新型分離技術(shù)

1、化工與能源學(xué)院科技論文寫作課程論文專業(yè)班級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 寫作日期： 2013年6月5日 成 績： 新型分離技術(shù)的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀摘要 本文對(duì)膜分離技術(shù)、色譜分離技術(shù)、吸附分離技術(shù)、離心分離技術(shù)、萃取分離技術(shù)等新型分離技術(shù)的應(yīng)用和研究現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述Abstract In this discourse , the author introduces the status of the application and research of some new separationtechnology such as membrane separation technology,

2、chromatography, adsorption separation technology, centrifugal separation, extraction separation technology and so on.分離技術(shù)是研究生產(chǎn)過程中混合物的分離、產(chǎn)物的提取或純化的一門新型學(xué)科,隨著社會(huì)的發(fā)展,對(duì)分離技術(shù)的要求越來越高,不但希望采用更高效的節(jié)能、優(yōu)產(chǎn)的方法,而且希望所采用的過程與環(huán)境友好.正是這種需求,推動(dòng)了人們對(duì)新型分離技術(shù)不懈的探索.近十余年來,新型分離技術(shù)發(fā)展迅速,其應(yīng)用范圍已涉及化工、環(huán)保、生化、醫(yī)藥、食品、電子、航天等領(lǐng)域,不少技術(shù)已趨成熟.1下面一一進(jìn)行闡述

3、.1 膜分離技術(shù)1.1 分離膜的種類隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，膜的種類得到發(fā)展，按材料性質(zhì)，可以分為高分子膜、金屬膜、無機(jī)膜.根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為均質(zhì)膜、非對(duì)稱膜、復(fù)合膜、離子交換膜、荷電膜、液膜.按成膜方法不同，分為三類，微孔膜( 即核孔膜) 、控制拉伸膜和海綿狀結(jié)構(gòu)膜.1.2 膜分離過程微濾是最早使用的膜分離技術(shù)，是在壓力差作用下進(jìn)行的篩孔分離、使不溶物濃縮的過程，主要用于濾除 0 05 10 m 的懸濁物質(zhì)顆粒.主要應(yīng)用于截留顆粒物、液體澄清以及除菌.超濾是在壓力差作用下進(jìn)行的篩孔分離過程.納濾是從水溶液中分離除去中小分子物質(zhì)的過程( 分子量為 300 500) .其原理是在超濾和反滲透間提供了一種

4、選擇性媒介，在濃縮有機(jī)溶質(zhì)的同時(shí)，也可脫鹽.1.3 國外分離技術(shù)的發(fā)展及研究進(jìn)展2早在上世紀(jì) 30 年代，硝酸纖維素微濾膜已商品化，近年來開發(fā)出聚四氟乙烯為材料的微濾膜新品種，它使用范圍非常廣，銷售額居于各類膜的首位.從上世紀(jì) 70 年代，超濾應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，現(xiàn)在應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛.上世紀(jì) 80 年代，新型含氟離子膜在氯堿工業(yè)應(yīng)用成功.第三代低壓反滲透復(fù)合膜，性能大幅提高，已在藥液濃縮、化工廢液、超純水制造等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用.1979 年 Monsanto 公司成功研制出 H2/N2分離系統(tǒng).滲透汽化于 80 年代后期進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用，主要用于醇類等恒沸物脫水，該過程節(jié)約能源，不使用挾帶劑，使用起來

5、比較經(jīng)濟(jì).此外，用滲透汽化( PV) 分離有機(jī)混合物，近年也有中試規(guī)模研究的報(bào)道.1.4 國內(nèi)分離技術(shù)的發(fā)展及研究進(jìn)展3-4我國膜技術(shù)始于上世紀(jì) 50 年代末，1966 年聚乙烯異相離子交換膜在上?；S正式投產(chǎn).1967年用膜技術(shù)進(jìn)行海水淡化工作.我國在 70 年代對(duì)其它膜技術(shù)相繼進(jìn)行研究開發(fā)( 電滲析、反滲透、超濾、微濾膜) ，80 年代進(jìn)入應(yīng)用推廣階段.中國科學(xué)院大連化物所在 1985 年首次研制成功中空纖維N2/H2分離器，現(xiàn)已投入批量生產(chǎn).我國在 1984 年進(jìn)行滲透汽化( PV) 研究，1998 年我國在燕山化工建立第一個(gè)千噸級(jí)苯脫水示范工程 .中國科技部把滲透汽化透水膜、低壓復(fù)合

