新型分离技术在化工生产中的应用

新型分离技术在化工生产中的应用（共8篇）

新型分离技术在化工生产中的应用 篇1

摘要：本文主要介绍了膜分离技术、超临界萃取技术、分子蒸馏技术、耦合分离的技术原理及应用

关键词：化工分离、分离工程、膜分离、萃取、吸附分离

引言：化工分离技术是化学工程的一个重要分支, 任何化工生产过程都离不开这种技术，原料的精制、中间产物以及产品的分离提纯、废气废水的处理等等，都离不开化工分离技术。化工分离技术应用领域广泛、分离要求多种多样，这就决定了分离技术的多样性。精馏、萃取、吸收、吸附等都是传统的化工分离技术，无论是技术还是应用方面都发展得很成熟。然而，随着基础工业和高科技的发展，分离技术越来越面临着新的挑战：石油、天然气、煤炭等资源的不可再生要求分离过程必须充分得利用资源，降低能耗；迅速发展的生物医药工程对产品纯度、活性等指标的限制对分离技术提出了更高的要求；由环境保护意识的增强提出的各种废弃物排放限制越来越严格也给分离技术带来了难题；此外新材料的开发、食品工业和天然资源综合利用等领域的迅速发展也对分离技术提出了更高的要求。所有这些需求都推动了人们对新型化工分离技术的探索。

正文：

国内外对分离技术的发展十分重视，但由于应用领域十分广泛，原料、产品和对分离操作的要求多种多样，这就决定了分离技术的多样性。按机理划分，可大致分为五类，即：生成新相以进行分离（如蒸馏、结晶）；加入新相进行分离（如萃取、吸收）；用隔离物进行分离（如膜分离）；用固体试剂进行分离（如吸附、离子交换）和用外力场或梯度进行分离（如离心萃取分离、电泳）等。现在运用较多且有很大发展前景的新型分离技术有超临界流体萃取技术、分子蒸馏技术和膜分离技术。

1超临界流体萃取技术及其应用

超临界流体萃取是一种以超临界流体代替常规有机溶剂对目标组分进行萃取和分离的新型技术，其原理是利用流体（溶剂）在临界点附近区域（超临界区）内与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能，且对溶质的溶解能力随压力和温度的改变而在相当宽的范围内变动来实现分离的。超临界流体具有一系列重要的性质：

1）超临界流体相当粘稠，其密度接近于液体，具有较大的溶解能力；

2）超临界流体的扩散系数比液体大23个数量级，其粘度类似于气体，远小于液体。这对于分离过程的传质极为有利，缩短了相平衡所需时间，大大提高了分离效率，是高效传质的理想介质；

3）具有不同寻常的、巨大的压缩性，使得压力的微小变化将会引起流体密度和介电常数的很大变化。

由于二氧化碳具有无毒、不易燃易爆、廉价、临界压力低、易于安全地从混合物中分离出来，所以是最常用的超临界流体。相对于传统提取分离方法（煎煮、醇沉、蒸发浓缩等）具有以下优点：萃取效率高、传递速度快、选择性高、提取物较干净、省时、减少有机溶剂及环境污染、适合于挥发油等脂溶性成分的提取分离。1.1 超临界流体萃取技术特点

1）由于在临界点附近，流体温度或压力的微小变化会引起溶解能力的极大变化，使革取后溶剂与溶质容易分离。

2）由于超临界流体具有与液体接近的溶解能力，同时它又保持了气体所具有的传递性，有利于高效分离的实现。

3）利用超临界流体可在较低温度下溶解或选择性地提取出相应难挥发的物 质，更好地保护热敏性物质。

4）萃取效率高，萃取时间短。可以省却清除溶剂的程序，彻底解决了工艺繁杂、纯度不够、且易残留有害物质等问题。

5）萃取剂只需再经压缩便可循环使用，可大大降低成本。

6）超临界流体萃取能耗低，集萃取、蒸馏、分离于一体，工艺简单，操作方便。7）超临界流体萃取能与多种分析技术，包括气相色谱、高效液相色谱、质谱等联用，省去了传统方法中蒸馏、浓缩溶剂的步骤。避免样品的损失、降解或污染，因而可以实现自动化。1.2 超临界流体技术之应用 1）中药制药

中药有效成分、有效部位的提取。利用超临界二氧化碳萃取技术来提取丹参、干姜、木香、姜黄、莪术、牡丹皮等中药中的有效成分，一步即可取得，含量一般可达50%，最高可达90%。中药新药的生产。柴芩菊感冒胶囊、口疮泰软胶囊等都是以多种中药材为组成成分，通过超临界二氧化碳萃取技术萃取而获得。

中药的二次开发或浓缩回收。超临界二氧化碳萃取分离改良复方丹参片、心痛宁滴丸的分离技术，使得药品有效率明显提高。2）农产品加工

由于超临界流体萃取技术在农产品加工中的应用日益广泛，已开始进行工业化规模的生产。例如：原西德、美国等国的咖啡厂用该技术进行脱咖啡因；澳大利亚等国用该技术萃取啤酒花浸膏；欧洲一些公司也用该技术从植物中萃取香精油等风味物质，从各种动物油中萃取各种脂肪酸，从奶油和鸡蛋中去除胆固醇，从天然产物中萃取药用有效成分等等。迄今为止，超临界二氧化碳萃取技术在农产品加工中的应用及研究主要集中在五大方面： 第一，农产品风味成分的萃取，如香辛料、果皮、鲜花中的精油、呈味物质的提取； 第二，动植物油的萃取分离，如花生油、菜籽油、棕橱油等的提取；

第三，农产品中某些特定成分的萃取，如沙棘中沙棘油、月见草中(一亚麻酸、牛奶中胆固醇、咖啡豆中咖啡碱的提取；

第四，农产品脱色脱臭脱苦，如辣椒红色素的提取、羊肉嬗味物质的提取、柑桔汁的脱苦等； 第五，农产品灭菌防腐方面的研究。

2分子蒸馏技术

分子蒸馏是一种特殊的液-液分离技术，在极高真空下操作。它是根据不同物质其分子运动有不同的平均自由程这一物理特性而达到分离的目的，因而能使液体在低于其沸点的温度下将其分离，特别适用于高沸点、热敏性及易氧化物系的分离。

由于其具有蒸馏温度低于物料的沸点、蒸馏压强低、受热时间短、分离程度高等特点，因而能大大降低高沸点物料的分离成本，极好地保护了热敏物料的品质。与常规蒸馏相比，具有明显地优点：分离程度比常规蒸馏的高，蒸馏压强极低，蒸发温度低，受热时间短等。2.1 分子蒸馏技术的主要特点

1）分子蒸馏是在远低于沸点的温度下进行操作的；

2）分子蒸馏是在很低的压强下进行操作，一般为×10-1Pa数量级(×10-3托数量级)，可使物料避免氧化受损；

3）物料受热时间短，避免了因受热时间长造成某些组分分解或聚合的可能； 4）分子蒸馏的分离程度更高，能分离常规蒸馏不易分开的物质； 5）无毒、无害、无污染、无残留，可得到纯净安全的产物；

6）可进行多级分子蒸馏，适用于较为复杂的混合物的分离提纯，产率较高； 7）特别适合于不同组分分子平均自由程相差较大的混合物的分离； 8）更适用与对热敏感、产物附加值高的粘性物料； 9）可与超临界流体技术和膜分离技术等配合配套使用。2.2 分子蒸馏技术之应用

分子蒸馏技术主要在农产品加工中应用广泛，且工艺日趋成熟。1）天然维生素E的浓缩精制

为避免植物油加工过程中维生素E的损失，通常采用直接提取法，即脱胶、脱酸后进行分子蒸馏，制得的Ⅶ浓缩物可以达到药典指标。对油脂脱臭馏出物中的天然维生素E的进行浓缩精制，成品有机农药残留很低，安全f生和氧化稳定性提高，成品附加值很高。

2）高碳脂肪醇的精制

二十八烷醇等高碳脂肪醇因对人体具有众多生理活性而倍受人瞩目，若应用分子蒸馏精制，可有效地避免溶剂残留，工艺过程简单，操作安全可靠，自动化程度高。

3）风味物质的获取

分子蒸馏技术尤其适用于易挥发的风味物质。目前已经成功地应用涂膜式分子蒸馏技术和降膜式分子蒸馏技术从果汁、山核桃、奶酪、扇贝及调味大料油等香辛料中分离获取了香气成分，分离出的香气浓缩物还原性好。

4）DHA和EPA的富集

根据EPA和DHA的沸点高低不同，运用分子蒸馏法分离富集。分离脂肪酸甲酯和乙酯的效果比分离脂肪酸的效果更好。

5）食用植物油的提取

运用分子蒸馏技术从葵花籽、红花籽、黄豆、花生、麦胚、棕榈、苏籽、鳄梨、可可豆等中提取的食用植物油脂，话性成分含量高，氧化稳定性强，磷含量低，着色度低，无臭味，回收率高，且不存在溶剂萃取法的溶剂分离回收问题。

6）胡萝h素的回收

红棕榈油中含有0．昕％的胡萝卜素，将红棕榈油在低温下用甲醇甲酯化后，用三级分子蒸馏回收胡萝卜素，可获得40％以上的天然胡萝卜素，且其质量要优于传统方法得到的胡萝卜素。

分子蒸馏技术还可应用于其他食品加工过程，如(一3不饱和脂肪酸的浓缩、牛奶内酯的获取、二聚脂肪酸的制取、米糠中有效成分的分离等。

3膜分离技术

膜分离技术是人们掌握的最节能的物质分离和浓缩技术之一。近二十年来发展极其迅速, 已从单独的海水与苦咸水脱盐、纯水及超纯水的制备、工业用水的回用, 逐步拓展到环保、化工、医药、食品等领域中, 发展前景备受关注。目前工业化的膜技术主要有微滤、超滤、纳滤、电渗析、膜电解、气体分离等。

微滤主要从气相和液相物质中截留微米及亚微米的细小悬浮物、微生物、微粒、细菌等, 以达到净化和浓缩的目的。膜孔径大约0.1μm，其分离的实质是利用膜的“筛分”功能，通过颗粒的机械截留、颗粒间的相互作用、颗粒与膜表面的吸附、颗粒间的桥梁作用实现分离。

超滤主要用于分离液相物质中诸如蛋白质、核酸聚合物、淀粉等大分子化合物、胶体分散液和乳液等。膜孔径在10-100nm，其分离机理一般认为是压力驱动的筛孔分离过程。

纳滤膜能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离，实现脱盐与浓缩的同时进行，是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程。膜孔径在1-10nm，纳滤膜的分离机理模型目前的看法有：空间位阻-孔道模型，溶解扩散模型、空间扩散模型、空间电荷模型、固定电荷模型。

