新型化工分離技術(shù)

1、幾種新型化工分離技術(shù)的簡介摘要：本文主要介紹了膜分離技術(shù)、超臨界萃取技術(shù)、雙水萃取技術(shù)、色譜分離技術(shù)、分子蒸餾技術(shù)、微波萃取技術(shù)、耦合分離的技術(shù)原理及應(yīng)用關(guān)鍵詞：新型化工分離技術(shù) 膜分離技術(shù) 超臨界萃取技術(shù) Introduction of New Chemical Separation TechnologyAbstract:The principle and application of some separation technologies are introduced,such as the membrane separation technology, supercritical fh

2、uid extraction technology, the aqueous two phase extraction technology,the chromatographic separation technology, the molecular distillation technology, the microwave extraction snd coupling separation,etc.Key words: new chemical separation technology; membrane separation technology; super fluid ext

3、raction technology 前言化工分離技術(shù)是化學(xué)工程的一個(gè)重要分支, 任何化工生產(chǎn)過程都離不開這種技術(shù)，原料的精制、中間產(chǎn)物以及產(chǎn)品的分離提純、廢氣廢水的處理等等，都離不開化工分離技術(shù)。化工分離技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛、分離要求多種多樣，這就決定了分離技術(shù)的多樣性。精餾、萃取、吸收、吸附等都是傳統(tǒng)的化工分離技術(shù)，無論是技術(shù)還是應(yīng)用方面都發(fā)展得很成熟。然而，隨著基礎(chǔ)工業(yè)和高科技的發(fā)展，分離技術(shù)越來越面臨著新的挑戰(zhàn)：石油、天然氣、煤炭等資源的不可再生要求分離過程必須充分得利用資源，降低能耗；迅速發(fā)展的生物醫(yī)藥工程對(duì)產(chǎn)品純度、活性等指標(biāo)的限制對(duì)分離技術(shù)提出了更高的要求；由環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)提出的

4、各種廢棄物排放限制越來越嚴(yán)格也給分離技術(shù)帶來了難題；此外新材料的開發(fā)、食品工業(yè)和天然資源綜合利用等領(lǐng)域的迅速發(fā)展也對(duì)分離技術(shù)提出了更高的要求。所有這些需求都推動(dòng)了人們對(duì)新型化工分離技術(shù)的探索。目前，化工分離過程的方法不斷增多，且各自的設(shè)計(jì)方法和特點(diǎn)都有所不同。Keller于1987年總結(jié)了一些常用分離方法的技術(shù)程度和應(yīng)用程度的關(guān)系圖（圖1）。圖1 分離過程的技術(shù)和應(yīng)用成熟度由圖 1可以看出膜分離、超臨界萃取、色譜分離等都是新型的分離技術(shù)，此外還有雙水萃取、分子蒸餾、微波萃取、耦合分離等方法。這些方法的分離原理不同，應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展情況也不盡相同。1膜分離技術(shù)膜分離技術(shù)是人們掌握的最節(jié)能的物質(zhì)分離

5、和濃縮技術(shù)之一。近二十年來發(fā)展極其迅速, 已從單獨(dú)的海水與苦咸水脫鹽、純水及超純水的制備、工業(yè)用水的回用, 逐步拓展到環(huán)保、化工、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域中, 發(fā)展前景備受關(guān)注。 目前工業(yè)化的膜技術(shù)主要有微濾、超濾、納濾、電滲析、膜電解、氣體分離等。微濾主要從氣相和液相物質(zhì)中截留微米及亞微米的細(xì)小懸浮物、微生物、微粒、細(xì)菌等, 以達(dá)到凈化和濃縮的目的。膜孔徑大約0.1m，其分離的實(shí)質(zhì)是利用膜的“篩分”功能，通過顆粒的機(jī)械截留、顆粒間的相互作用、顆粒與膜表面的吸附、顆粒間的橋梁作用實(shí)現(xiàn)分離。超濾主要用于分離液相物質(zhì)中諸如蛋白質(zhì)、核酸聚合物、淀粉等大分子化合物、膠體分散液和乳液等。膜孔徑在10-100nm

6、，其分離機(jī)理一般認(rèn)為是壓力驅(qū)動(dòng)的篩孔分離過程。納濾膜能對(duì)小分子有機(jī)物等與水、無機(jī)鹽進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)脫鹽與濃縮的同時(shí)進(jìn)行，是一種介于反滲透和超濾之間的壓力驅(qū)動(dòng)膜分離過程。膜孔徑在1-10nm，納濾膜的分離機(jī)理模型目前的看法有：空間位阻-孔道模型，溶解擴(kuò)散模型、空間擴(kuò)散模型、空間電荷模型、固定電荷模型。反滲透廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、電子、化工、食品、海水淡化等諸多行業(yè)，產(chǎn)水質(zhì)量高，運(yùn)行成本低、無污染、操作方便、運(yùn)行可靠，是現(xiàn)代工業(yè)中水處理的首選技術(shù)。反滲透又“高濾”，膜孔徑小于1nm，其過濾實(shí)質(zhì)是利用反滲透膜具有選擇透過溶劑而截留離子物質(zhì)的性質(zhì)，分離過程以靜壓差為推動(dòng)力。目前膜分離技術(shù)在許多方面得到廣泛應(yīng)用