6、膜、無機(jī)陶瓷膜及天然氣脫濕膜等列入“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃，分別由清華大學(xué)、南京化工大學(xué)及中科院大連化物所、杭州水處理中心承擔(dān)，進(jìn)行重點(diǎn)開發(fā)公關(guān).1998 年 10月國家發(fā)改委在大連投資興建國家膜工程中心，技術(shù)上以中國科學(xué)院大連化物所為依托.1.5 在醫(yī)藥用水制備中的應(yīng)用 Taylor5和Transen6采用離子交換、反滲透與炭吸附、荷電吸附材料及終端除菌濾器等技術(shù)，做成醫(yī)藥用水生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)無菌注射用水.丁紹敏等7比較了去離子水與超濾水的質(zhì)量，結(jié)果使用超濾生產(chǎn)的輸液的澄明度有了明顯的提高.2 色譜分離技術(shù)2.1 色譜技術(shù)簡介色譜是從混合物中分離組分的重要方法之一.色譜技術(shù)甚至能夠分離物化性能

7、差別很小的化合物,當(dāng)混合物各組成部分的化學(xué)或物理性質(zhì)十分接近,而其它分離技術(shù)很難或根本無法應(yīng)用時(shí),色譜技術(shù)愈加顯示出其實(shí)際有效的優(yōu)越性.如在消旋體處理等許多方面,所要求的產(chǎn)品純度標(biāo)準(zhǔn)只有使用色譜技術(shù)才能達(dá)到.因而在醫(yī)藥、生物和精細(xì)化工工業(yè)中,發(fā)展色譜技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模純物質(zhì)分離提取的重要性日益增加.8下面,通過幾個(gè)實(shí)際中的例子來說明色譜分離技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用.2.2 色譜分離技術(shù)在淀粉糖工業(yè)中的應(yīng)用淀粉糖經(jīng)水解后的產(chǎn)品液中還存在許多其他的單糖、多糖、聚合糖和/或多元醇.在我國,許多廠家沒有采用組分分離工藝,或采用的分離工藝只能分離出其中的一個(gè)主要組分,在提取出部分產(chǎn)品后由于雜糖、醇和/或其他雜質(zhì)在

8、母液中的畜集而無法繼續(xù)利用.如能將它們分離純化可得到各種產(chǎn)品,大大增加產(chǎn)品價(jià)值.如用陽離子交換色譜柱法將麥芽糖生產(chǎn)的糖漿分為麥芽糖和麥芽三糖.9如麥芽糖生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量含麥芽糖70%,麥芽三糖以上糖分為30%的高麥芽糖漿,便可采用陽離子交換色譜柱法分離成兩部分.一部分中麥芽糖含量純度為97.5%,用于直接生產(chǎn)結(jié)晶麥芽糖;另一部分含麥芽三糖65%以上,麥芽糖30%左右,再經(jīng)處理后可生產(chǎn)麥芽三糖產(chǎn)品.國外使用色譜技術(shù)于糖醇分離,已變得非常普遍,幾乎為所有公司采用.有些公司甚至專門從我國或其他地方收購純度低的糖醇產(chǎn)品,通過色譜分離獲得高純度產(chǎn)品高價(jià)銷售.102.3 蛋白質(zhì)組學(xué)研究中的色譜分離技術(shù)目前