反渗透广泛应用于医药、电子、化工、食品、海水淡化等诸多行业，产水质量高，运行成本低、无污染、操作方便、运行可靠，是现代工业中水处理的首选技术。反渗透又“高滤”，膜孔径小于1nm，其过滤实质是利用反渗透膜具有选择透过溶剂而截留离子物质的性质，分离过程以静压差为推动力。

目前膜分离技术在许多方面得到广泛应用，而且在某些方面应用得还比较成熟。在对产品质量要求不断提高、生产成本要求不断降低的今天，膜技术的优势越来越明显, 其必将取代传统的低效分离技术。但膜分离技术的大量应用毕竟是近几十年开始的，许多方面还不成熟，还有待进一步深人的研究，目前还存在诸如选择性问题、通量稳定性问题和产值问题。4耦合分离技术

两种或多种不同的单元操作耦合或结合在一起并用于分离的过程的方法，即为耦合分离技术。近年来诸如催化剂精馏、膜精馏、吸附精馏、反应萃取、络合吸附、反胶团、膜萃取、发酵萃取、化学吸收和电泳萃取等新型耦合分离技术不断发展, 并成功地应用于生产。

总结

目前，各新型分离技术日新月异，已逐步走向工业化，并在中药制药、农产品加工、环境治理与保护等多领域的综合技术。由于受工艺技术和仪器发展水平的限制，我国对这些技术的应用研究还只是刚刚起步，要赶上国际先进水平还有待于进一步的努力。

参考文献

新型分离技术在化工生产中的应用 篇2

液膜一般是由膜溶剂、活性剂以及载体组成。液膜 (英文为liquid membrane) 是指由液体物质材料形成的膜, 液膜是由乳液微粒构成, 主要是悬浮在液体里的乳液微粒通过化学组合成一层薄的微粒层。液膜是由膜溶剂、载体、表面活性剂及稳定剂组成。液膜分离技术也称液膜萃取法, 与固体膜相比, 具有传递性强、利于萃取、成本低的优点, 通过液膜分离技术可以快速的实现液体的萃取与浓缩。

1.1、液膜的分类

液膜按照不同的标准可以分为不同的类型, 如按照膜相的不同可以分为油包水行与水包油型。液膜分类主要按其构型和操作方式的不同, 可分为乳状液膜和支撑液膜。其中, 前者是一种液滴直径小并接近乳化形状的液膜, 在实际的应用中比较广泛。后者是一种隔离型的液膜, 主要是通过将载体溶解溶液滴入惰性多孔膜微孔, 使其与其他的微粒产生分离。按传质机理的不同, 又可分为无载体传输和有载体传输两种。其中, 无载体传输是由膜溶剂和表面活性剂组成, 有载体传输则由膜溶剂、表面活性剂及加入一定量载体组成。目前, 研究应用比较广泛的是有载体传输液膜。

1.2、液膜分离技术的优点

液膜分离技术利用介质渗透性的差异性进行液体分离, 实现分离过程不需要将液体加热至沸腾状态才可进行分离, 更不需要使液体汽化, 因此它的优点有: (1) 效率高; (2) 降低成本; (3) 渗透性强; (4) 难实现难度大的物质分离; (5) 操作浓度的范围大; (6) 工艺简单, 方便操作, 成本低。

当今医药化工领域, 药物的提取通常采用传统方式, 如:吸附、沉淀、溶媒萃取、反胶团萃取、微生物发酵等, 工艺过程十分繁琐, 需要的时间比较长, 在提取的过程中要消耗大量的原料, 能耗较高, 产品回收率低。为此, 研究者们越来越重视改进药物的提取工艺, 随着这方面技术的不断发展, 膜技术在医药化工领域的应用日趋成熟。

二、液膜分离技术在医药化工中的应用

2.1、乳状液膜在提取青霉素中的应用

液膜渗透速度很快, 适合于分离和富集较不稳定的抗生素;推进了在抗生素分离和纯化中的应用。而且在抗生素提炼中的应用研究主要是青霉素的提取。

青霉素在以钠盐存在时呈稳定状态, 在传统提取工艺中, 是将酸添加到盐中使之变成游离酸的形式, 再用乙酸丁酯或乙酸戊脂萃取游离酸。此工艺不可避免的损失x青霉素, 且工艺复杂。用液膜法分离, 可以在青霉素p H值为5~7条件下进行, 这样避免了青霉素水解造成的损失。液膜分离具有浓缩与分离同时进行, 节约大量能源的特点。

2.2、液膜分离技术提取生物碱

液膜分离技术可以实现在常温的条件下将液体物质快速的分离, 且使用的设备装置都比较简单, 操作方法也简单易懂, 液膜分离技术的运用范围不仅可以是实现无机物的分离, 还能对有机物及生物制品实现分离。因此可以将液膜分离技术运用在生物碱的提取上。传统的生物碱提取技术需要运用较为复杂的设备、且工序较多, 操作起来不仅繁琐、耗费的成本也较大, 而且提取的萃取率也比较低。有学者通过研究发现, 利用液膜分离技术中的表面活性剂对生物碱进行提取, 不仅可以节约成本, 操作简便, 还能够提高萃取率。有学者分析萃取北豆根总碱的液膜分离技术方法, 使萃取率达到85%。此外, 还有学者通过对烟碱进行液膜分离技术进行萃取, 不仅找到了最佳的萃取方法, 还建立了相关的萃取函数公式。

2.3、液膜分离技术为血液充氧

在给学些供氧时, 必须将血液中的不是氧气的成分进行排除, 比如, 二氧化碳。这种排除主要是利用了碳氟化合物能够将二氧化碳以及氧进行溶解这一原理, 然后将溶解的二氧化碳作为液膜的组成材料。再将含有二氧化碳的反应剂或者是吸收剂和含氟化合物混合起来, 制成乳液, 将水溶液作为内相, 有机氟作为膜相, 用全氟表面活性剂作为催化剂。制成的乳液充氧, 同时要保证氧和有机氟化合物的膜相能够溶解在一起, 直到饱和为止。这时, 在血液中渗入了溶解在有机氟相中的氧, 当血液中的二氧化碳渗透膜相进入乳状内相中, 就会被吸收或者反应。

2.4、液膜分离技术在制备中药口服液中的应用

液膜分离技术也大量的运用在医药领域, 中成药中的口服液不仅使用方便、利于病人吸收, 还能够达到疗效好、剂量准确的效果, 一般而言, 老人与幼儿服用较好, 中药口服液的运用不仅节约成本, 还具有汤剂的效果, 因而发展迅速。

2.5、液膜分离技术在提取金属中的应用

传统的金属分离富集方法以火试金法、溶剂萃取法、吸附法、离子交换法、离子浮选等为主。在湿法冶金中, 溶剂萃取法是常用的方法, 但这种方法的缺点是成本较高。因而采用液膜法, 这种方法适合稀贵金属的分离和富集。美国埃克森公司最先将液膜分离技术用于铜的生产上, 十几年来, 国内外许多研究机构主要讲方向聚焦在利用液膜法回收稀土元素和贵金属上面, 并已经取得了很大的进展。沈阳师范学院化学系刘芙燕等采用液膜分析法提取金, 其首先制成一种油包水乳液, 将此乳液分散于含外水相中, 破乳后得到海绵态金。

三、结语

液膜分离技术是一种高效的、新型分离技术, 它具有传统分离技术没有的优点, 近年来已经引起了各个行业的关注, 并在很多行业都显现出了它极高的应用价值, 发展前景十分广阔。当然, 其自身的一些不足也限制了它的发展。比如, 膜清洗困难等。所以, 液膜分离技术要想有新的突破, 就应该认真分析其本质原因, 不管是材料还是技术的自我创新都应该着手尝试。同时, 技术研究人员也应坚持长久的这方面的发掘。

参考文献

【1】李剑, 崔伟, 刘静。液膜分离技术及在医药化工中的应用【J】, 山东化工, 2007 (7) 。

【2】贺李, 液膜分离技术在医药化工中的应用研究【J】, 现代工业经济和信息化, 2012 (16) 。

【3】朱自强, 双水相萃取在研究抗生素制备中的应用进展【J】, 国外医药 (抗生素分册) 。1997, , 18 (1) :28

新型分离技术在化工生产中的应用 篇3

1膜分离的原理及特点

膜是具有选择性分离功能的材料;膜分离是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。膜技术的分离机理有筛分和吸附-扩散模型,多孔膜的分离机理为筛分,如微滤和超滤;致密膜的分离机理为吸附-扩散作用,如反渗透等。膜分离技术与传统的分离方法相比有其独特的优势:分离时无相变,特别适用于热敏性物质的分离、浓缩;分离不耗用有机溶剂,降低有效成分的损失,减少环境污染;分离选择性高,提高制剂的质量;适用范围广,从固体微粒的去除到溶液中有效成分的分离;可实现连续化和自动化操作,缩短生产周期,满足中药现代化生产的需要。

2分离膜的类型

膜分离技术按膜材料划分有:金属膜、无机膜、高分子膜;按分离物料的相态划分有:气体分离、液体分离;按膜的结构划分有:多孔膜和致密膜;按分离功能划分有:微滤、超滤、纳滤、反渗透、透析等;按膜组件的类型划分有:平板膜、管式膜、毛细管式膜、卷式膜和中空纤维膜等。

在医药工业中,一般依据分离膜孔径的不同(或称为截留分子量),将其分为微滤膜(≥0.1um)、超滤膜(10-100nm)、纳滤膜(1-10nm)和反渗透膜(≤1nm),微滤膜主要用于澄清、除菌和除颗粒,超滤主要用于除病毒和热原,纳滤主要用于浓缩分子量在数百的化合物和大分子,反渗透则主要用于去除无机盐、金属离子。从微滤、超滤到反渗透,所需的工作压力逐渐增大,透过的粒子尺寸逐渐减小,费用逐渐增加,分离机理从筛分变成吸附-扩散。

2.1微滤膜微滤是最早使用的膜技术,是以多孔薄膜为过滤介质,使不溶物浓缩过滤的操作。膜微滤(MF)主要基于筛分原理,它的孔径范围一般为0.1-75um之间,介于常规过滤和超滤之间,微滤可单独使用,进行杀菌、除颗粒,也可作为其它膜过程的前处理。

