变压吸附技术分离气体混合物
文章编号：0253-9993（2002）02-0197-04
变压吸附技术分离CH 4/N 2气体混合物
辜敏1，鲜学福2，张代均3，陈昌国3
（1.汕头大学化学系，广东汕头
515063；2.重庆大学采矿工程系，重庆
400044；3.重庆大学化工学院；重庆
400044）
摘
要：采用变压吸附技术进行CH 4/N 2气体混合物的分离研究，以提高混合气中CH 4的浓度.
在单柱变压吸附装置上进行了变压吸附过程实验；考察了各步压力、原料气组成等操作条件对分离过程的影响.
关键词：变压吸附（PSA ）；活性炭；CH 4；N 2中图分类号：P618.11；O647.31
文献标识码：A
收稿日期：2001-08-16
基金项目：教育部春晖计划和专门基金支持项目（教外司留［1999］95号）；汕头大学工业催化学科211工程建设项目资助
随着人们对煤矿安全、环境保护意识的提高，近年来国内外十分重视煤层气的开发利用.煤层气的有效成分是CH 4，只有当其浓度高达一定值（80%以上），才能作为一种高效、洁净的能源和化工原料，而一般抽放煤层气中CH 4浓度较低（20%45%）.我国是产煤大国，煤层气资源十分丰富，但利用率却极低，
其原因之一就在于煤层气中CH 4的提纯分离没有得到解决［1，2］
.变压吸附（PSA ）技术是有效的气体分离提纯方法，自20世纪80年代以来已在工业上得到广泛应用［16］.目前大多数工业化的、应用最为成功的
变压吸附过程都是弱吸附组分为产品，强吸附组分因其浓度低而没有得到广泛应用.分离提纯煤层气中的CH 4产品，是强吸附组分，这与典型的PSA 工艺在实施过程中每一过程的作用和意义完全相反，对该体系的PSA 提纯分离过程实验和理论研究还很缺乏.本文以CH 4/N 2为研究体系，着重讨论变压吸附操作参数对CH 4分离提纯的影响，结果可用于抽放煤层气中CH 4的提浓.
1实验方法
1.1
实验装置
实验所用的单柱PSA 装置是自行设计制作的.装置分为配气系统（Ⅰ）和变压吸附系统（Ⅱ）两个部分（见文献［7］）.采用高压气瓶中的气体配制不同浓度的原料气，然后进入PSA 系统进行分离提纯，得到浓度高于原料气的组分气体，该系统的核心是吸附柱.对于实际抽放的煤层气，在进入系统Ⅱ之前必须进行预净化，除去其中的强吸附杂质，如H 2O ，CO 2.经过预处理除去杂质的煤层气可以看成是CH 4/N 2
的混和气［2］
.
1.2实验方法
（1）PSA 过程设置目前，工业应用的PSA 过程采用充压、吸附、均压、置换、顺向降压、逆向降压、清洗、抽真空等操作步骤.根据不同的体系及分离要求，采用上述部分或全部步骤，并有多种组合顺序操作.对于分离提浓CH 4/N 2中的强吸附组分CH 4，是从吸附相获得的，如何增大CH 4在吸附相中的浓度以及所采用的解吸手段是关键，因此在PSA 过程中设置有并流减压、逆向减压以及逆向抽真空步骤.整个PSA 过程如图1所示，包括5个基本步骤：Ⅰ.充气；Ⅱ.高压吸附；Ⅲ.并流减压；Ⅳ.逆向减压；V .抽真空，每个步骤都已工业化.
（2）吸附剂的选择实验
采用静态体积法对不同的吸附剂进行吸附实验，以筛选能够分离CH 4/N 2的
第27卷第2期煤炭学报
Vol.27No.2
2002年
4月
JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETY
═
══════════════════════════════════════════════════════════════Apr.2002
图1PSA 过程
Fig.1
Scheme of PSA process
吸附剂，亦即吸附柱的填料.具体实验步骤见文献［2］.
（3）变压吸附实验按图1设置的步骤循环操作.在不同的操作条件下，将CH 4/N 2混和气通过PSA 系统，从出口处取样分析，得到产品组分浓度的变化情况.
（4）分析方法
原料气、产品气的组成分析采用气相色谱仪（国产SP3400）进行.
2
结果和讨论
2.1
吸附剂的选择
吸附剂的选择是PSA 能否实现分离的关键一步，其基本依据是混合气体及其组分气体的热力学性质，平衡吸附关系和分离系数αCH 4
/N 2
）.αCH 4
/N 2
越大，CH 4和N 2分离的可能性越大.从目前常用的吸附剂看，
αCH 4/N 2<3，而αCH 4/H 2可以到达14以上［2］
（即H 2的提纯相对容易很多），这也是煤层气中CH 4难以提纯的
一个重要原因.通过实验选择T103活性炭作为吸附剂，其αCH
4
/N 2
=2.90［2］
.