9、,用于“海量”蛋白質(zhì)混合物的高效分離方法主要有二維電泳和高效液相色譜兩種方法.其中因分離度高并具有直觀圖譜而被普遍采用的方法為二維電泳,即2DE方法.112DE與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)已經(jīng)成為蛋白質(zhì)組學(xué)研究中一個(gè)較為成熟的技術(shù)平臺(tái),被廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)組學(xué)研究的各個(gè)方面.但由于該技術(shù)伴隨其誕生所固有的缺陷,因此近幾年對(duì)該方法進(jìn)行了一些改進(jìn),如對(duì)電泳前生物樣品進(jìn)行預(yù)濃縮和預(yù)分離、分步提取以及對(duì)凝膠的染色過程進(jìn)行優(yōu)化,但都未有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展.為了解決這種方法存在的問題,另一種高效分離方法,12即高效液相色譜方法(HPLC)獲得了愈來愈多的應(yīng)用,特別是各種模式色譜聯(lián)用組成多維色譜分離技術(shù)逐漸被采用,并與質(zhì)譜聯(lián)用以

10、克服二維凝膠電泳存在的缺陷.通常與質(zhì)譜聯(lián)用的多維色譜分離方法是基于兩種或兩種以上不同分離機(jī)理方法的優(yōu)化和組合,其峰容量為最后一種模式色譜對(duì)前一種(或幾種)模式色譜分離所得的所有餾分進(jìn)一步分離的色譜峰的總和.分離方法的選擇除了根據(jù)分離對(duì)象和目的的不同考慮不同分離方法以及組合方式外,還應(yīng)考慮質(zhì)譜鑒定的要求以及最后從蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫檢索的需要.由于蛋白質(zhì)組的龐大和復(fù)雜,通常需要對(duì)其進(jìn)行預(yù)分離以縮小分離范圍,再進(jìn)一步進(jìn)行高效分離.132.4 展望綜上所述,盡管不同色譜分離方法還存在一些不足之處,但它們以引人注目的各種優(yōu)點(diǎn),如高分辨率、快速、低成本等,贏得了人們的青睞.色譜分離方法不僅會(huì)在實(shí)驗(yàn)室得到廣為應(yīng)用

11、,而且在大規(guī)模制備色譜領(lǐng)域內(nèi)也具有極大的潛力.此外,各種色譜分離方法的合理組合技術(shù)方法,也是今后研究的重要內(nèi)容和方向.3 吸附分離技術(shù)3.1 吸附與吸附分離技術(shù)吸附是一表面現(xiàn)象,在流體(氣或液)與固體表面(吸附劑)相接觸時(shí),流固之間的分子作用引起流體分子(吸附質(zhì))濃縮在表面.對(duì)一流體混合物,其中某些組分因流固作用力不同而優(yōu)先得到濃縮,產(chǎn)生選擇吸附,實(shí)現(xiàn)分離.吸附分離過程依據(jù)流體中待分離組分濃度的高低可分為凈化和組分分離,一般以質(zhì)量濃度10%界限14,小于此值的稱為吸附凈化.吸附是自發(fā)過程,發(fā)生吸附時(shí)放出熱量,它的逆過程(脫附)是吸熱的,需要提供熱量才能脫除吸附在表面的吸附分子.吸附時(shí)放出熱量的

12、大小與吸附的類型有關(guān):發(fā)生物理吸附時(shí),吸附質(zhì)吸附劑之間的相互作用較弱,吸附選擇性不好,吸附熱通常是在吸附質(zhì)蒸發(fā)潛熱的23倍范圍內(nèi),吸附量隨溫度升高而降低;而發(fā)生化學(xué)吸附時(shí),吸附質(zhì)吸附劑之間的相互作用強(qiáng),吸附選擇性好且發(fā)生在活性位上,吸附熱常大于吸附質(zhì)蒸發(fā)潛熱的23倍.在吸附分離技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中,吸附劑要重復(fù)使用,吸附與脫附是吸附分離過程的必要步驟.吸附劑脫附再生的實(shí)現(xiàn)方式主要有兩種:提高吸附劑溫度和用低吸附質(zhì)濃度的流體.早期的吸附分離技術(shù)主要用于吸附凈化方面,隨著20世紀(jì)50年代合成沸石分子篩的出現(xiàn),使吸附分離技術(shù)得到快速發(fā)展,在化工、石化、生化和環(huán)保等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,其中變溫吸附(TSA)