微滤膜的组件类型主要有平板膜、管式膜和滤筒式,其中管式膜因易于清洗再生用的较多,而材料多选择金属或陶瓷。一次性的微滤膜片因其成本低、使用方便也得到广泛的应用。

2.2超滤膜在医药行业中,超滤膜是发展最快的膜分离技术。超滤的分离原理近似机械筛,当溶液体系经由水泵进入超滤器时,在滤器内的超滤膜表面发生分离,溶剂(水)和其它小分子量溶质透过具有不对称微孔结构的滤膜,大分子溶质和微粒(如蛋白质、细菌、胶体等)被滤膜阻留,从而达到分离、提纯和浓缩产品的目的。

超滤膜能截留分子量在上千至数十万的大分子。超滤膜的组件类型主要有中空纤维膜、卷式膜以及管式膜.目前的超滤膜大多为有机高分子膜,而无机的陶瓷超滤膜也开始应用。

2.3纳滤膜纳滤膜的一个很大特征是膜上或者膜中存在带电基团,因此纳滤膜分离具有两个特性,即筛分效应和电荷效应。分子量大于膜的截留分子量的物质,将被膜截留,反之则透过,这就是膜的筛分效应。膜的电荷效应又称为Donnan效应,是指离子与膜所带电荷的静电相互作用。纳滤介于反渗透与超滤之间,填补了超滤与反渗透之间的空白;纳滤膜集浓缩与透析为一体,可使溶质的损失达到最小。纳滤膜对二价离子和高价离子及分子量高于200的有机物有较高的截留率,而对单价离子的截留率则相对较低。

2.4反渗透膜反渗透膜所用的材料为有机膜,膜的结构为非对称复合膜,其分离原理是吸附-扩散,反渗透过程的特点是膜仅能透过水等小溶剂,而截留各种无机盐、金属离子和分子。反渗透膜的组件类型主要为卷式膜和中空纤维膜,但大多数的装置使用的是卷式膜。

3膜分离技术在中药分离精制中的应用

中草药的化学成分非常复杂,通常含有生物碱、苷类、酮类等有效成分,同时还含有蛋白质鞣质、树脂、淀粉等无效成分。传统药物有效成分提取的方法主要是采用有机溶剂萃取的方法,然后通过层析、重结晶等分离技术使中药有效成分的纯度进一步提高。传统的中药制剂工艺方法存在分离过程中有机溶剂消耗量大,生产成本较高,分离过程较复杂,药物有效成分损耗大,而且也会给环境带来一定污染等缺点。因此研究中药有效部位提取分离的新方法,从而提高分离效率和产品质量是促进中药生产现代化的重要课题。膜分离是一种高效、节能、无污染的新型分离技术,80年代以来膜分离开始应用于中药的生产,正日益在中医药领域受到青睐。

3.1微滤(MF)微滤是目前应用得最广的一种膜滤技术,主要用于从液相或气相中截留微粒、细菌、污染物等以达到净化除菌的目的。

3.1.1膜微滤分离中草药不同药效部位蔡宇等^〔1〕采用陶瓷微滤膜分离刺五加水煎液不同药效部位,采用S180移植瘤动物模型,对膜分离后的刺五加两药效部位A和B从抑瘤率、NK细胞活性两方面评价其抗肿瘤和免疫调节功效。结果为刺五加药效部位A的抑瘤率低于药效部位B,免疫活性高于药效部位B;药效部位A高剂量组的抑瘤率和免疫活性与刺五加水煎液接近;刺五加药效部位B高剂量组抑瘤率明显高于刺五加水煎液,免疫活性与刺五加水煎液接近。研究结果表明陶瓷膜微滤能分离刺五加水煎液中体现抗肿瘤活性功效的不同药效部位,也为今后从抗肿瘤抑瘤作用为目标进一步分离膜过滤液B提供依据,为今后探讨制剂工艺合理优化提供药效学依据。

3.1.2膜微滤技术在中草药水解液澄清除杂方面的应用敖自华等^〔2〕采用陶瓷微滤膜错流过滤技术处理银杏水解液,通过对膜处理前后的物料特性进行比较,说明微滤既可减少用常规方法不易去除的脂类物质,又不会造成透过液中可溶性固形物过度损失,表明膜微滤用于银杏水解液的分离精制具有一定意义。

魏凤玉等^〔3〕研究了无机陶瓷膜错流技术对板蓝根、枇杷叶、川芎等中药水提液的澄清处理,用孔径0.2um和0.8um的微滤膜对3种根、根茎及叶类常用中药的水提液进行微滤,结果中药水提液由微滤前浑浊液体成为微滤后颜色变浅的澄明液体,其总固体去除率为8-47%,表明膜微滤技术对根、根茎及叶类中药水提液具有较好的澄清除杂效果。对于实验中的3种中药体系的膜污染,采用0.5%-1.0%的NaOH清洗15-30min,一般可使膜通量恢复至原始通量的90%左右,然后再采用其化学试剂清洗,一般可获满意的效果。

3.1.3膜微滤澄清除杂效果与传统醇沉法的比较高红宁等^〔4〕用孔径为0.2um的无机陶瓷膜对苦参水提液进行微滤澄清研究,对水提液微滤前后,在性状、固形物、指标成分等方面进行对比分析,与70%醇沉技术比较,微滤的澄清除杂效果与醇沉法基本相近,有效成分的保留率优于醇沉法,为膜微滤取代醇沉法提供了实验依据。

刘陶世等^〔5〕对无机陶瓷膜微滤技术、醇沉、高速离心、絮凝澄清、大孔树脂吸附精制清络通痹水提液进行了比较,发现膜微滤精制中药水提液的综合效果优于其他方法,在除去绝大部分固体杂质的同时,对各类可溶性有效成分损失较小而且损失率基本一致,不改变复方组成。

3.2超滤(UF)超滤技术是20世纪六七十年代发展起来的一种膜分离技术。该技术与传统的分离技术相比,具有其独特的优点。特别是将超滤技术应用于中药制剂领域,已显示出巨大的潜力。

超滤是一种具有分子水平的薄膜过滤手段,它用特殊的超滤膜为分离介质,以膜两侧的压力差为推动力,将不同分子量的溶质进行选择性分离。

3.2.1膜超滤对中草药有效成分的提取分离研究于淘等^〔6〕研究了银杏叶中黄酮类化合物的提取过程及工艺,使用膜分离技术对粗提的产品进行精制,超滤前提取物中黄酮质量分数为5.96%,超滤后的产品中黄酮质量分数达到33.99%,可以看出,超滤技术用于分离纯化银杏黄酮类物质效果理想。

李路军等^〔7〕采用不同孔径的超滤膜对山麦冬多糖提取液进行分离,并用苯酚-硫酸比色法和福林-酚试剂显色法分别测定各超滤液多糖和蛋白的含量.结果表明不同相对分子量范围的多糖在山麦冬总糖中的含量分别为:相对分子量在30000以上的含量为50.3%,30000-10000之间的含量为19.6%,10000-1000之间的含量为13.8%,分子量小于1000的低聚糖和单糖含量为16.3%;各级多糖干物质纯度均大于90%;超滤膜可截留大部分蛋白质,超滤是一种很好的分离纯化山麦冬多糖的方法。

3.2.2超滤法同传统醇沉法精制效果的比较刘振丽等^〔8〕研究了超滤法及醇沉法对金银花中绿原酸的影响,实验结果表明,超滤体积为1.25倍时,可获得绿原酸95.37%,而70%醇沉法的绿原酸得率仅为67.82%,说明超滤法保留有效成分的效果更好。

李淑莉等^〔9〕用超滤法和醇沉法对黄连解毒汤的水提液进行纯化,并通过测定其主要有效成分小檗碱的回收率和残渣去除率,对两种方法进行定量对比。实验结果表明,当超滤液达到原液体积1.25倍时,小檗碱回收率达95%;而醇沉法的有效回收率为73%。超滤法的回收率明显高于醇沉法。超滤法的去除残渣率为48%,醇沉法为38%。同时,超滤法具有节省乙醇、简化工序、缩短生产周期的优点。

3.2.3超滤膜分离条件的优化膜分离时的操作条件是影响其滤过效果、膜通量和膜污染的重要因素。选择一套合适的操作参数不仅能减少膜污染,降低操作成本,还能提高产品质量。影响膜过程的主要操作参数有:压力、流速、温度、药液浓度、超滤时间、药液pH值等。采用膜分离技术对不同的中草药分离精制时,适宜的操作条件也有很大差异。

王世岑等^〔10〕考察了超滤法提取黄芩苷的最佳工艺条件,实验结果表明选用适宜孔径的超滤膜(截留分子量为6000-10000)是提高黄芩苷收率和质量的关键,同时升高药液温度或降低浓度,使药液粘度降低,严格控制pH值,可显著提高超滤速度,获得最佳效果。

朱才庆等^〔11〕采用不同截留分子的膜组件、操作参数进行正交设计,对超滤膜分离技术纯化夏天无总碱工艺进行探讨,研究结果表明:截留相对分子质量为6×103-1.0×104的PS膜具有较好的膜分离效果,选择压力0.08MPa、料液温度40℃、进料体积流量2.8L/min的操作参数工作效率更高。利用膜分离工艺制备的夏天无注射液澄清、色泽好,显示出更强的药效作用。

3.3纳滤(NF)纳滤是近年发展起来的一种介于超滤与反渗透之间的膜过滤过程,可截流能通过超滤的溶质,而让不能通过反渗透膜的溶质通过,填补了由超滤与反渗透留下的空白。

冉艳红等^〔12〕探索了纳滤膜浓缩中草药提取液的可行性,证明纳滤浓缩中草药提取液是可行的,提高了产品的收率和质量,中草药提取液固形物从1.5%-2.0%达到了15%。纳滤浓缩前后风味没有变化。同时降低了成本,减少了废水排放。膜分离条件优化的研究表明:降低料业浓度,提高温度,提高压力可以提高膜通量。两种膜性能的比较结果表明,在操作条件为温度28℃,压力3.3Mpa,浓度2.0%的条件下,474膜的浓缩效率较高。为其工业化提供了途径。

3.4反渗透(RO)反渗透膜在医药上主要用于制造各种医药注射水、医疗透析水和制剂用水等,并可以取代现有的蒸馏水生产装置,进行去离子水的生产。反渗透法在常温下操作,需用微滤作为前处理,能同时进行脱盐、除去细菌、热原等,并且与传统的蒸馏法相比,能耗降低,设备简单,操作方便。张翠莲等^〔13〕进行了反渗透法制备注射用水并试用于制剂的研究,结果表明水质合格,制剂临床应用正常。国内许多制药厂采用反渗透来制备医用水,如华北制药厂的原料用水,中美史克制药片剂厂的用水等。