表1
不同吸附压力对PSA 分离CH 4的影响
Table 1
The effect of adsorption pressure on the separation of CH 4
实验编号
No.1No.2No.3吸附压力/MPa 0.900.700.40原料气量/L ?循环-111.1010.40 4.08第Ⅱ步
总流出量/L ?循环-10.750.420.54平均组成（CH 4）/%0.890.490.33第Ⅲ步总流出量/L ?循环-114.70 4.92 5.12平均组成（CH 4）/%7.32 3.20 2.89第Ⅳ步总流出量/L ?循环-1 4.89 6.42 3.29平均组成（CH 4）/%44.1038.0031.80第Ⅳ步产品CH 4浓度浓缩值14.908.79 2.50第Ⅳ步末
CH 4浓度
49.2043.9040.10CH 4回收百分率/%
66.50
80.50
87.40
注：第Ⅲ步结束压力为0.2MPa ；第Ⅳ步结束压力为0.1MPa ；吸附时间为3min ；原料气组成为φ（CH 4）=29.3%.
2.2
操作参数对吸附分离的影响
变压吸附分离过程所关心的问题是各阶段的定量结果及分离技术的最佳操作条件.产品回收率和吸附
剂生产能力的计算公式［3］
为
CH 4回收率=
（第Ⅳ步产品中的CH 4分量+第V 步产品中CH 4分量）/每循环
原料气中CH 4的分量/每循环
，
（1）
原料气/每循环=出口气中的CH 4的总量
原料气中的CH 4的摩尔分数
.
（2）
对于用活性炭的二组分PSA 分离，
传质阻力并不重要［6］
，因此本文主要讨论
各步的操作压力、和原料处理量对分离提纯的影响.
（1）吸附压力的影响
在其它条件基
本相同的情况下，提高吸附压力，可以增大CH 4在吸附相中的浓度，使产品CH 4的浓度提高（表1）.CH 4在活性炭上的吸附
服从Langmuir 方程［2］，当压力高达一定值
后，吸附量几乎不再增加，但在填料空隙空间被压缩的气体量会随压力的增大而增大.因此，在变压吸附分离中，盲目增高
8
91煤炭学报
2002年第27卷
吸附压力是不可取的，①增加能耗；②空隙空间中存在的气体对组分之间的分离只有害而无益.所以压
力增大到在Langmuir 方程平台以前为宜［2］
.增大吸附压力，会使第Ⅲ步CH 4穿透量增大，这与理论分析完全一致.产品浓度和回收率总是相矛盾，在提高产品CH 4浓度的同时，其回收率却大为降低.为了减少第Ⅲ步CH 4的穿透量，可适当缩短第Ⅱ步的操作时间.
表2
第Ⅲ步结束压力对PSA 分离CH 4的影响
Table 2
The effect of the end pressure of step Ⅲon the separation of CH 4
实验编号
No.4No.5No.6第Ⅲ步结束压力/MPa 0.200.300.40原料气量/L ?循环-114.6014.8013.70第Ⅱ步总流出量/L ?循环-10.540.550.54平均组成（CH 4）/%0.620.620.61第Ⅲ步总流出量/L ?循环-117.3015.70 4.56平均组成（CH 4）/%13.9011.309.84第Ⅳ步总流出量/L ?循环-1 5.01 6.767.75平均组成（CH 4）/%42.3039.6037.90第Ⅳ步CH 4产品浓度浓缩值11.208.50 6.87第Ⅳ步末
CH 4浓度
48.2044.7041.90CH 4回收百分率/%
46.80
61.10
69.10
注：吸附压力为0.8MPa ；吸附时间为3min ；第Ⅳ步结束压力为0.1MPa ；原料气组成，φ（CH 4）=31.1%.
（2）并流降压步骤结束压力的影响实验结果表明，降低第Ⅲ步结束压力，可以较大程度地提高产品气CH 4的浓度（见表2）.在其它条件基本相同，当第Ⅲ步结束压力从0.8MPa 降低到0.4MPa 时，第Ⅳ步CH 4产品的浓度仅较原料气提高了6.87%，但如果降低到0.2MPa ，浓度可提高到11.20%.当吸附压力一定时，第Ⅲ步结束压力最理想，接近常压（0.1MPa ），这样可在产品步骤时得到最高浓度的CH 4产品，但第Ⅲ步结束压力不能等于常压，因为逆放抽真空步骤是必要的，逆放步骤不仅是得到产品的步骤，而且在大多数情况下，当顺放和逆放步骤结
合起来时，分离效果才最好［6］
.