7、，而且在某些方面應(yīng)用得還比較成熟。在對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求不斷提高、生產(chǎn)成本要求不斷降低的今天，膜技術(shù)的優(yōu)勢越來越明顯, 其必將取代傳統(tǒng)的低效分離技術(shù)。但膜分離技術(shù)的大量應(yīng)用畢竟是近幾十年開始的，許多方面還不成熟， 還有待進(jìn)一步深人的研究，目前還存在諸如選擇性問題、通量穩(wěn)定性問題和產(chǎn)值問題。2基于傳統(tǒng)分離技術(shù)的新型分離工程蒸餾、萃取、吸收、吸附等傳統(tǒng)分離方法雖然已在化工分離過程中起了重要作用，但仍然有局限性。近年來出現(xiàn)了超臨界萃取、雙水萃取、色譜分離、分子蒸餾、微波蒸餾等基于傳統(tǒng)分離技術(shù)的新技術(shù)。（1）超臨界萃取技術(shù)融合了液液萃取和蒸餾兩種功能的特點(diǎn)，其分離過程的原理是利用超臨界流體的溶解能力與密度的

8、關(guān)系。由于超臨界氣體的溶解能力隨壓力變化而變化，可以在加壓時(shí)與待分離物質(zhì)接觸，并選擇性的吧極性大小、沸點(diǎn)高低和分子量大小的成分依次萃取出來。超臨界萃取技術(shù)廣泛應(yīng)用于石油、醫(yī)藥、食品、香料中許多特定組分的萃取及分離。（2）雙水萃取首先由瑞典學(xué)者Alberttson提出，其基礎(chǔ)是傳統(tǒng)的萃取分離技術(shù)。利用待分離組分與不同溶劑的作用力大小不同，物質(zhì)進(jìn)入雙水體系后在上下相中的濃度不同，從而達(dá)到分離的目的。雙水相萃取技術(shù)已廣泛應(yīng)用于生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、生物化工和食品化工等領(lǐng)域，并取得了許多成功的范例。（3）色譜分離技術(shù)是利用不同物質(zhì)在由固定相和流動(dòng)相構(gòu)成的體系中具有不同的分配系數(shù)，當(dāng)兩相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，這

9、些物質(zhì)隨流動(dòng)相一起運(yùn)動(dòng)，并在兩相間進(jìn)行反復(fù)多次的分配，從而使各物質(zhì)達(dá)到分離。色譜分離法特別適用于脂溶性成分的分離。（4）分子蒸餾是依據(jù)不同物質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)平均自由程的差別進(jìn)行分離。當(dāng)液體混合物沿加熱板流動(dòng)并被加熱，輕、重分子會(huì)逸出液面而進(jìn)人氣相，由于輕、重分子的自由程不同。因此，不同物質(zhì)的分子從液面逸出后移動(dòng)距離不同，從而達(dá)到物質(zhì)分離的目的。分子蒸餾法對(duì)于高沸點(diǎn)、熱敏及易氧化物料的分離提供了最佳分離方法。（5）微波萃取的基本原理是微波直接與被分離物作用，微波的激活作用導(dǎo)致樣品基體內(nèi)不同成分的反應(yīng)差異使被萃取物與基體快速分離,進(jìn)入溶劑中。微波萃取時(shí),不同的基體所使用的溶劑不同。微波萃取具有設(shè)備簡單

10、、使用范圍廣、萃取效率高、重現(xiàn)性好、節(jié)省時(shí)間、節(jié)省試劑、污染小的優(yōu)點(diǎn),在中藥和天然香料提取分離中得到應(yīng)用。3耦合分離技術(shù)將兩種或多種不同的單元操作耦合或結(jié)合在一起并用于分離的過程的方法，即為耦合分離技術(shù)。近年來諸如催化劑精餾、膜精餾、吸附精餾、反應(yīng)萃取、絡(luò)合吸附、反膠團(tuán)、膜萃取、發(fā)酵萃取、化學(xué)吸收和電泳萃取等新型耦合分離技術(shù)不斷發(fā)展, 并成功地應(yīng)用于生產(chǎn)。目前，新型化工分離技術(shù)已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，并在一些新領(lǐng)域的開發(fā)也取得了一定進(jìn)展，隨著節(jié)能和環(huán)保的要求日益提高，新型分離技術(shù)會(huì)越來越發(fā)揮重要的作用。參考文獻(xiàn)1 費(fèi)維揚(yáng)，陳健. 特大型化工分離技術(shù)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn). 2005年全國塔器及塔

11、內(nèi)件技術(shù)研討會(huì). 2005. 中國浙江杭州.2 費(fèi)維揚(yáng),王德華,尹曄東. 化工分離技術(shù)的若干新進(jìn)展. 化學(xué)工程, 2002(01):63-66+5.3 任立鵬,侯俠. 化工分離技術(shù)的發(fā)展. 化學(xué)與黏合, 2012(06): 77-79.4 魏偉. 化工分離技術(shù)最新研究進(jìn)展. 塑料制造, 2012(05):16-22.5 楊玉芬, 陳啟虎，張永暉，崔建蘭. 化工新型分離技術(shù)的研究進(jìn)展. 化工中間體, 2010(07):9-13.6 鐘亞華. 一種新的化工分離技術(shù)超臨界氣體提取. 湖南化工,1987(03):38-43. 湖南化工,1987(03):38-43.7 洪芳柏. 新型化工分離技術(shù)超臨界氣體萃取. 杭州化工, 82(03):33-37.8 Keller G E. Separations : New