3.5膜滤技术的联合应用膜滤技术之间或膜分离与传统分离技术相结合用于中草药的提取分离,可以充分发挥各自的优越性,具有降低生产成本,提高膜分离效果等优点。

3.5.1微滤与超滤的联合应用赵宜江等^〔14〕将膜分离技术用于中药提取,以微滤去除提取液中的悬浮物,再以超滤去除大分子杂质。通过对微滤、超滤过程的考察及与传统的醇沉工艺比较,认为采用膜分离工艺具有显著的优点。

朱庆才等^〔15〕探讨草珊瑚浸膏的不同预处理方法及对膜分离效果的影响,结果表明与ZTC1+1Ⅲ型、壳聚糖、明矾的最佳絮凝工艺相比,微滤预处理后超滤膜分离草珊瑚浸膏的膜通量及异秦皮啶膜透过率最大、运行时间最短、干膏中异秦皮啶的质量分数最高,微滤是草珊瑚浸膏膜分离纯化新工艺中较为理想的预处理方法。

3.5.2膜分离与高速离心的联合应用崔元璐等^〔16〕采用吸附澄清—高速离心—微滤法制备葛蒲益智口服液,并与醇沉法和吸附澄清法进行比较。结果表明,吸附澄清—高速离心—微滤法工艺不仅提高了制剂的有效成分含量,而且具有简化工艺、缩短生产周期、提高制剂稳定性的优点。

沈亮等^〔17〕探索了运用膜分离法从当归水浸取液中分离、纯化有效成分阿魏酸并进行浓缩的新工艺,研究表明:经过高速离心预处理后,超滤当归水提液的渗透通量变化不大,可用于当归水提液的纯化操作;超滤法的回收率和杂质去除率均高于醇沉法;纳滤膜对阿魏酸几乎没有截留效果,反渗透适用于浓缩阿魏酸,提高pH值可以提高截留率,该实验条件下pH=9-10,压力2.5MPa时反渗透获得最高的截留率。

3.5.3膜分离与树脂的联合应用高红宁等^〔18〕考察微滤-大孔树脂法精制苦参中氧化苦参碱、苦参总黄酮的效果,结果表明:苦参提取液经微滤-大孔树脂法处理后,其氧化苦参碱、苦参总黄酮的保留率分别为78.88%和73.4%,固形物去除率为38.95%;微滤-大孔树脂法较醇沉法可更有效地保留有效成分、去除杂质。

黄山等^〔19〕进行了膜分离与树脂联用制备黄连解毒汤中药固体制剂的研究,根据黄连、黄柏、黄芩和栀子所含据活性成分小檗碱、黄芩苷及栀子苷的不同理论特点采用不同的分离精制方法。实验表明,所制定的膜分离与树脂联用的提取、精制工艺,小檗碱转移率可达86.94%,黄芩苷转移率达80.80%,栀子苷转移率达86.88%。研究结果不仅证明了膜分离与树脂联用的技术制得的黄连解毒汤固体制剂纯度高,服用量小;也证明了其在中药复方精制研究中有良好的应用前景

4膜分离技术存在的问题及解决方法

浓差极化和膜的污染使膜的渗透通量及截留率等性能发生改变,膜的使用寿命缩短,极大地影响了膜分离技术的实际应用及发展。

4.1浓差极化浓差极化是指在分离过程中,料液中的溶剂在压力驱动下透过膜,溶质被截留,于是在膜表面与临近膜面区域浓度越来越高,称为浓差极化。浓差极化是一个可逆过程,它只有在运行膜分离过程中才发生。对于浓差极化现象,一方面,可以通过减小料液中溶质浓度,改善膜面流体力学条件,减轻浓差极化程度,提高膜的透过流量;另一方面,可优化膜分离的工艺条件,根据不同的中药提取液中有效成分及所含杂质不同,综合考虑影响膜分离特性的因素,选择适于该体系的膜材料、膜组件,优比操作参数。

4.2膜的污染问题膜污染是指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质分子与膜发生物理化学相互作用或因浓度极化使某些溶质在膜表面浓度超过其溶解度及机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞,使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。对于超滤,若膜材料选择不合适,此影响相当大;对于微滤膜,这一影响不十分明显。

控制膜污染的有效措施主要有对料掖进行预处理,除去胶体、悬浮颗粒及菌体等;对膜面改良,如使用复合膜、改变膜的表面极性和电荷、使用新型无机材料膜(主要有陶瓷膜、玻璃膜和金属膜)以及进行膜清洗等。

5展望

膜分离技术在提高中药制剂的质量,减少服用剂量,提高生产效率,降低环境污染等方面具有许多传统工艺无法比拟的优点,而由于中草药种类繁多,成分复杂,现有膜材料的品种少,膜孔径分布宽,性能欠稳定,滤膜价格也较高,影响了膜分离技术在中药生产领域的推广。但随着对中药体系的进一步系统研究以及膜技术不断改进和提高,膜分离必将在推动中药现代化的进程中发挥巨大的作用。

6参考文献

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9李淑莉,欧兴长,毛德法,等.超滤与传统的醇沉法对黄连解毒汤醇化效果的比较研究〔J〕.

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16崔元璐.吸附澄清—高速离心—微滤法制备葛蒲益智口服液〔J〕.中草药,1999,30(10):742-744.

17沈亮,徐方成,蓝云才,等.应用膜技术分离当归浸取液中的阿魏酸〔J〕.厦门大学学报:自然科学版,2006,3(45),234-237.

18高红宁,金万勤,郭立玮.微滤-大孔树脂法精制苦参中氧化苦参碱和苦参总黄酮〔J〕.西北药学杂志,2004,2(19):12-13.

新型分离技术在化工生产中的应用 篇4

摘要：综述了扩散渗析法、电渗析法、电渗析与扩散渗析组合工艺以及纳滤膜法等膜技术处理工业酸性废液的.作用原理、研究与应用现状.采用膜技术处理各类酸性废液不仅节能、工艺简单、不会产生二次污染,并能实现酸与盐组分的分离,使组分充分回收,而且设备简单紧凑,易于操作,是具有发展前途的一种酸性废水的处理技术..作 者：彭会清 庞翠玲 Peng Huiqing Pang Cuiling 作者单位：彭会清,Peng Huiqing(武汉理工大学)

庞翠玲,Pang Cuiling(江西理工大学)

新型分离技术在化工生产中的应用 篇5

毛细管电泳分离技术在小离子和细胞细菌

中的应用

摘要 毛细管电泳技术是八十年代后期在全球范围内迅速崛起的一种分离分析技术。具有快速、高效、高灵敏度、易定量、重现性好及自动化等优点，已广泛地应用于小分子、小离子、多肽、蛋白质以及细胞和细菌的分离分析研究。本文主要综述了毛细管电泳分离技术的基本原理以及其在细胞、细菌和小离子的分离分析研究中的应用，CE作为一种新型的分离分析技术，将在其不断的发展和完善中更加突出其优越性，在临床研究和基础研究领域发挥更重要的作用。

关键词 毛细管电泳 分离技术 小离子分离分析 细胞分离分析 细菌分离分析 Abstract Capillary electrophoresis technology is in the late eighties the rapid rise of a global analysis of a separation.With a fast, efficient, high sensitivity, easy quantitative, reproducible, and the advantages of automation has been widely used in small molecules and small ions, peptides, proteins, and separation of bacterial cells and analyzed.In this paper, an overview of capillary electrophoresis with the fundamental principles of separation, as well as its in the cell, bacteria and small-ion analysis of the separation of the application, and about its use and prospects, CE as a new type of separation and analysis technology, will be continued in its the development and perfection of its advantages in a more prominent, in clinical research and basic research play a more important role.Keyword Capillary Electrophoresis Separation Technology Separation of small-ion analysis

Cell separation and analysis Bacteria separation and analysis

毛细管电泳（CE，capillary electrophoresis），又称高效毛细管电泳（HPCE，high performance capillary electrophoresis）或毛细管电分离法（CESE，capillary electro-separation method），简称CE。毛细管电泳包括电泳、色谱【1】及其交叉内容，是一类以毛细管为分离通道，以高压直流电为驱动力，以样品的多样特征(如：电荷、大小、等电压、极性、亲和行为、相分配特性等)为根据的液相未分离分析技术。其自70年代末80年代初创立以来已成为近20年发展最快的分离分析技术之一。它综合了高效液相色谱和传统平板凝胶电泳：二者的优点．具有快速、高效、高分辨率、重复性好、易于自动化等特点，已广泛应用于生命科学研究的各领域，尤其是对生物大分子核酸【2】的研究，并取得了迅速进展。

1.毛细管电泳的基本原理

毛细管电泳是以高压电场(30kV)为驱动力，以毛细管为分离通道。其管内

毛细管电泳分离技术在小离子和细胞细菌中的应用

填充了缓冲液或凝胶【3】，根据样品中各组分之间淌度和分配的差异而实现分离的一类液相分离技术。

在电泳过程中，毛细管两端插入电极液，此电极液通常与管中的缓冲液一致。正负电极连接至高电压装置，进样时样品盘移动，使毛细管的进样端及此端的电极准确插入样品管中，给予一定电场或压力后，样品被吸入毛细管内，然后再将毛细管移至电极液中开始电泳。

在毛细管电泳中，为了维持电荷平衡，溶液中的正离子吸附至石英表面形成双电子层，当在毛细管两端施加电压后，这层正离子趋向负极移动，并带动毛细管中的溶液以液流形式移向负极(电渗)。

由于毛细管的表面积与体积比大，加上电泳时使用了高压，电渗在毛细管电泳中具有两大特点：液体沿着毛细管壁均匀流动，其前沿是平的；携带不同电荷的分子朝一个方向移动，中性分子也能随着电渗一起移动而实现分离。

2.毛细管电泳分离技术的应用

毛细管电泳技术可检测多种样品，如血清、血浆、尿样、脑脊液、红细胞、体液或组织及其实验动物活体实验；且可分离分析多种组分，如核酸/核苷酸、蛋白质/多肽/氨基酸、糖类/糖蛋白、酶、碱氨基酸、微量元素、小的生物活性分子等的快速分析，以及DNA序列分析和DNA合成中产物纯度测定等，甚至可用于碱性药物分子及其代谢产物、无机及有机离子/有机酸、单细胞分析、药物与细胞的相互作用和病毒的分析，如在缓冲液中加入表面活性剂则可用于手性分离中性化合物。

