm khá trầm trọng sau đây:
- Khi sử lý các dòng dạng khí, pha màng sẽ bị bốc hơi và dòng hơi của phần lớn các màng chất lỏng là không thể bỏ qua.
Trang 51
- Khi sử dụng các màng chất lỏng, các chất lỏng này hòa tan chậm màng chất lỏng (người ta gọi là chảy máu màng). Trong cả 2 trường hợp màng sẽ dần dần mất chức năng và phải tạo ra màng mới.
- Ở các màng nhũ tương, rất khó có thể tạo ra một nhũ tương ổn định.
- Cho đến nay màng chất lỏng chưa được ứng dụng ở quy mô lớn trước hết là do chưa tạo ra màng có một độ ổn định lâu dài, mặc dù cũng đã có vài công nghệ được vận dụng đã biết.