13、、用于氣體組分分離的變壓吸附(PSA)和用于液體組分分離的模擬移動(dòng)床(SMB)分離技術(shù)成為應(yīng)用的主流.3.2 吸附材料15開發(fā)吸附分離技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵是吸附劑具有各種微孔結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)的大比表面固體材料(1501 500m2/g),用于流體混合物中組分的吸附分離.吸附劑主要有活性炭、沸石分子篩、氧化鋁、硅膠、高分子吸附劑和離子交換樹脂.常用吸附劑的主要特性見表2.硅膠、氧化鋁和沸石分子篩都可以用作為吸附干燥劑,但由于各自性質(zhì)不同,適用的場合也不一樣.一般來說,在干燥程度要求不高時(shí),使用硅膠較普遍,因硅膠要求的再生溫度較低;分子篩適用于要求深度干燥的場合,但需較高的再生溫度,不適用PSA模式,

14、因分子篩與水的相互作用強(qiáng),僅靠變化流體濃度不能實(shí)現(xiàn)再生.如在儀表風(fēng)等氣體的PSA干燥中,適合的吸附劑是氧化鋁而不是硅膠,因硅膠的強(qiáng)度稍差,其落粉率不能滿足要求.活性炭為非極性材料,對(duì)有機(jī)物有較強(qiáng)的吸附能力,故一般有機(jī)揮發(fā)物(VOC)的脫除和回收都使用活性炭作為吸附劑.空氣的PSA制氧過程是利用了分子篩吸附劑的吸氮量大于其吸氧量的特性,而空氣的PSA制氮過程則利用了N2在炭分子篩上的吸附速率大于O2的幾十倍的特性,這正好反映了實(shí)現(xiàn)吸附分離的主要依據(jù):利用不同流體在吸附劑上吸附量或吸附速率的差異.吸附劑的性能決定著吸附分離技術(shù)的應(yīng)用,因此吸附劑的開發(fā)一直是吸附分離技術(shù)的研發(fā)重點(diǎn).針對(duì)吸附分離體系的

15、特性,吸附劑的研發(fā)有多種方式: (1)改進(jìn)現(xiàn)有的吸附劑,以提高過程的經(jīng)濟(jì)性和效果,如PSA制氧過程采用的吸附劑由CaA、10X到LiNaLSX(LSX代表低硅鋁比的八面沸石型分子篩),增加分子篩的局部電場,提高其吸氮容量,而吸附過程則由PSA發(fā)展到真空變壓吸附(VSA),節(jié)省過程的能耗; (2)通過合成新型的吸附劑和吸附分離用的材料,如各種新的分子篩被合成出來,并在吸附分離過程中得到應(yīng)用; (3)結(jié)合現(xiàn)有吸附材料的性質(zhì),開發(fā)出具有應(yīng)用新特點(diǎn)的吸附材料和過程,如針對(duì)不同的流體干燥場合,利用氧化鋁、硅膠和分子篩等常用干燥劑的特性(見圖1),來開發(fā)滿足特定應(yīng)用領(lǐng)域的各種干燥劑有著廣闊的空間; (4)

16、利用吸附劑和吸附質(zhì)的某些性質(zhì),開發(fā)有應(yīng)用針對(duì)性的吸附分離技術(shù),這是吸附劑發(fā)展的主要方向.3.3 現(xiàn)狀分析及展望隨著21世紀(jì)各種吸附劑的不斷出現(xiàn)和改進(jìn),吸附理論得到了長足的發(fā)展,吸附分離過程成為了具有廣泛和重要應(yīng)用的單元操作.新吸附劑的研制開發(fā)與應(yīng)用是吸附理論與吸附分離技術(shù)取得進(jìn)展的主要推動(dòng)力,其中實(shí)驗(yàn)與理論方法和計(jì)算機(jī)模擬更緊密地結(jié)合對(duì)這樣的進(jìn)展會(huì)起著關(guān)鍵的作用;而可持續(xù)的社會(huì)發(fā)展需求為吸附理論與吸附分離技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的空間,值得有志者去努力.4離心分離技術(shù)4.1 離心技術(shù)簡介雖然分離技術(shù)種類繁多16-19:有機(jī)械的、化學(xué)的、電分離和熱分離等(其中包括離心分離、過濾、超濾、反滲透、結(jié)晶和

