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1、 分离过程分类：1机械分离：利用机械力简单的将两相混合物相互分离的过程，对象多 是两相混合物，分离时相间无物质传递；2传质分离：平衡分离：依据被分离混合物各组 分在不互溶的两相平衡分配组成不等的原理进行的分离过程，有能量介入时可分为蒸发和蒸 馏等，物质介入时可分为吸收、萃取、吸附、干燥等；速率控制分离：依据被分离组分在 均相中的传递速率差异而进行分离的，包括膜分离；3反应分离：一般情况下可逆反应、不 可逆反应、分解反应可考虑用于分离。分离技术在化工生产中的作用与地位：分离技术：指利用物理、化学或物理化学等基 本原理与方法将某种混合物分成两个或多个组成彼此不同的产物ide 一种手段。作用：提 高
2、原料或中间产物的组分浓度（增浓）提高产品纯度（纯化）安全生产的需要环保的 要求副产品的回收利用。地位：分离技术广泛应用于石油、化工、医药、冶金、原子能等 许多工业领域中，其所需的装备和能量消耗在整个过程中常占有主要地位。分离工程：通过 适当的技术与装备，耗费一定的能量或分离剂来实现混合物分离的过程。膜分离的概念：膜是具有选择性分离功能的材料。利用膜的选择性分离实现料液的不同 组分的分离、纯化、浓缩的过程。膜分离的原理：膜分离过程是以具有选择透过性的膜作为分离介质，在膜的两侧存在一 定量的能量差作为推动力，由于混合物中各组分透过膜的迁移速率不同而实现分离、提纯。 它本质上是一种速率控制的分离过程
3、。 膜分离的优越性及各种膜分离的应用：优越性：1在常温下进行，有效成分损失极少， 特别适用于热敏性物质2无相态变化3无化学变化4选择性好，可在分子级内进行分离。5 适应性强，处理规模可大可小，可连续也可间歇进行，工艺简单，操作方便）能耗低，只需 电能驱动。应用：目前膜分离技术已被广泛地应用于水处理领域如海水淡化、苦咸水脱盐、 超纯水的制取；医药工业如人工脏器的制备、医药的浓缩提纯等；食品工业如果汁浓缩、饮 料灭菌；石油化学工业；环境保护如废水中有用物质的回收。 微滤、超滤、反渗透、纳滤的特点、原理和模型：微滤：微滤膜截留的是粒径0.川m以上的微粒。膜的粒径范围为0.05-10M m，有两种操作
4、方式终端微滤和错流微滤。超滤： 超滤的分离组分是大分子或直径不大于0.2p m的微粒。所施加的操作压力大约在0.2-1.0Mpa范围内。模型：位阻微孔模型、浓差极化边界层与凝胶层阻力模型。反渗透：通 常用于截留溶液中的盐或其他小分子物质，操作压差通常依据被处理溶液的溶质大小及其浓 度而定，通常在2Mpa左右，也可高达10Mpa，甚至20Mpa。模型：溶解扩散模型。纳滤： 介于反渗透与超滤之间为纳滤过程，其膜的脱盐率取决于膜性质及被分离物质的大小，操作 压差约为0.5-3.0Mpa。纳滤用于分离溶液中相对分子质量几百至几千的物质。 浓差极化现象、危害及其防治方法：概念：在膜分离过程中，大分子溶质
5、被截留下来， 而在膜表面处积聚，形成大分子溶质浓度边界层，膜表面处的溶质浓度变得比原溶液主体浓 度大，形成由膜表面到主体溶液之间的浓度差，浓度差的存在导致紧靠膜面溶质反向扩散到 主体溶液中，这种现象称为浓差极化。危害:超滤过程中的浓差极化，被截留的组分积累在 膜的表面上，形成浓度边界层，严重时足以使操作过程无法进行。因此，浓差极化现象是超 滤过程中应加以考虑的一个重要问题。防治方法：浓差极化现象是不可避免的，但是是可逆 的，在很大程度上可以通过改变流道结构或改变料液的流动状态来降低这种影响。 电渗析过程的浓差极化现象、危害和防治方法：概念：当采用过大的工作电流时， 在膜-液界面上会形成离子耗竭
