液液傳質(zhì)分離過程實(shí)用教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1液液傳質(zhì)液液傳質(zhì)(chun zh)分離過程分離過程第一頁，共39頁。第1頁/共39頁第二頁，共39頁。第2頁/共39頁第三頁，共39頁。第3頁/共39頁第四頁，共39頁。第4頁/共39頁第五頁，共39頁。第5頁/共39頁第六頁，共39頁。第6頁/共39頁第七頁，共39頁。逆流萃取塔 5 . 025. 0) 1(2/11Neuuu定義 E為進(jìn)料中組分(zfn)i被萃取的分?jǐn)?shù) 第7頁/共39頁第八頁，共39頁。各式可用質(zhì)量(zhling)單位或摩爾單位。由于在絕熱萃取塔中溫度變化一般都不大，因此一般不需要焓平衡方程，只有當(dāng)原料與溶劑有較大溫差或混和熱很大時(shí)才需考慮。 第8頁/共39頁第九頁

2、，共39頁。(a)(b)（c)洗滌液溶劑進(jìn)料萃余液溶劑溶劑萃余液進(jìn)料SR溶劑脫溶劑的萃取相SRTR溶劑 S進(jìn)料A,B溶劑 T溶劑 T脫溶劑的產(chǎn)品B脫溶劑的產(chǎn)品A溶劑S(a) 分餾萃取(b) 單回流的分餾萃取(c) 雙溶劑分餾萃取第9頁/共39頁第十頁，共39頁。第10頁/共39頁第十一頁，共39頁。第11頁/共39頁第十二頁，共39頁。第12頁/共39頁第十三頁，共39頁。第13頁/共39頁第十四頁，共39頁。第14頁/共39頁第十五頁，共39頁。第15頁/共39頁第十六頁，共39頁。第16頁/共39頁第十七頁，共39頁。第17頁/共39頁第十八頁，共39頁。第18頁/共39頁第十九頁，共39

3、頁。固體(gt)超臨界流體的相平衡 ppSSSSRTdpvppy222222expEppyS22ppSSSRTdpvE2222exp第19頁/共39頁第二十頁，共39頁。zRTdvvRTnpRTvlnlnjnv,T,22由于固體的飽和蒸氣壓非常低，所以用來校正純固體的飽和蒸氣壓的逸度系數(shù)值近乎等于1；因固體的摩爾體積通常很小，在壓力變化為幾十兆帕范圍內(nèi)，Poynting因子(ynz)積分值通常不超過2；因此，決定增強(qiáng)因子(ynz)E的大小的主要因素是高壓流體混合物中溶質(zhì)2的逸度系數(shù)。經(jīng)熱力學(xué)推導(dǎo)可得： 在壓力不高的情況下（大約不超過輕組分臨界壓力的一半(ybn)），E可由簡(jiǎn)化的維里方程計(jì)算：

4、第20頁/共39頁第二十一頁，共39頁。第21頁/共39頁第二十二頁，共39頁。第22頁/共39頁第二十三頁，共39頁。第23頁/共39頁第二十四頁，共39頁。案例：超臨界流體萃取的在化學(xué)工業(yè)應(yīng)用案例：超臨界流體萃取的在化學(xué)工業(yè)應(yīng)用(yngyng)實(shí)例實(shí)例 烴的分離有機(jī)溶劑水溶劑的脫水（醇甲乙醇等） 有機(jī)合成原料的精制（己二酸己內(nèi)酰胺等）共沸化合物的分離 反應(yīng)的稀釋溶劑（聚合反應(yīng)烷烴異構(gòu)化反應(yīng)） 反應(yīng)原料回收（從低級(jí)脂肪酸鹽的水溶液中回收脂肪酸） 第24頁/共39頁第二十五頁，共39頁。第25頁/共39頁第二十六頁，共39頁。第26頁/共39頁第二十七頁，共39頁。第27頁/共39頁第二十八頁

5、，共39頁。第28頁/共39頁第二十九頁，共39頁。第29頁/共39頁第三十頁，共39頁。案例案例(n l)通過(tnggu)調(diào)節(jié)水相pH值和KCl濃度來實(shí)現(xiàn)三種蛋白質(zhì)的分離。在pH=9時(shí)，核糖核酸酶的溶解度很小，保留在水相而與其他兩種蛋白質(zhì)分離；相分離后得到的反膠團(tuán)相（含細(xì)胞色素C和溶菌酶）與0.5 mol/dm3的KCl水溶液接觸后，細(xì)胞色素C被反萃取到水相，而溶菌酶留在反膠團(tuán)相；含溶菌酶的反膠團(tuán)與2.0 mol/dm3KCl，pH值為11.5的水相接觸后，將溶菌酶反萃至水相中。 第30頁/共39頁第三十一頁，共39頁。第31頁/共39頁第三十二頁，共39頁。物質(zhì)類型物質(zhì)P的名稱物質(zhì)Q的名

