第五章分離原理與設(shè)備

1、第五章 分離原理與設(shè)備學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握萃取與離心的基本原理與方法，掌握固-液、固-氣分離的常用設(shè)備的類(lèi)型及工作原理；2.熟悉超濾的常用設(shè)備的類(lèi)型。固-液分離常用術(shù)語(yǔ)過(guò)濾（包括超濾）：利用混合物中各物質(zhì)粒徑的不同，以某種多孔物質(zhì)為篩分介質(zhì)，將液體與混懸于其中的粒子分開(kāi)的操作。萃?。ㄌ崛。褐赣萌軇┌压腆w物料中的某些可溶組分（固體或液體）提取出來(lái)，使之與固體不溶部分分離的過(guò)程。“相似相容”。1.離心：利用離心力使液相非均一系分離的一種方法，比如混懸液或乳濁液。一、過(guò)濾1.類(lèi)型表面過(guò)濾（餅層過(guò)濾）深層過(guò)濾2.過(guò)濾介質(zhì)孔隙率：過(guò)濾介質(zhì)內(nèi)毛細(xì)管的體積與過(guò)濾介質(zhì)表觀體積之比，值愈大，說(shuō)明毛細(xì)孔愈多。應(yīng)根

2、據(jù)過(guò)濾的目的選擇過(guò)濾介質(zhì)。濾紙：外用液體制劑常用，平均孔徑1-7m，使用前需用環(huán)氧乙烷消毒滅菌。濾布：預(yù)濾，有長(zhǎng)纖維和短纖維之分，如需濾餅者以長(zhǎng)纖維為宜，需濾液則選擇短纖維。燒結(jié)金屬：將金屬粉末燒結(jié)成多孔過(guò)濾介質(zhì)可用來(lái)過(guò)濾較細(xì)的微粒，如采用不銹鋼、合金、金屬鈦等制造過(guò)濾板。不同材質(zhì)，性能各異。石棉：孔隙率10%，可耐溫至150，化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良，對(duì)細(xì)菌及熱原的除去性能較高，主要用于無(wú)菌飲料、注射液的過(guò)濾。缺點(diǎn)是濾材碎屑易混入藥液。多孔塑料：聚氯乙烯、聚丙烯等。多孔玻璃：多孔玻璃是燒結(jié)而成，對(duì)堿不穩(wěn)定。可耐高溫（230-250）。多孔陶瓷：多用于精濾，過(guò)濾原理是篩分效應(yīng)和靜電吸附。纖維素酯微孔濾膜

3、：材料有纖維素酯類(lèi)、聚氯乙烯（PVC）、聚四氟乙烯（PTFE）。3.助濾劑可壓縮濾餅：顆粒較軟，形成的濾餅在壓力下變形，濾餅中通道變小，阻力增加。不可壓縮濾餅：顆粒具有一定剛性，形成的濾餅在壓力作用下基本不變形，孔隙率高，易過(guò)濾。 對(duì)易形成可壓縮濾餅的濾液，根據(jù)實(shí)際情況，選擇性添加助濾劑。助濾劑有硅藻土、珍珠巖、炭粉和纖維粉末等。添加方法：一是先形成助濾層，再過(guò)濾；二是先于混懸液混合同時(shí)過(guò)濾。注意如需要的產(chǎn)品是濾餅，則不許加入助濾劑。4.過(guò)濾設(shè)備分類(lèi)操作方法：間歇式和連續(xù)式過(guò)濾介質(zhì)：粒狀介質(zhì)過(guò)濾器、多孔介質(zhì)過(guò)濾器、濾布介質(zhì)過(guò)濾器和膜濾器等。推動(dòng)力：重力過(guò)濾、加壓過(guò)濾和真空過(guò)濾。選擇設(shè)備，考慮因

4、素溶液性質(zhì)固體懸浮物性質(zhì)1.產(chǎn)品的類(lèi)型及價(jià)格4.1板框壓濾機(jī)優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、過(guò)濾面積大、動(dòng)力消耗少、過(guò)濾推動(dòng)力大等。缺點(diǎn)：間歇式、操作勞動(dòng)強(qiáng)度大、洗滌時(shí)間長(zhǎng)、不徹底等?，F(xiàn)自動(dòng)化程度有所提高。板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)4.2多孔聚乙烯燒結(jié)管過(guò)濾器結(jié)構(gòu)：多孔燒結(jié)管應(yīng)用：懸浮液中含少量固體的澄清液的過(guò)濾。一般聯(lián)合應(yīng)用。4.3微孔濾膜過(guò)濾器結(jié)構(gòu)：微孔濾膜、多孔篩板等。根據(jù)膜的不同，應(yīng)用較為廣泛。注意：微孔濾膜強(qiáng)度較低，不能使液體反向流動(dòng)。二、超濾概述：一般認(rèn)為超濾是一種篩孔分離過(guò)程。超濾技術(shù)又稱為分子篩分技術(shù)，介質(zhì)是超濾膜。裝置板式超濾膜組件：多孔板支持濾膜。管式超濾膜組件：筒管內(nèi)壁或外