毛细管电泳技术不仅在基础科学中得到广泛应用，在临床医学等领域也有较多应用。如临床疾病诊断、临床蛋白分析、临床药物监测、代谢研究、病理研究、同工酶分析、PCR产物分析、DNA片段及序列分析等。

2.1毛细管电泳分离技术在细胞中的应用

毛细管电泳分离技术能将无机离子当做粒子看待，也能将细胞当作“离子”看待；既可以分离离子和分子，也可以分离病毒、细胞等颗粒物质。此外，还可以研究细胞内部物质，从而分析细胞是否发生变异。

毛细管电泳分离技术在小离子和细胞细菌中的应用

2.1.1细胞的特点与电泳原理

细胞是一复杂的生命基元，有各种不同的类型，比如血液中有血小板、白细胞、血红细胞等类，其中各类细胞比如血红细胞还可以有不同的（阶段）形态【4-6】，通常所说的血红细胞多指成熟阶段的细胞。血红细胞在生理条件下具有嗜线性，许多红细胞趋向于以凹面相贴叠连成串。在低离子强度环境中，嗜线性会加重【7】。血红细胞在非生理环境中会快速凝血。在不等渗溶液中，或在等渗溶液中放置一段时间，血红细胞会逐渐破损，出现溶血现象，溶血和凝血是血红细胞最常见的特点。

细胞之所以能在电场中迁移，是因为其膜上存在带电基团。血红细胞的带电基团主要是唾液酸【8-10】。由于细胞膜结构的特殊性，其双电层与固体电极或胶体粒子是有区别的，但是在一般电动现象讨论中，完全可以采用胶体电泳的一些基本公式。

2.1.2细胞的毛细管电泳分离分析应用 CE快速PCR-SSCP分析：

生物细胞中DNA单链构象多态性（single strand conformation polymorphism，SSCP）是一种有效的检测DNA变异的技术，原理是不同的单链DNA分子在非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳中的迁移率与其构象密切相关，而每一DNA分子的构象又是由其特异的碱基序列决定的，一个碱基的改变都有可能影响其构象，从而引起其电泳行为的改变。

传统的SSCP分析采用平板聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE），显示电泳结果必须辅以放射自显影或硝酸银染色等技术，费时费力，不能满足临床检测基因点突变的需要。毛细管电泳技术具有快速、高效、样品消耗少等特点。希望利用人工诱变的含有单个核苷酸改变的PCR产物，建立和优化CE作SSCP分析的方法与条件，为临床基因诊断提供一种快速有效的筛查方法。CE检测细胞中的5-羟色胺：

CE还应用于单巨细胞5-羟色胺的释放和残留测定【12】，通过对细胞进行毛细管电泳分离及CE-LIF谱图分析，可以求得平均每个细胞含有的5-羟色胺。此外，毛细管电泳分离技术还用于单细胞氨基酸柱上衍生分析【13】

毛细管电泳分离技术在小离子和细胞细菌中的应用

和单细胞蛋白分析【14】，这些研究的成功为细胞的研究提供了丰富的手段和有效的数据支持，是生物研究领域上的一大进展。细胞的CE分离方法：

CE分离技术可用于细胞分离与检测。如不少的疾病如肿瘤、风湿或某些炎症，可以引起血红细胞电迁移速度变大，由此可以进行临床诊断。利用CE进行此类研究，只需测定出峰时间并比较患者和健康细胞的差异即可。同理，CE可运用于细胞混合样的分离，由此可以进行一系列不同的研究。利用这种分离能力，可以在完全相同的条件下比较两种动物血红细胞的异同，也可以用于比较同一个体不同细胞（比如血红细胞）的异同。

2.2毛细管电泳分离技术在细菌中的应用

与红细胞不同，细菌比较稳定，能生存于非生理条件中，所以无需考虑等渗问题，允许CE按分离需要变换条件。此外，细菌、病毒等的颗粒也比红细胞小，应该更容易被CE分离。但是实验证明，细菌的分离也具有其独特的要求。陈义等【11】以大肠杆菌为对象，对细菌的CE分离条件进行了一系列考察，发现，一，对于不同的细菌其培养、制备的方法要根据细菌的种类而定；二，缓冲液的体系的优良顺序是TB>硼砂>Tris-HCl>磷酸盐，生理盐水不具有缓冲能力且需要低运动电压，因此在选用电泳介质缓冲液时要选好缓冲体系；三，对于不同的细胞种类，需要有不同的添加剂，对于细菌特别是大肠杆菌、酵母等，加PEO（聚乙烯氧化物）通常能够使细菌浓缩，产生很高的分离效率。如图1所示。

图1 但电泳缓冲液的浓度在正常的分离浓度范围之内，如高于10mmol/L，则PEO等一类添加剂的效果可能不容易看出。这时，就需要考虑采用其他类型的添加剂。如PVA、纤维素等。

此外，利用CE可以分离细菌【15】、对分离出来的细菌进行定量或计数，如

毛细管电泳分离技术在小离子和细胞细菌中的应用

果有标准，还可以对分离出来的细菌进行鉴定或确认。对CE的应用进行研究表明，CE可以进行细菌的制备性分离，而将其与细菌培养结合，能够对所得细菌进行生物学研究。

2.3毛细管电泳分离技术在小离子中的应用

小离子分析在许多方面都有重要的用途，环境科学和食品工业对离子分析的需求促进了离子色谱的发展。与离子色谱相比，CE在小离子分离分析上具有许多优势，它能在数分钟内分离出四五十个离子组分，而且不需要任何复杂的操作程序。CE测定使用水溶液，用量少，干净无毒。毛细管即使被污染，也容易冲洗，可以反复使用，成本低。

利用CE分离无机小离子最关键的问题是检测。对于少数离子，如铁、铜、铬、锰等离子，在合适价态下有光吸收，可以直接检测出来，一些离子如铁、钴、镍、铜、碘以及稀土元素等可以形成（有色）络离子，也能直接检测。此外，还能用间接紫外检测的方法检测无机离子。

利用毛细管电泳分离技术可以间接检测茶水中的金属离子【16】，对于茶水中的有害离子的分离分析具有重要作用，对于茶叶的种植和生产加工流程的监控、改善有着重要意义。此外，且该方法快速、简便、灵敏度高、测定成本低，可以方便广泛地运用在茶叶生产、加工和销售检测当中，有利于维护人们的身体健康。

3.毛细管电泳技术的应用前景及展望

毛细管电泳技术不仅在基础科学中广泛应用，在临床医学等领域也有较多应用。如临床疾病诊断、临床蛋白分析、临床药物监测、代谢研究、病理研究、同工酶分析、PCR产物分析、DNA片段及序列分析等。随着人类基因组计划的实施，人类基因组计划的完成比预期时间一再提前，其主要工具是毛细管电泳仪。在医学研究中毛细管电泳技术越来越受到重视，但其临床应用尚属起步阶段，随着毛细管电泳技术的不断发展和完善，CE将在临床研究和基础研究领域发挥更重要的作用。参考文献

毛细管电泳分离技术在小离子和细胞细菌中的应用

新型分离技术复习重点 篇6

考试题型 填空20分 共10题 简答20分 共4题

设计20题 共2题（其中一题双极膜3室制备酸碱，图、原理，另外一题净水器5级结构百度上有）

计算40分 共3题

第一章

1.分离技术的定义

分离技术是指利用物理、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的一种手段。2.分离技术的作用于意义

（1）分离技术在过程工程中的意义：分离工程通常贯穿在整个生产工艺过程中，包括从原料、产物和副产物中脱除杂质；循环物料的分离；从废物中脱除污染物，是获得最终产品必不可少的一个重要环节，也是化学家和化学工程师必须具备的基本知识。

（2）在日常生活中的作用：饮用水、自来水大多都通过对来自江河湖海的水处理后获得的；每天食用的果汁、生啤、白糖、食言等分别通过蒸发、膜虑、结晶、电渗析等方法制得；每天开车所用的汽油、煤油等都是通过对原油加氢反应除去硫磺并经分馏制得的。（3）在环境中的保护作用：家庭生活污水所含成分十分复杂，直接排放将会严重污染环境，需通过富集、吸收、降解或转化等方式将有毒、有害污染物除去。

（4）在人类健康与保健中的作用：分离技术在医疗上做出杰出的贡献，人工肾、人工肺人工肝具有的功能都是利用膜的筛分作用通过透析、滤过方法净化血液、供氧和去除CO2使血液氧合，或通过置换等，达到调节人体平衡、维持生活、延长寿命的目的。（5）在能源再生与新能源利用方面的作用。3．分离剂的概念

加到分离系统中使过程得以实现的能量或物质。4.三大类新型分离技术

第一类—— 对传统技术或方法加以改良的分离技术：超临界 流体萃取、液膜萃取、双水相萃取以及色谱分离等； 第二类—— 基于材料科学发展形成的分离技术：反渗透、超 滤、气体渗透、渗透汽化等膜分离技术；

第三类—— 膜与传统分离相结合形成的分离技术：膜吸收、膜萃取、亲和超滤、膜反应器等。

第二章 计算题都在这一章 1.第一种类型：混合熵（作业有做过）

S mix＝－ R n i lnx i 摩尔混合熵的计算： 0S mix = Smix /n(n为体系的总摩尔数)=－ R x i lnx i

（这只是PPT里的例题）

分离理想气体或溶液的最小功（W min）W min = T S mix • 摩尔最小功

W min  TS mix  RTx i lnx i o o

2.第二种类型题：渗透压

=C R T(非电解质溶液)是渗透压 单位KPa C单位是mol/L(一定要换成mol/L)=RT

当溶液的浓度增大时，溶液偏离理想程度增加，对电解质 水溶液常需引入渗透压系数来校正偏离程度。

 Ci(电解质溶液)

Ci为水中离子的浓度 注意离子的下标

 i i C i RT 溶液的浓度较低时，绝大部分电解质的渗透压系数接近于1，随着溶液浓度的增加而增大。

对NaCl，KCl等一类液，其系数基本上不随浓度而变；而Na SO , 2 4 K2 SO 4 等一类溶液则随溶液浓度的降低而增大。

3.第三种类型：唐南平衡（课本第20页）

假定一种分子或离子大得不能通过膜，而溶剂小分子和普通离子能 自由通过，这时若系统中有这类分子电解质存在并达到平衡时，膜 两侧电解质浓度并不相等，这种现象即为唐南平衡。