17、滲析等技術(shù)),但離心分離技術(shù)與其它技術(shù)相比,有下述幾個(gè)方面的特點(diǎn):(1)占地面積小;(2)停留時(shí)間短;(3)無需助濾劑;(4)系統(tǒng)密封好;(5)放大簡單;(6)過程連續(xù);(7)分離效率易于調(diào)節(jié);(8)處理量大.故自1836年第一臺(tái)三足式離心機(jī)在德國問世后,迄今分離技術(shù)有了很大的發(fā)展.各類離心機(jī)種類繁多,正在向高參數(shù)、系列化、專用機(jī)、多功能、新材料及自動(dòng)化等方面發(fā)展,并已廣泛用于化工、食品、輕工、醫(yī)藥、軍工、造船、環(huán)保、生物工程等近三十個(gè)工業(yè)領(lǐng)域.目前,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)與模塊化設(shè)計(jì)的普遍應(yīng)用,全球市場競爭愈加激烈、多樣化、個(gè)性化的客戶需求為離心分離機(jī)械實(shí)施大規(guī)模

18、定制奠定了基礎(chǔ),故大規(guī)模定制設(shè)計(jì)(DFMC)已成為設(shè)計(jì)方面的新動(dòng)向.4.2 國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀 我國離心分離行業(yè)尚屬正在發(fā)展中,總體水平不高.隨著社會(huì)進(jìn)步,人們對(duì)環(huán)保、能源以及裝備對(duì)品質(zhì)的影響有了新的認(rèn)識(shí).同時(shí),通過國外技術(shù)交流和合作以及成套項(xiàng)目的引進(jìn)、消化與吸收,促進(jìn)了我國離心分離技術(shù)的迅速發(fā)展,主要體現(xiàn)在:(1)已基本形成了一個(gè)科研、設(shè)計(jì)和制造的體系.(2)成立了分離領(lǐng)域的學(xué)術(shù)組織.(3)在基礎(chǔ)理論與應(yīng)用方面進(jìn)行了研究.(4)目前已能生產(chǎn)三足、上懸、活塞、螺旋、離心力卸料,振動(dòng)、進(jìn)動(dòng)卸料、刮刀及虹吸刮刀、翻袋及旁濾等離心機(jī);分離機(jī)則有碟式、室式及管式.上述產(chǎn)品不僅遍及全國且遠(yuǎn)銷國外,且技術(shù)特性較

19、“九五”期間有所提高.(5)為滿足特殊工藝要求(防污染、密閉、防爆等),一些新型離心機(jī)亦先后問世.例如,筆者曾研制一種適合于GMP的新型離心機(jī),并獲國家專利.還有內(nèi)旋轉(zhuǎn)子過濾離心機(jī)的研制,立式密閉螺旋機(jī)及復(fù)合機(jī)等亦已投產(chǎn).(6)自控技術(shù)與CAD技術(shù)的應(yīng)用.(7)各種相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制訂.(8)同國外著名離心機(jī)廠商的技術(shù)合作.4.3 國外離心分離技術(shù)的進(jìn)展20-26 瑞典Alfa-laval公司,在碟片流道研究中發(fā)現(xiàn),碟片間隙橫斷面上的速度分布取決于一個(gè)無量綱數(shù),而工業(yè)離心機(jī)的通常在528之間.隨著值的增加,碟片的轉(zhuǎn)速增加,薄層減少,可提高雷諾數(shù)并緩和渦流.通過對(duì)碟片間隔件和分布孔的巧妙設(shè)計(jì),進(jìn)料量可