6、层，在离子耗竭层中，溶液的电阻会变得相当大，当恒定的 工作电流通过离子耗竭层时会引起非常大的电压降，并迫使其溶液中的水分子解离，产生 H+和OH-来弥补及传递电流危害：1淡化室离子耗竭，产生极化电位，使电流效率下降2 膜产生酸碱腐蚀离子膜，降低使用寿命3浓缩室离子累积，产生凝胶层（二次膜），膜电流 增大，有效膜面积下降，通道变大防治方法：1改善膜面流动状况2改善进料水质，降低Ca2+和Mg2+量3控制操作电流imin（极限电流） 电渗析的适用范围：主要用于水的初级脱盐，脱盐率在45%-90%之间，它广泛被用于 海水与苦咸水的淡化，制备纯水时的初级脱盐以及锅炉、动力设备给水的脱盐软化等。超临界流
7、体萃取的基本原理：是利用超临界条件下的流体作为萃取剂，从液体或固体中 萃取出特定成分，以达到某种分离目的的一种化工新技术，在超临界流体萃取过程中，作为 萃取剂的气态必须处于高压或高密度下。超临界流体萃取实际上是介于精馏和液体萃取之间 的一种分离过程，在大气压附近精馏时，把常压下的气相当作萃取剂，当压力增加时，气相 的密度也随之增加。当气相变成冷凝液体时，分离过程组成为液液萃取。在这个物理条件连 续变化的过程中，超临界流体萃取相当于处于高压精馏中。超临界流体萃取特点:萃取剂在常压和室温下为气体，萃取后萃余相和萃取相组分分离， 在较低温度下操作，特别适合于天然物质的分离。通过调节压力、温度、和引入
8、夹带剂等调 整超临界流体的溶解能力，并可通过逐渐改变温度和压力把萃取组分引入到希望的产品中 去。 影响超临界流体萃取的因素：温度：温度有利于传质，但高温时极性物质溶解度下降， 非极性物质溶解度升高压力：压力越高，密度越大，溶解性越高，得率越高夹带性：相 似相容原理，可提高溶解度CO2流量：流量越大，外扩散速率越快，残留越少萃取时 间：时间越长，得率越高，生产能力下降原料颗粒度：越小，内扩散越快。 超临界流体萃取的应用：近20年来，超临界流体萃取技术已被用于石油、医药、食品、 香料中许多特定组分的提取与分离，如咖啡豆中混除咖啡因、啤酒花中提取有效成分等；植 物中提取生物活性物质，如药物、生物碱、
9、香精香料、调味品、化妆用品等；鱼油中提取 EPA和DHA等特定成分；植物脱挥发成分上的应用，有机水溶液的分离，含有机物的废水 处理等。优点：产品品质好，杂志含量低，无溶剂残留。限制：条件苛刻，设备投入大，成 本消耗高 超临界流体萃取的工艺流程：变压萃取分离（等温法）、变温萃取分离（等压法X吸附 萃取法。 超临界流体的定义：是其T、P在临界温度、压力以上的一种状态的流体 吸附的基本概念：定义：利用吸附剂表面对流体中某一组分具有选择吸附的能力，而实 现混合物分离的单元操作。吸附剂：具有选择性的多孔固体介质。吸附作用：表面凝聚，分 子间作用（物理吸附，可逆吸附；化学吸附，不可逆吸附） 吸附平衡理论与