4.第四种类型：火用（详细请见2.2PPT第67页开始，课本例2-1）

5.范德华力

色散力：非极性分子之间

诱导力：极性分子与非极性分子之间 取向力：极性分子之间

在非极性分子之间只有色散力，在极性分子和非极性分子之间有诱导力和色散力，在极性分子之间则有取向力、诱导力和色散力的作用。

6.第三章

1.常用的膜材料

2.膜的分类 按膜的材料分类：纤维素酯类、非纤维素酯类

按膜的分离原理及使用范围分类：微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等 按膜的形态分类：平板膜、管式膜、中空纤维膜 按膜的结构分类：对称膜、非对称膜、复合膜

3.膜的制备工艺

（1）相转变法：L-S型制模法（2）复合制膜工艺

4.反渗透满足的两个条件：（1）存在选择性透过膜（2）工作压力大于渗透压

5.渗透满足的两个条件：（1）存在选择性透过膜（2）存在浓度差

6.有孔学说与无孔学说

7.反渗透的应用领域

(1)海水、苦咸水的淡化制取生活用水，硬水软化制备锅炉用水，高纯水的制备。

（2）在医药、食品工业中用以浓缩药液、果汁、咖啡浸液等。与常用的冷冻干燥和蒸发脱水浓缩等工艺比较，反渗透法脱水浓缩成本较低，而且产品的疗效、风味和营养等均不受影响。

（3）印染、食品、造纸等工业中用于处理污水，回收利用废业中有用的物质等。

8.反渗透膜的组件

有四种：板框式、管式、螺旋卷式、中空纤维式。

9．级与段的概念

段： 前段膜组件的浓水流经下一膜组件进行再处理，流经几组膜组件即称为几段。

级： 膜组件的产品水再经下一膜组件进行处理，产品水流经几次膜组件处理即称为几级。

10.膜的浓差极化概念、影响、减缓的措施 概念：在膜分离操作中，所有溶质均被透过液传送到膜表面上，不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用，在膜表面附近浓度升高。这种在膜表面附近浓度高于主体浓度的现象称为浓度极化或浓差极化。影响：

1.使膜表面溶质浓度增高，引起渗透压的增大，从而减小传质驱动力； 2.当膜表面溶质浓度达到其饱和浓度时，便会在膜表面形成沉或凝胶层，增加透过阻力；

3.膜表面沉积层或凝胶层的形成会改变膜的分离特性；

4.当有机溶质在膜表面达到一定浓度有可能对膜发生溶胀或恶化膜的性能；

5.严重的浓差极化导致结晶析出，阻塞流道，运行恶化。概括地说，就是分离效果降低，截留率改变，通量下降。措施：

①选择合适的膜组件结构； ②加入紊流器； ③料液横切流向设计； ④料液脉冲流动； ⑤螺旋流； ⑥提高流速；

⑦适当提高进料液温度以降低粘度，增大传质系数。

11.膜的污染定义、影响、措施，与浓差极化的区别 定义：是指处理物料中的微粒，胶体或溶质大分子与膜存在物理化学作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附，沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。措施：1.水通量逐步下降（膜通量下降）；

2.通过膜的压力和膜两侧的压差逐渐增大（进料压力和△P逐渐增大）；

3.膜对溶解于水中物质的透过性逐渐增大。措施：

1.料液预处理(热处理、pH调节、离子交换、预过滤、加入稳定剂)2.膜材料的选择(考虑膜的亲疏水性、荷电性。亲水性膜及膜材料电荷与溶质电荷相同的膜较耐污染；对膜表面进行改性)3.膜孔径或截留分子量的选择(通过实验选择最佳孔径的膜)4.膜结构选择（不对称结构膜较耐污染）5.组件结构选择

6.溶液pH控制(分离、浓缩蛋白质、酶时，一般把pH调至远离其等电点，使其溶解度增加，并带电荷)7.溶液中盐浓度的控制(以改变溶液的离子强度)8.溶液温度的控制

9.溶质浓度，料液流速与压力的控制 与浓差极化的区别

膜污染与浓差极化有内在联系，尽管很难区别，但是概念上截然不同。浓差极化加重了污染，但浓差极化是可逆的，即变更操作条件可使之 消除，而污染是不可逆的，必须通过清洗的办法，才能消除。

12.超滤、纳滤、反渗透、微滤的区别（作业有做过，也可以看PPT3.4第99页）

第四章

1.气体分离的定义和工作机理

气体膜分离过程是一种以压力差为驱动力的分离过程。在膜两侧混合气体各组分分压差的驱动下，气体分子透过膜的现象。

目前常见的气体通过膜的分离机理有两种：其一，气体通过多孔膜的微孔扩散机理；其二，气体通过非多孔膜的溶解/扩散机理。

2.传统的气体分离方法 深冷分离法 吸附分离法 吸收分离法

3.气体分离膜的应用

（1）从合成氨中的尾气回收氢气（2）富氧气的制造（3）水果保鲜（4）天然气脱水

4.分子流与粘性流

膜孔直径(dp)远小于气体分子平均自由程(λ)时，气体分子与孔壁之间的碰撞几率远大于分子之间的碰撞几率，此时气体通过微孔的传递过程属努森扩散，又称自由分子流。

孔径大于操作条件气体分子的平均运动自由程，孔内分子流动受分子之间碰撞作用支配，分子与孔壁之间的碰撞可以忽略，称为粘性流。气体处于粘性流状态是没有分离性能的。

5.渗透汽化（PV）、蒸气渗透（VP）的定义与区别

渗透汽化（或渗透蒸发）是指液体混合物在膜的一侧与膜接触时，其中易透过组分较多地溶解在膜上，并扩散通过膜，在膜的另一侧气化而被抽出，从而达到分离的膜过程。

蒸发渗透(vapor permeation)，与渗透汽化过程不同之处在于其进料为气相，相变过程发生在进装置前或在膜上游蒸发汽化，在过程中蒸汽相渗透通过膜。两者相同点

1)推动力均是组分在膜两侧的蒸气压差； 2)分离相同体系使用同种膜；

3)膜后侧的情况完全相同，均为真空，采用相同的方法移去渗透物； 4)膜内的状态以及渗透物扩散通过膜的规律基本相同。两者的不同点

1)VP的加料为蒸气，气体在膜组件中的流动状况较液体好，分布均匀，物质在汽相中的扩散系数大，浓差极化的影响小；

2)PV过程中渗透物有相变，过程中料液的温度不断下降，从而导致渗透通量的下降，通常采用级间加热的方式来维持料液的温度；而VP过程无相变，过程中加料温度基本不变，VP的平均渗透通量比PV大，所以完成相同的分离任务，VP所需要的膜面积小。

3)VP的操作温度通常比PV高，温度高渗透通量大，所需膜面积小； 4)VP的蒸气加料比PV的液体加料，杂质含量小，由于VP的渗透通量大，因此在VP法比PV法节省设备投资费用，因而总成本比较低。

6.渗透汽化的操作方式

冷凝法 抽真空法 冷凝与抽真空结合法 载气吹扫法 溶剂吸收法

7.渗透汽化膜的种类和应用 渗透汽化膜可分为：优先透水膜、优先透有机物膜和有机物分离膜。（无水乙醇）

应用：1.有机溶剂脱水 2.水中脱除有机物 3.有机混合物的分离

8.膜基吸收的原理

膜基吸收(membrane-based absorption)是以疏水或亲水微孔膜作为气、液两相间的介质，并利用膜的多孔性实现气、液两相接触的一种新型分离技术。原理

一般采用双膜理论来研究膜基吸收的传质过程，传质过程的推动力为组分在膜两侧流体中的活度差(浓度差)。其传质过程主要经历四个过程:(1)气相中的物质在气相边界层中的扩散过程;(2)膜孔中物质的传递过程;(3)气液两相界面的物质溶解一吸收过程;(4)液相界面的物质向液相主体扩散过程。

第五章

1.血液透析能取代肾脏的哪些功能 排出对肌体有害的代谢产物 维持水代谢平衡

维持人体内环境酸碱度的平衡 协助维持血压

维持人体内环境电解质的平衡

2.血液透析、血液滤过、血液洗滤的定义、联系、区别（作业有做过）

3.腹膜透析

参与透析的是腹膜中的毛细血管和淋巴

4电渗析的基本条件 离子选择性透过膜 直流电场

5.电渗析的工作原理

在阴极与阳极之间，放置着若干交替排列的阳膜与阴膜，让水通过两膜及两膜与两极之间所形成的隔室，在两端电极接通直通电源后，水中阴、阳离子分别向阳极、阴极方向迁移，由于阳膜、阴膜的选择透过性，就形成了交替排列的离子浓度减少的淡室和离子浓度增加的浓室。

6.阳膜的定义

凡是在高分子链上连接的是酸性活性基团(例如一SO3H)的膜，称为阳膜。只允许阳离子通过。

7.电渗析过程 反离子迁移 同名离子迁移 电解质渗析 水的渗透 水的电渗析 水的电离 压差渗漏

在上述几种传递现象中，只有反离子迁移才具有脱盐或浓缩的作用，其他过程均会影响电渗析的除盐或浓缩效率，增加电耗。设计中，应选择理想的离子交换膜和最佳的操作条件，设法消除或改善这些不利影响。

8.电渗析的浓差极化的定义，影响，措施

定义：在离子耗竭层中，溶液的电阻会变得相当大，当恒定电流通过离子耗竭溶液层时，会引起非常大的电位降，并迫使其溶液中的水分子离解，产生大量的H+和OH-来弥补及传递电流，这种现象称为离子交换膜的极化现象。影响：

(1)耗电增加； ① 部分电能消耗于水的离解和与脱盐无关的H+和OH-迁移上；

② 极化沉淀使得液-膜界面的电阻增大，导致电耗上升。(2)膜的使用寿命缩短；

极化后膜的一侧受碱的腐蚀，另一侧受酸的腐蚀。此外，沉淀结垢(Ca(OH)

2、Mg(OH)2等)的侵蚀，会改变膜的物理结构使膜的性能下降。

(3)膜的有效面积减少

沉淀结垢堵塞水流道，减少离子渗透膜面积。措施：

(1)最有效的方法是改善操作条件，使电渗析在极限电流以下运行。通常取极限电流的70~90%作为操作电流。实际操作中，主要通过调节工作电压来控制操作电流。

(2)采取有效的方法强化传质过程，提高装置的极限电流。(3)定期酸洗，加入阻垢剂和倒换电极操作等过程来消除极化沉淀。

9.离子选择性透过膜如何选择性透过

凡是在高分子链上连接的是酸性活性基团(例如一SO3H)的膜，称为阳膜；凡是在高分子链上连接的是碱性活性基团[例如-N(CH3)3OH]的膜，称为阴膜。它们在水溶液中进行如下解离: R-SO3H→R-SO3-+H+