20、增加20%.此外,還對(duì)相分離技術(shù)進(jìn)行了研究.近年來,研究人員為選擇最佳方案,采用流場分離法、有限元模擬法、大梯度密度梯級(jí)法、反模態(tài)分析法等,對(duì)離心機(jī)的工作性能和關(guān)鍵零件進(jìn)行研究,為設(shè)計(jì)優(yōu)良性能的離心機(jī)提供了理論依據(jù).并對(duì)帶內(nèi)洗滌的臥螺離心機(jī)中堰池深度以及臥螺離心機(jī)技術(shù)參數(shù)之間的關(guān)系等進(jìn)行了最佳化研究.為提高產(chǎn)品的純度,及滿足能源和環(huán)保的要求,高參數(shù)已成為國外機(jī)型的發(fā)展特點(diǎn).由于生物工程需要分離極細(xì)的顆粒,如細(xì)菌、酶及胰島素等,故最新碟式機(jī)已可處理0.1Lm微粒,且分離因數(shù)可達(dá)15000.如德國Westfalia公司的CSA160機(jī)型和瑞典Alfa-laval公司的BTAX510機(jī)型均屬此例.隨

21、著工藝要求的提高,新機(jī)型不斷問世.美國Dorr-Oliver公司的BH-46型碟式機(jī),轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑已達(dá)1.2 m,轉(zhuǎn)鼓重量為4.5 t,用2個(gè)功率為220 kW的電機(jī)驅(qū)動(dòng),最大生產(chǎn)能力為450 m3/h,當(dāng)量沉降面積已達(dá)250,000 m2,為碟式機(jī)之最.瑞典Alfa-laval公司用于生物技術(shù)的BTUX510型碟式機(jī),具有自動(dòng)調(diào)節(jié)的渦流噴嘴.利用噴嘴進(jìn)料黏度和濃度的關(guān)系,可提供恒定的固相濃度,與進(jìn)料速度和固體含量的變化無關(guān).而具有10000分離因數(shù)的臥螺離心機(jī),可從某種程度上彌補(bǔ)管式分離機(jī)的不足.BTNX3560-A機(jī)型的特點(diǎn)是先進(jìn)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì):主軸承改為彈性安裝,可延長壽命,降低機(jī)器噪音與振

22、動(dòng).德國Krauss-Maffei公司最新研制的SZ型活塞機(jī),尺寸雖小,卻更能有效進(jìn)行固相分離.還有德國Flottweg公司用于處理難分離物料的雙錐體臥螺離心機(jī)等.4.4 新材料的應(yīng)用27-28為了提高分離機(jī)械的性能、強(qiáng)度、剛度、耐磨性和抗腐蝕性,一批新型材料不斷涌現(xiàn).如,工程塑料、硬質(zhì)合金以及性能優(yōu)良的耐磨耐蝕不銹鋼材料.法國曾研制一種用硬質(zhì)陶瓷制成的轉(zhuǎn)子,英國也曾研制由合成樹脂構(gòu)成的連續(xù)纖維復(fù)合材料轉(zhuǎn)子.但在碟式機(jī)中,由于需要高強(qiáng)度和一定的耐腐性能,雙相組織的不銹鋼廣泛采用.最近,俄國研制成功一種雙相鋼04X25H5M2(即04Cr25Ni5Mo2),有足夠的強(qiáng)度和塑性.德國的Wischn

23、ouskii等研制的分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓新材料,具有強(qiáng)度高、塑性和耐腐蝕性好的特點(diǎn).為彌補(bǔ)耐蝕和強(qiáng)度之間的矛盾,一些先進(jìn)的制造商普遍采用了轉(zhuǎn)鼓的自增強(qiáng)技術(shù).4.5 結(jié)語 綜上所述,新材料和新型離心機(jī)正在不斷研發(fā)出:世界離心機(jī)行業(yè)正在進(jìn)一步探索和研究,深信國內(nèi)將會(huì)向國際水平不斷努力.5 萃取分離技術(shù)5.1 萃取分離技術(shù)概括傳統(tǒng)的提取物質(zhì)中有效成分的方法工藝復(fù)雜、產(chǎn)品純度不高, 而且易殘留有害物質(zhì).萃取分離是一種新型的分離技術(shù), 即在原料液中加入一個(gè)與其基本不相混溶的液體做為溶劑, 造成第二相; 利用原料液中各組分在兩個(gè)液相之間的不同分配關(guān)系來分離液體混合物.萃取分離是重要單元操作之一, 具有提取率高、產(chǎn)品