10、吸附等温线：吸附平衡理论：吸附剂与流体充分混合后，吸附剂中的吸 附质浓度与流体相中的吸附质浓度均维持恒定，实质是吸附速率等于脱附速率。吸附等温线： 第一类为最简单的单分子层吸附等温线，常使用于处于临界温度以上的气体。第二类为多分 子层吸附等温线，气体的温度低于临界温度，压力也较低，接近于饱和蒸汽压。第三类吸附 在压力较低时吸附量低，随着相对压力的提高，吸附量才增大，此类通常也为多层吸附。第 四、第五类等温吸附在相对压力达到饱和以前，在多层分子吸附区域存在毛细管冷凝脱落， 第四第五类分别为第二第三类的等温吸附的毛细管冷凝型。 工业上常用的吸附剂要求：（1）平衡吸附量大；（2）选择性较高；（3）有
11、一定机械 强度，易再生。 常用工业吸附剂：有活性氧化铝、活性炭、硅胶和沸石等。但这其中，在生物分离过程 作为吸附剂而常用的有活性炭和吸附树脂。 Langmiur理想吸附假设：1）单分子层吸附2）被吸附分子间无作用力3）吸附剂表面 平滑4）吸附速率等于脱附速率 吸附传质过程：包括外扩散、内扩散、反应、吸附与脱附等过程。 常用的吸附单元操作方式:间歇吸附依据是吸附等温线和物料衡算方程，固定床吸附，膨胀床吸附，流化床吸附操作，模拟/移动床吸附操作，搅拌釜吸附操作 扩张床吸附操作过程:a.缓冲短膨胀（扩张床）；b.进料（吸附）（扩张床）；c.清洗微粒（扩 张床）；d.清洗可溶性杂质（固定床）；e.洗脱
12、（固定床） 气相脱附方法：1）升温脱附（吸附量与温度成反比）2）减压脱附（吸附量随压力降低 而减小）3）惰性气体吹扫（减低吸附质的部分分压） 液相脱附方法：溶剂置换脱附（降低吸附质浓度） 一般将具有离子交换功能的物质称为离子交换剂，（1）按物理结构：可分为凝胶型、大 孔型和等孔型。（2）按合成单体：可分为苯乙烯系、酚醛系和丙烯系等。（3）按活性基团性 质：阳离子交换树脂、阴离子交换树脂等。 影响离子交换树脂选择性的因素：离子的水化半径，离子的化合价， 离子交换速度的控制步骤:边界水膜内的迁移:交联网孔内的扩散，离子交换， 交联网内的扩散，边界水膜内的迁移。其中称为液膜扩散步骤，或称为外扩散；
13、和树脂颗粒内扩散，或称为孔道扩散步骤；称为交换反应步骤。 Helfferich准数（He）：交换率达到一半时所需要的时间之比。He = 1，表示液膜扩散 与颗粒内扩散两种控制因素同时存在，且作用相等；He1，表示液膜扩散所需要之半交换 周期远远大于颗粒内扩散时之半交换周期，故为液膜扩散控制；He1，表示为颗粒内扩散 控制。 Vermeulen准数（Ve）： Ve3.0，为液膜扩散控制； 0.3Ve85%抗压能力3Mpa 含水率20%-40%耐腐蚀，耐老化性。 分子蒸馏在高真空条件下（0.1331.33Pa），对物料在极短的时间里加热（受热时间 0.05s左右）、汽化、分离，以达致提纯的目的分子
14、蒸馏不需要将液体加热至沸点以上，可 在远低于沸点的温度下操作，适用于沸点高或不耐高温、受热容易分解的物质的分离。分子 蒸馏是靠不同物质分子运动平均自由程的差别实现分离。所谓分子运动自由程是指一个分子 在任意连续两次碰撞之间所经过的直线路程。 分子蒸馏设备主要由进料系统、分子蒸馏器、馏分收集系统、加热系统、冷却系统、真 空系统和控制系统等部分组成。 分子蒸馏器的种类与特征：1）静止式分子蒸馏器。2）降膜式分子蒸馏器。3）离心式分子蒸馏器 分子蒸馆技术的特点：1）操作温度低（远低于沸点X真空度高（空载WIPa）、受热时 间短（以秒计）、分离效率高，特别适宜于高沸点、热敏性、易氧化物质的分离;2）可有效 地脱除低分子物质（脱臭）、重分子物质（脱色）及脱除混合物中杂质；3）其分离过程为物 料分离过程，可很好地保护被分离物质不被