R-N(CH3)3OH一→R-N+(CH3)3+OH-

产生的反离子(如H+、OH-)进入水溶液，从而使阳膜上留下带负电荷的固定基团，构成强烈的负电场，阴膜上留下带有正电荷的固定基团，构成强烈的正电场。

10.电渗析级与段的概念

级：电渗析器中一对电极之间所包含的膜堆称为级，一台电渗析器的电极对数就是这台电渗析器的级数

段：电渗析器中淡水水流方向相同的膜堆称为一段，水流方向每改变一次，段数就增加一段

11.电渗析的特点和不足之处

1.能耗低：在除盐过程中，只是用电能来迁移水中的盐分，而大量的水不发生相的变化。尤其适用于苦咸水淡化；

2.药剂耗量少，环境污染小：仅在酸洗是时消耗少量酸；

3.对原水含盐量变化适应性强：可按需要进行调节，根据一台ED器中的段数、级数或多台ED器的串联、并联或不同除盐方式（直流式、循环式或部分循环式）来适应；

4.操作简单，易于实现机械化、自动化；

5.设备紧凑耐用，预处理简单：预处理一般经砂滤即可； 6.水的利用率高：ED器运行时，浓水和极水可循环使用，水的利用度可达70%~80%，国外可高达90%左右

不足之处：只能除去水的盐分，而不能除去其中的有机物，某些高价离子和有机物还会污染膜；易发生浓差极化而产生结垢（用EDR可以避免）；与RO相比，脱盐率较低，装置比较庞大且组装要求高，因此它的发展不如RO快。

12.双极膜三室制备酸碱（设计题）

第六章

1.恒沸精馏的定义

在两组分恒沸液中加入第三组分（称为挟带剂），该组分能与原料液中的一个或两个组分形成新的恒沸液，从而使原料液能用普通精馏方法予以分离。利用恒沸现象改变组分的相对挥发度，这种方法称为恒沸精馏。

2.萃取精馏的定义

混合溶液中加入挥发度很小的添加剂以增大两组分间的α。第三组分萃取剂(溶剂)一般沸点较高、不与原溶液中任一组分形成恒沸物，仅改变原组分的α从而实现精馏分离，这种方法称为萃取精馏。

3.分子精馏定义、工作原理和工作过程

分子蒸馏(又叫短程蒸馏)它是依据不同物质分子运动平均自由程的差别，在高真空下（一般在小于1Pa），使液体在远低于沸点的温度下蒸馏分离，受热时间短，特别适于处理高沸点及热敏性的物系，是一种非平衡蒸馏。工作原理：

工作工程：

1)在热的作用下，分子从液相主体向蒸发表面扩散，液相内的扩散常是控制分子蒸馏速率的主要因素；

(2)液膜表面上的分子在高真空，远低于沸点的温度下自由蒸发；(3)基于真空抽力，蒸发分子向冷凝面飞射；(4)自由程大的分子在冷凝面上的冷凝；(5)馏出物和没有蒸发的重组分的收集。4.分子蒸馏的两个基本条件

①轻、重分子的平均自由程必须要有差异，且差异越大越好； ②蒸发面与冷凝面间距必须小于轻分子的平均自由程。

5.分子蒸馏的优缺点

优点：1.操作温度低（远低于沸点）、真空度高、受热时间短（以秒计）、分离效率高等，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.其分离过程为物理分离过程，可很好地保护被分离物质不被污染，特别是可保持天然提取物的原来品质；

4.分离程度高，高于传统蒸馏及普通的薄膜蒸发器。局限性：(1)设备投资方面

由于分子蒸馏要求在高真空下进行分离，所需要的设备成本过高，结构复杂，设计技术要求高，相应的配套设备也多，投资过大，国内尚未见大规模运用；(2)生产能力方面

分子蒸馏受设备结构和加热面积的限制，设备体积比常规蒸馏设备体积大，在大规模生产应用中有不少困难。

第七章

1.超临界流体的定义和特性 超临界流体是指物质处于其临界温度和临界压力以上而形成的一种特殊状态的流体。处于超临界状态时，气液两相性质非常接近，故称之为SFE。特性：

（1）密度、粘度和扩散系数的特点

密度比气体大得多，与液体接近，使其对溶质有较大的溶解度。粘度接近气体, 比液体小得多。扩散系数介于气体和液体之间，是气体的几百分之一, 是液体的几百倍。与液体相比，超临界流体粘度小、扩散系数大使其传质速率大大高于液体。（2）溶解特性

在临界点附近，压力和温度的变化可引起超临界流体密度急剧变化，相应地使溶质在超临界流体中的溶解度发生急剧变化，因而可利用压力与温度的改变来实现萃取和分离。

2.超临界流体萃取的工作原理和影响因素 工作原理

超临界流体萃取分离过程是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。当气体处于超临界状态时，成为性质介于液体和气体之间的单一相态，具有和液体相近的密度，粘度虽高于气体但明显低于液体，扩散系数为液体的10～ 100倍；因此对物料有较好的渗透性和较强的溶解能力, 能够将物料中某些成分提取出来。然后通过改变超临界流体的温度或压力调节超临界流体的溶解能力，使溶解的物质析出，从而达到分离的目的。

影响因素：1）超临界流体的选择 2）操作条件 3）夹带剂的选择 4）原料的性质

其中最主要的是温度和压力

压力变大，溶解能力增强。温度升高，溶解能力的变化不一定。

3.超临界萃取的特点和局限性 特点：

(1)萃取时间短：由于超临界流体强穿透力和高溶解度，它能快速地将提取物从载体中萃出, 既节省溶剂，又减少了能源和人力的费用。(2)萃取彻底：萃取结果更接近实际情况，从而提高了后续分析过程的准确性和可靠性。

(3)有利环境保护：利用二氧化碳作为流体，解决了有机溶剂对环境的污染，也有利于保护实验室工作人员的健康。

(4)低温萃取：在较低温度下萃取，解决了对热敏感样品的萃取难题。(5)痕量萃取：能萃取10-9 级的样品。局限性：

（1）对脂溶性成分溶解能力较强而对水溶性成分溶解能力较低；（2）设备造价较高而导致产品成本中的设备折旧费比例过大；（3）更换产品时清洗设备较困难。

4夹带剂的作用：

5.超临界C02应用广泛的原因 温和的临界条件 无毒 阻燃 价廉易得

超临界CO 2 溶解能力强 适用于化工、医药、食品等工业

膜分离技术在轻烃生产中的应用 篇7

胜利油田桩西采油厂轻烃站自1995年10月投产至今, 一直采用的是丙烷制冷工艺这一成熟可靠的技术作为浅冷冷源, 进站初期考虑到将来原料气变贫的可能性, 在设计方案中为将来可能增设膨胀机预留了场地。随着时间的推移, 气量逐渐减少, 来气组分中C3+含量变贫, 浅冷装置回收的干气C3+含量较高, 轻烃收率较低, 影响产品产量。

为了提高轻烃收率, 增加轻烃产量, 2010年下半年, 胜利油田销售事业部、科技处以及相关人员赶赴大连理工大学, 对膜分离实施轻烃产品收益等相关问题进行了讨论, 讨论中就现场来气量, 来气压力, 温度在换季变化时的波动较大进行了分析, (确定气量变化在3-7万m3/日。压力变化在0.-0.06MPa之间, 温度在0-35℃之间) 。轻烃装置的经济效益重点放在了夏季生产过程中, 气量按7万方左右判断, 同时考虑到膜分离装置安装后, 系统负荷增加, 专家组提出设计时应加装膨胀机补充制冷冷量。

2 膜分离技术简介

气体膜分离技术是最近几十年才兴起的一门新分离技术, 其原理是在压力驱动下, 借助气体中各组分在高分子膜表面上的吸附能力以及在膜内溶解-扩散上的差异, 即渗透速率差来进行分离的。在轻烃回收装置中, 由于轻烃分子与某些高分子聚合物具有特殊的相互作用能力, 以这些材料涂膜制备的气体膜分离设备能有效地提浓冷凝尾气中的轻烃, 再返回作为压缩冷凝的原料, 以此达到较高的轻烃回收率及较高的能源效率。气体膜分离技术是膜分离科学与技术的重要组成部分, 经过20多年的应用发展, 以其“经济、便捷、高效、洁净”的技术特点, 成为膜分离技术中应用发展速度最快的独立技术分支。

桩西轻烃站膜法回收项目采用了大连理工大学的有机蒸汽回收膜研究技术成果, 应用江苏赛瑞有限公司生产的膜组件及其附属设备, 制成撬装设备, 由集兴公司轻烃检修中心安装施工完成。中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司针对桩西轻烃站的外输干气组份状况和全年的气量等实际情况, 通过现场参数的多次采集和膜分离理论的多次论证, 结合大连理工大学膜分离设备的研究状况, 首次将国内先进的膜法分离轻烃的科技技术应用到桩西轻烃站的干气外输流程中, 开启了膜法处理油田气的先例。

3 完成方案规划

本项目采用膜分离技术, 富集和回收轻烃站外输干气中的C3+轻烃组分, 解决油田外输干气不干的问题, 提高了C3+收率和油田经济效益。

(1) 利用C3+组分与甲烷通过高分子膜的速率不同, C3+等大分子渗透率高于甲烷。如果将外输干气通过膜分离器, 可达到把C3+从混合气体中分离脱除的目的。采用膜分离过程可以高效、低能耗回收外输干气中未回收完全C3+的组分, 提高油田经济效益和装置操作稳定性。

(2) 本技术的膜分离过程是针对有机烃类蒸气组分分离与回收设计的。其中有机烃回收膜是由多孔支撑底膜和选择层复合而成的, 在资源充分利用和环境保护方面显示出巨大的潜力, 技术上又具有领先性和创新性, 对解决当前石油化工行业中的有机烃分离、回收与利用、降低生产成本等非常有效。此回收装置是完全橇装式的, 大大减少了安装费用。

(3) 考虑到使用膜分离技术后, 富集的组分重新回到压缩机进口循环利用, 系统负荷增加, 同时提出设计时加装膨胀机补充冷量。经过前期调研和学习, 咨询油田兄弟单位和膨胀机厂家相关的资料, 最终决定选择由四川泰博有限公司生产的油制动膨胀机 (2个接口) , 处理量5×104/d的天然气透平膨胀机, 因膜分离有单独的控制系统, 膨胀机的参数根据实际需要引进DCS系统, 在现有仪表控制柜上对DCS系统扩容。