24、純度好、能耗低等優(yōu)點(diǎn).這項(xiàng)技術(shù)除了用在化工、醫(yī)藥等行業(yè)外, 還可用在煙草、香料、食品等方面.隨著各種新技術(shù)的發(fā)展, 萃取分離技術(shù)不斷改進(jìn)優(yōu)化, 新型萃取分離技術(shù)不斷出現(xiàn)并完善, 這項(xiàng)技術(shù)在未來具有廣闊的發(fā)展前景.以下對(duì)溶劑萃取精餾分離技術(shù)和超臨界流體萃取分離的原理、特點(diǎn)和應(yīng)用進(jìn)行闡述.5.2 萃取精餾29-30萃取精餾是通過向精餾系統(tǒng)中加入適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量分離劑(MSA)來顯著增大相對(duì)揮發(fā)度很小或者易形成共沸物的混合物組分之間的相對(duì)揮發(fā)度,使分離易于進(jìn)行, 從而獲得產(chǎn)品的一種特殊精餾技術(shù).最近幾年, 世界各國化學(xué)工業(yè)公司都在嘗試如何將萃取精餾技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)過程改進(jìn)、解決化學(xué)工業(yè)中難題, 以提高化工工

25、業(yè)效益.溶劑的好壞是萃取精餾成敗的關(guān)鍵, 工業(yè)生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)效果如何,與溶劑的選擇密切相關(guān).為了適用于工業(yè)化生產(chǎn),溶劑的選擇要考慮其選擇性、沸點(diǎn)、溶解度、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性及適宜的物性.此外, 無毒、無腐蝕、來源豐富也是選擇溶劑要考慮的因素.選擇溶劑的一般方法是先采用性質(zhì)約束法(試驗(yàn)法、經(jīng)驗(yàn)篩選法和活度系數(shù)法)劃定分離混合物系所需溶劑的大致范圍, 對(duì)于一個(gè)被分離物系, 通過這種方法往往可以得到多個(gè)適用的溶劑, 然后應(yīng)用計(jì)算機(jī)優(yōu)化方法(計(jì)算機(jī)輔助分子設(shè)計(jì)方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法)尋求最佳溶劑已成為研究的方向.一般的萃取精餾過程采用塔工藝流程, 設(shè)備主要由萃取塔和溶劑回收塔組成.目前,萃取精餾技術(shù)

26、的研究重點(diǎn)之一就是進(jìn)一步提高萃取劑的選擇性、改進(jìn)工藝過程, 減少單元操作和建設(shè)成本.萃取精餾塔采用是板式塔型式, 由于浮閥塔板具有高效率、高彈性和高生產(chǎn)能力等優(yōu)點(diǎn), 所以目前在國內(nèi)外是采用最為廣泛的塔板之一.5.3 超臨界流體萃取技術(shù)31-33超臨界流體萃取(Supercritical Fluid Extraction,SFE) 是近幾年來迅速發(fā)展起來的一門新興的高效分離技術(shù).在化工、食品、香料、工業(yè)方面已有工業(yè)化應(yīng)用規(guī)模.當(dāng)氣體超過一定的溫度壓力時(shí), 便進(jìn)入臨界狀態(tài), 此時(shí)的流體成為超臨界流體(如二氧化碳、乙烯、氨、丙烷、水等).目前, 超臨界流體應(yīng)用較多的是二氧化碳,因其臨界溫度 31.2