5、壁，分為內(nèi)壓式和外壓式。進(jìn)料截留量面積較大，但單位體積的濾過(guò)面積比卷筒式和中空纖維式膜小。卷筒式超濾膜組件：1.中空纖維式超濾膜組件：三、固-液萃?。ㄌ崛。ㄒ唬┙n法及設(shè)備浸漬法是將粉碎或切制的一定量藥材置于浸取器中，注入一定量的溶劑，使固液接觸，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，再分離藥液與藥渣的操作。分為冷浸法和熱浸法。特點(diǎn)：溶劑用量大、藥液濃度較稀，簡(jiǎn)單易行、效率較低。不適宜貴重和有效成分含量低的藥材。（二）滲漉法及其設(shè)備滲漉法是將適度粉碎的藥材置滲漉筒中，由上部不斷添加溶劑，溶劑滲過(guò)藥材層向下流動(dòng)過(guò)程中浸出藥材成分的方法。結(jié)構(gòu)：滲漉筒材質(zhì)：鋁、不銹鋼、陶瓷、玻璃等形狀：不膨脹藥材，宜選用圓筒形滲漉器1.

6、膨脹藥材，宜選用圓錐形滲漉器滲漉法的步驟：潤(rùn)濕膨脹填裝：填料均勻，不得留有較大的空隙。浸漬：加入一定量溶劑，排盡藥材層空氣。1.滲漉：打開(kāi)下部旋塞，以一定速度滲漉，并在上部補(bǔ)充溶劑，使液面始終沒(méi)過(guò)藥材的頂層。多級(jí)逆流接觸萃取及其設(shè)備原理：多級(jí)逆流液相萃取新型固-液萃取器移動(dòng)床式萃取器浸液式萃取器固體排出式萃取器固體分散式萃取器Bollman萃取器全圖Bollman萃取器頂部移動(dòng)床式萃取器四、離心分離1.簡(jiǎn)介是指利用離心力以使液相非均一相進(jìn)行分離的一種方法。類(lèi)型：離心過(guò)濾、離心沉降和離心分離（通常特指乳濁液的分離）分離原理：離心力與向心力；離心分離因數(shù)（），愈大、離心力愈大，有助于液體的分離。2

7、.設(shè)備2.1三足式離心機(jī)：有過(guò)濾式和沉降式兩類(lèi)，兩類(lèi)主要區(qū)別是轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)性強(qiáng)、操作方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低等。缺點(diǎn)：生產(chǎn)能力較低、對(duì)微細(xì)混懸顆粒分離不完全。三足式沉降離心機(jī)三足式過(guò)濾離心機(jī)2.2沉降式與分離式離心機(jī)對(duì)各種膠體液體和煎煮中藥溶液采用沉降式離心機(jī)；對(duì)乳濁液的分離則采用分離式離心機(jī)。分離式離心機(jī)氣-固分離氣體中懸浮固體粉末，需要回收或除去。原理：利用氣體與固體在性質(zhì)上的差異。分離類(lèi)型：干法、濕法和電凈制一、干法重力沉降：利用重力作用使懸浮的微粒沉降，適用于大顆粒分離的初步凈化，40m以上的顆粒。慣性分離：利用氣流中固體顆粒的慣性進(jìn)行分離，15m以上的顆粒.離心沉降：利用離心力作用，稱為旋風(fēng)分離器。通常對(duì)510m以上的粒子，適用于中等粒子凈化要求。過(guò)濾凈制：常用布袋作為過(guò)濾介質(zhì)，又稱袋式除塵器或袋濾器。過(guò)濾效率較高。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，常多種形式的組合使用，以增強(qiáng)分離效果。二、設(shè)備及影響因素1.旋風(fēng)分離器2.影響性能的因素粉塵特性：氣流特性：包括氣體流速（不是越高越好，一定范圍內(nèi)隨著流速增加性能增加）、含塵濃度（濃度高，利于分離）等。旋風(fēng)分離器尺寸：直徑（一定范圍內(nèi)，較小的效率高）、氣流排出管直徑與位置、筒體長(zhǎng)度。分離器結(jié)構(gòu)：進(jìn)氣口的位置及型式（進(jìn)口一般有兩類(lèi)：軸向進(jìn)口與切向進(jìn)口）、內(nèi)壁粗糙度、排灰裝置切向進(jìn)口的兩種型式3.幾種常見(jiàn)的旋風(fēng)分離器