6、稱兩種非離子型聚合物聚丙二醇聚乙二醇 聚乙烯醇葡萄糖（Dex）羥丙基葡萄糖 聚乙二醇（PEG）聚乙烯醇葡萄糖 (Dex)聚乙烯吡咯烷酮P為帶電荷聚電解質(zhì)硫酸葡聚糖鈉鹽羧甲基葡聚糖鈉鹽聚丙二醇、聚乙二醇甲基纖維素P Q都為聚電解質(zhì) 羧甲基葡聚糖鈉鹽羧甲基纖維素鈉鹽P為聚合物Q為鹽類 聚乙二醇 磷酸鉀、硫酸銨、硫酸鈉硫酸鎂、酒石酸鉀鈉第32頁/共39頁第三十三頁，共39頁。圖中把均相區(qū)與兩相區(qū)分開的曲線，稱為雙節(jié)點(diǎn)曲線。如果體系總組成位于(wiy)雙節(jié)點(diǎn)曲線下方的區(qū)域，兩高聚物均勻溶于水中而不分相。如果體系總組成位于(wiy)雙節(jié)點(diǎn)曲線上方的區(qū)域，體系就會(huì)形成兩相。上相富集了高聚物Q，下相富集了高

7、聚物P。用A點(diǎn)代表體系總組成，B點(diǎn)和C點(diǎn)分別代表互相平衡的上相和下相組成，稱為節(jié)點(diǎn)。A、B、C三點(diǎn)在一條直線上，稱為系線。 第33頁/共39頁第三十四頁，共39頁。溶質(zhì)在雙水相中的分配受表面自由能、表面電荷、疏水作用(zuyng)及生物親和作用(zuyng)等因素的影響，其中表面自由能、表面電荷對(duì)分配行為的影響最為重要，因而對(duì)這兩方面的理論研究也比較深入。溶質(zhì)分配的理論研究對(duì)雙水相萃取起到指導(dǎo)作用(zuyng)，使萃取過程可通過控制相關(guān)的影響因素而得到優(yōu)化。 第34頁/共39頁第三十五頁，共39頁。因?yàn)榇蠓肿游镔|(zhì)的Mr很大，的微小改變會(huì)引起分配系數(shù)K發(fā)生很大的改變，因此利用不同的表面性質(zhì)(xn

8、gzh)，可以達(dá)到分離大分子的目的。 第35頁/共39頁第三十六頁，共39頁。（3）疏水作用(zuyng) 兩相系統(tǒng)中如有鹽存在，會(huì)對(duì)大分子在兩相間的分配系數(shù)發(fā)生改變 在pH值為等電點(diǎn)的雙水相中，蛋白質(zhì)主要根據(jù)表面疏水性的差異產(chǎn)生各自的分配平衡。 第36頁/共39頁第三十七頁，共39頁。第37頁/共39頁第三十八頁，共39頁。案例案例(n l)從細(xì)胞漿液中提取蛋白質(zhì)時(shí)，蛋白質(zhì)均分配于上相，而細(xì)胞或細(xì)胞碎片分配于下相。在大多數(shù)情況下分配系數(shù)大于3，很多雜蛋白也和細(xì)胞同時(shí)除去。實(shí)際操作中多數(shù)采用PEG鹽體系，主要是因?yàn)檫@種體系物理特性較好易于相分離，而且價(jià)格也低。細(xì)胞漿液的加入量是一個(gè)重要參數(shù)。大量細(xì)胞或細(xì)胞碎片的存在使體系兩相的粘度，特別是下相的粘度大大增高，上、下相體積(tj)比降低從而影響蛋白質(zhì)的收率。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般1kg萃取體系中加入200400g濕細(xì)胞為宜。 從細(xì)胞漿液中提取到的蛋白質(zhì)還需要進(jìn)一步純化。通?？赏ㄟ^多步雙水相萃取來達(dá)到純化的目的。第一步萃取后，分布于上相的蛋白質(zhì)可通過加入適量的鹽(有時(shí)也可同時(shí)加入