27、6,臨界壓力7.2MPa, 臨界條件易達(dá)到, 并且具有化學(xué)性質(zhì)不活潑、對(duì)大部分物質(zhì)不反應(yīng)、無色無毒無味、不燃燒、安全性好、價(jià)格便宜、純度高、容易獲得等優(yōu)點(diǎn), 因此, 在超臨界萃取中常用.超臨界流體兼有氣液兩重性的特點(diǎn), 它既具有氣體相當(dāng)高的滲透能力, 又兼有與液體相近的密度和對(duì)物質(zhì)優(yōu)良的溶解能力.這種溶解能力能夠隨著體系參數(shù)(溫度和壓力)而發(fā)生變化, 因而可以通過改變體系的溫度和壓力使被提取物的溶解度發(fā)生變化而分離出來,從而達(dá)到分離提取的目的.5.4 萃取分離展望萃取溶劑選取方法已經(jīng)由被動(dòng)的選取向有目的的合成新化合物轉(zhuǎn)變,由單一溶劑向混合溶劑轉(zhuǎn)變, 篩選的范圍更廣泛, 篩選的溶劑更合理、準(zhǔn)確,

28、 前期試驗(yàn)工作量大大減少.隨著近年來萃取劑選取范圍擴(kuò)大, 混合溶劑的選用, 萃取精餾工藝過程及塔板結(jié)構(gòu)的改進(jìn), 萃取精餾技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)的場合范圍擴(kuò)大.對(duì)于解決現(xiàn)今化工生產(chǎn)中存在的問題或難題, 采取萃取精餾是一種值得優(yōu)先考慮的技術(shù).萃取分離技術(shù)發(fā)展至今, 其發(fā)展方向已經(jīng)從常規(guī)萃取分離轉(zhuǎn)向解決普通萃取分離過程無法分離的問題, 通過物理或化學(xué)的手段改變物系的性質(zhì), 使組分得以分離, 或通過特殊技術(shù)促進(jìn)分離過程, 并且要求低能耗、低成本, 向清潔分離發(fā)展.在基礎(chǔ)研究方面, 研究深度由宏觀平均向微觀、由整體平均向局部瞬態(tài)發(fā)展; 研究目標(biāo)由現(xiàn)象描述向過程機(jī)理轉(zhuǎn)移; 研究手段逐步高技術(shù)化;研究方法由傳統(tǒng)

29、理論向多學(xué)科交叉方面開拓.參考文獻(xiàn)：1王中海,羅小茍,劉亮,張曉暉,黃向陽. 新型分離技術(shù)的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀B.礦業(yè)快報(bào)2007,9(9).2王從厚，吳鳴 國外膜工業(yè)發(fā)展概況J 膜科學(xué)與技術(shù)，2002，22( 1) : 65-723郭有智 中國膜工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究J 化工新型材料，2002，30( 6) : 4-84黃加樂，董聲雄 我國膜技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景J福建化工，2000( 3) : 3-65Taylor M A Portable intravenous solution preparation ap-paratus and method: US，P 1993-11-096Transen B

30、 Portable intravenous salutations and water forinjection apparatus and method: US，P 1989-03-077丁紹敏，張輝 超濾法在制備注射用水上的應(yīng)用J黑龍江醫(yī)藥，2000，13( 3) : 163-1648徐玲、孫培冬、場力等,制備色譜分離技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展,離子交換與吸附,2001,17:88-96.9尤新,演粉糖品生產(chǎn)與應(yīng)用手冊M.北京:輕工業(yè)出版社,199710彭奇均,等.檸檬酸生產(chǎn)新工藝研究J.現(xiàn)代化工,1997,(3):2223.11 Lilley K S, Raxzzaq A, Dupree P. Current OpinionChemical Biology,2002,6(1):46.12Peng J,Gygi.SP.J Mass Spectrom,20021,36(10):10813張養(yǎng)軍、蔡耘、王京蘭等,蛋白質(zhì)組學(xué)研究中的色譜分離技術(shù),Vol.No.12:2026.14Keller G E, Anderson R A, Yon C