(4) 在原有流程基础上, 由轻烃科负责、桩西厂、集输大队、轻烃站、集兴检修中心等多家单位的领导和技术人员经过多次开会讨论制订出膜分离及膨胀机的流程走向、现场施工方案及DCS系统改造等有关事项。

改造后的创新点如下:针对有机烃类蒸气组分分离与回收, 膜分离器采用了橡胶态膜组件。膜分离工艺采用具有“反向”选择性的非对称结构聚合物超薄膜, 其分离原理主要根据在一定渗透推动力 (压差) 的作用下, 利用C3+组分与甲烷通过高分子膜的速率不同, C3+等大分子渗透率高于甲烷。如果将外输干气通过膜分离器, 可达到把C3+从混合气体中分离脱除的目的。采用膜分离过程可以高效、低能耗回收外输干气中未回收完全C3+的组分, 提高油田经济效益和装置操作稳定性。

本技术的膜分离器采用橡胶态膜组件, 是针对有机烃类蒸气组分分离与回收设计的, 其中有机烃回收膜是由多孔支撑底膜和选择层复合而成的。通过对膜和膜组件的优化设计, 研制生产出了具有自主知识产权的膜法轻烃回收装置。

4 桩西轻烃站现场应用及效益评价

(1) 经济效益:每天平均增加产量1.2吨, 每吨轻烃按照6500元计算, 一年按照260天计算, 年产生效益2028000元, 膜分离设备共投资200万元, 一年可以收回投资成本。

一年净效益为:2028000-103262.4=1924737.6元。

(2) 社会效益:经过加工外输的气体为干气, 增加了管输能力, 节约了能源。

5 对该技术的几点建议

(1) 膨胀机机组运行油温高, 油箱温度在75~80℃, 供油温度56℃, 后轴承温度在70℃左右。本站建议增加油冷器或者调节轴承间隙更好的降低油温。

(2) 膜分离设备的两组过滤器排污系统更换为一组一套, 三块流量计定期进行调试。

新型分离技术在化工生产中的应用 篇8

摘要：食品发酵工业是关系国计民生的重要部分。发酵或者生物工程是一种过程手段，许多食品、药品等也都是通过微生物发酵途径来生产的，比如味精、柠檬酸、酶制剂、酱油、醋等。本文对膜分离技术在食品发酵工业中的应用进行了分析，旨在使读者了解膜分离技术在食品发酵工业中的应用。

关键词：食品发酵工业；膜分离技术；应用

传统的食品加工技术及装备已经逐步被食品加工高新技术及装备取代，大大提升了食品加工业的科技水平和装备水平，提高了食品资源的利用效率、减少了废弃物的总量和污染物的排放总量。特别是以乳制品加工、天然产物提取物加工、粮食油脂深加工、饮料工业为代表的大宗食品加工业，膜分离技术的逐步应用，丰富了加工手段、提升了加工品品质、降低了能耗、减少了排放，为食品工业带来了技术上的一次革命。

一、膜分离技术概述

膜技术是一种有效分离技术，它可以将双组份或者是多组份的溶质和溶剂进行有效分离，在实际工作过程中的动力是外界能量位差，使用的材料是天然或者是人工合成的高分子薄膜。膜分离技术以对溶质和溶剂的初步分离作为基础，再一次实现分级提纯，使相关的溶质或者是溶剂达到富集。膜分离技术的分离介质是选择性透过膜，分离过程中在膜的两侧会产生一定的推动力，选择性透过膜会将原料进行分离，从而实现分离提纯。膜分离技术具备以下五个特点：第一分离过程选择性比较强，分离过程高效；第二在分离过程中不会发生任何相变化，低耗能，鉴于此膜分离技术又称省能技术；第三膜分离过程中不需要加热，更不会发生相应的化学反应；第四膜分离技术的应用范围较广，在有机物、无机物以及溶液等物质上都能够使用；第五使用膜分离技术成本较低，操作也很简单。

膜分离技术中的膜是可以以固态形式存在，也可以以液态形式存在的薄薄的一层物质。膜分离技术中的膜材料在结构和组成上具有特殊性，这一特性使得这种膜材料微孔结构具有规律性，或者说成是具有电性，或者说成是具有独特的物理和化学活性，因此可以将液相或者是气相混合物中的一些物质进行有选择行的分离。我们在日常生活中经常听到的天然膜，动物膜以及海带在海水中的富集典作用等等都是膜分离技术中的选择性分离功能所产生的作用。因此，这种膜材料我们也可以成为是功能性分离膜。

膜分离技术是借助于一定孔径的各种高分子膜，将形状不同、大小不同、性质不同的物质颗粒或分子分离的技术。简而言之，膜分离就是一种使用半透膜的分离方法。用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的方法，统称为膜分离法。

常用的膜分离技术，主要有微孔过滤、电渗析、反渗透、超滤等。由于膜分离技术是一种在常温下无相变的高效、节能、无污染的分离、提纯、浓缩技术，所以这些特性适合于保健功能性食品的加工。膜分离技术在保健食品产业中应用日益广泛。

二、膜分离技术在食品工业中的应用

21世纪以来，由于我国食品工业飞速发展，国家也在大力提倡可持续发展战略，全社会共同建立环境友好型社会。膜分离技术的优点是耗能低、没有任何污染，而且在防治杂菌污染和热敏性物质失活方面发挥着重要作用，鉴于膜分离技术的这些优点，使得其在食品加工行业被广泛应用，其市场前景一片看好。

1、膜分离技术在饮料工业中的应用

果蔬汁加工的传统工艺，不仅使果蔬的风味和营养受到损害，而且能耗高，生产成本也较高。但是膜分离技术中超滤以及反渗透技术取代了果蔬汁传统加工工艺，使得加工的果蔬汁保持风味以及营养价值的愿望得以实现。

2、膜分离技术在浓缩果汁中的应用

反渗透技术在果汁浓缩中被广泛使用，目前在苹果、梨、柑橘、菠萝等一些水果汁的加工中被成功运用。浓缩作为果汁加工中的重要工序，其加工工艺对浓缩的果汁质量有直接影响。传统果汁浓缩加工工艺使用的是蒸发技术，但是果蔬的营养物质以及热敏性物质很容易受到蒸发技术中高温的影响。膜分离技术中反渗透技术的使用就使这些问题迎刃而解。反渗透技术在果汁浓缩过程中能够将一些分子质量小于500的低分子有机物或者有机物水溶液进行分离，浓缩过程中的压力在0.1-10MPa之间，比较容易控制。

3、膜分离技术在饮料业中的水处理中的应用

膜分离技术能够将水中的杂质进行有效分离，提高水的质量，水质量的好坏决定饮料质量好坏，因为水是饮料的主要成分。膜分离技术保证饮料水的质量就是保证饮料的质量。

三、膜分离技术在食品发酵中的应用

1、调味产品

酱油、味精、醋等发酵调味产品在我国的消费量很大，膜分离技术由于在处理液态物料的脱盐、浓缩和除菌方面具有突出的优点，因此在上述调味产品的规模化生产中迅速得到应用。特别是近年来，消费市场对低盐和营养强化酱油、粮食发酵味精等新产品的需求增加以及对传统酱油、味精高污染工艺绿色改良的要求，膜技术显示出越来越重要的作用。

江南大学发明了“一种应用膜过滤技术生产纯生酱油的方法”，发明方法包括：先将发酵成熟的酱油沉降一定时间后，在普通的预过滤处理后，再用微滤膜过滤而得到成品酱油。与现有技术相比，该方法既可以保证酱油的有效除菌，又能使酱油保持原有的风味；能有效地去除不必要的蛋白，延长酱油的货架期，并使酱油的营养成分尽可能少地丢失。因而，该方法能克服现有技术的缺陷，且操作简单，被过滤的酱油回收率高，又能够提供更有利于工业化生产的工艺条件。

2、在乳品工業中的应用

反渗透、超过滤技术在乳品工业中的应用，主要是乳清蛋白的回收和牛乳的浓缩。美国首先用反渗透法研究了乳清蛋白的回收，然后又发展了用超过滤法回收乳清蛋白。目前，超过滤法已作为回收乳清蛋白的标准技术，在各国乳品工业中得到广泛的应用。

膜分离技术在牛乳和乳清加工中主要是用超过滤法从干酪乳清中回收乳清蛋白以及用超过滤法浓缩脱脂牛乳，也可以采用反渗透法，但更多的工厂采用的是超过滤法，或者将两种方法组合。采用膜分离技术可以获得很多乳制品品种，同时提高了产品的质量。

我国乳品工业近年来得到较大发展，但与国外相比仍有很大差距，品种质量都有待不断提高，用膜分离技术加工乳品更经济有效。目前，国内膜分离技术在乳品工业中的应用尚处于试验阶段，内蒙古轻工业研究所采用丹麦DDS公司板式反渗透和超过滤装置进行了马乳的浓缩试验，无锡化工研究设计院采用管式超過滤组件进行了牛乳的浓缩试验。另外，上海、大连等地也曾进行过用超过滤回收乳清蛋白的研究。

3、膜分离技术在食品发酵工业领域中的应用研究进展

膜分离技术与食品、发酵工业的结合分别始于20世纪60年代和80年代，进入21世纪后，随着膜制造技术的进步和食品发酵工业的快速发展，膜技术逐渐成为食品发酵工业的发展趋势和学术研究热点。

从工业应用来看，世界主要膜材制造公司，如国外的Pall、Millipore、Myklrolis、Ion-ics、Zenon，Hynux，国内的天津膜天膜工程技术公司、中蓝膜技术有限公司、南京久吾膜技术有限公司等均有各种规格型号的膜件用于生物制药、功能性食品、医药因子的发酵生产以及蛋白质、碳水化合物大分子的分离精制。Ajinomoto（味之素，世界氨基酸生产第一大公司）、安琪酵母、Novozyme（诺维信，世界第一大酶制剂生产公司）、AEStaley、Cargill（淀粉糖）、Cerestar、ADM等国内外食品发酵工业的著名企业，也已经在生产中广泛采用膜技术。

总结

总而言之，膜分离技术在食品发酵工业中应用应用越来越广泛，日常生活中我们使用的发酵产品，大多数都使用了膜分离技术，为食品加工带来巨大经济效益的同时也造福了人们的日常生活。随着科技的发展，科研人员的努力，膜分离技术的一些不足之处将会被克服，膜分离技术在食品发酵工业中的使用将会更加广泛。

参考文献：

[1]韩虎子、杨红.膜分离技术现状及其在食品行业的应用[J].食品与发酵科技，2012（19）：24-26.

[2]曹恒霞、姜海凤.膜技术在酒类生产中的应用[J].酿酒科技，2011（6）：83-85.