（3）真空度的影响逆放和抽真空是
产品步骤，即将CH 4从吸附相中解吸出来.逆放步骤的结束压力最低是常压，抽真空的结束压力从产品纯度来看，是低为好，但需要消耗能量.真空度如果不高会形成恶性循环，一方面使床层在开始循环时就“不干净”，吸附剂不干净会导致CH 4吸附量大减而直接影响第Ⅰ步充气量，从而影响产品的回收率；另一方面，上一次循环第Ⅲ步发生穿透的CH 4滞留在吸附柱的顶端产品不能够抽出，直接影响产品的浓度.
（4）原料气流量
许多文献认为，减少原料气处理量，可以提高分离效果［3，6］
.本文实验发现，进料
量对最终得到的产品浓度影响并不大.这与文献［5］结果一致.但进料量增大会导致CH 4在第Ⅱ步就大
量穿透，使回收率降低.当采用实验No.4的操作条件，进料速度为0.549L /min ，则在第Ⅱ步结束时，CH 4出口浓度为1.56%，进料速度增大到4.71L /min 时，CH 4出口浓度增大到12.9%.
3结论
（1）提高吸附压力以增大CH 4在吸附相中的浓度，降低并向减压的结束压力及提高真空度以解吸吸附相中的CH 4，可提高产品CH 4的浓度.其它操作条件主要影响产品回收率和产率.
（2）要使煤层气中CH 4浓度从30%左右提高到80%以上，仅采用本文所设置的步骤是不行的，应该增加其它步骤，如置换步骤.参考文献：
［1］鲜学福.我国煤层瓦斯渗流力学的研究现状及进一步发展和应用的展望［R ］.重庆大学.矿山工程物理研究所，1997.［2］辜
敏.提高抽放煤层气中甲烷浓度的变压吸附基础研究［D ］.重庆：重庆大学，2000.［3］岑沛霖，Yang R T.变压吸附方法分离五元气体混合物［J ］.化工学报，1988，49（6）
：752757.［4］
Sun -sup S ，Wankat P https://www.360docs.net/doc/814703175.html,bined cocurrent -countercurrent blowndown cycle in pressure swing adsorption ［J ］.AIChE J.，1989，35（3）
：523532.9
91第2期
辜
敏等：变压吸附技术分离CH 4/N 2气体混合物
002煤炭学报2002年第27卷
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［7］辜敏，陈昌国，鲜学福.抽放煤层气变压吸附过程的数学模拟［J］.煤炭学报，2001，26（3）：323326.
作者简介：
辜敏（1969-），女，四川乐山人，博士，讲师，2000年毕业于重庆大学采矿工程专业，现从事分析化学、电化学的科研和教学研究，发表“抽放煤层气变压吸附过程的数学模拟”等论文10余篇.
Separation of CH4/N2gas mixture by pressure swing adsorption processes
GU Min1，XIAN Xue-fu2，ZHANG Dai-jun3，CHEN Chang-guo3（1.Department of Chemistry，Shantou University，Shantou515063，China；2.Department of Mining，Chongqing University，Chongqing400044，China；3.College of Chemical Engineering，Chongqing University，Chongqing400044，China）
Abstract：The separation of CH4/N2gas mixture for improve the concentration of CH4by pressure swing adsorption （PSA）is studied.The experiment of PSA process is carried out on single unite.The effects of operational condition such as operate pressure and the feed concentration are also investigated.
Key words：PSA；activated carbon；CH4；N
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2002年《煤炭学报》征订启事
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变压吸附气体分离技术的应用和发展
变压吸附气体分离技术的应用和发展 摘要：变压吸附气体分离技术在工业上得到了广泛应用，已逐步成为一种主要的气体分离技术。它具有能耗低、投资小、流程简单、操作方便、可靠性高、自动化程度高及环境效益好等特点。简单介绍了变压吸附分离技术的特点，重点介绍了近年来变压吸附技术各方面的进步和变压吸附技术目前所达到的水平(工艺流程、气源、产品回收率、吸附剂、程控阀、自动控制等方面)，并对变压吸附技术未来的发展趋势进行了预测。 l 前言 变压吸附 (Pressure Swing Adsorption，PSA)的基本原理是利用气体组分在固体材料上吸附特性的差异以及吸附量随压力变化而变化的特性，通过周期性的压力变换过程实现气体的分离或提纯。该技术于l962年实现工业规模的制氢。进入70年代后，变压吸附技术获得了迅速的发展，装置数量剧增，规模不断增大，使用范围越来越广，工艺不断完善，成本不断下降，逐渐成为一种主要的、高效节能的气体分离技术。 变压吸附技术在我国的工业应用也有十几年历史。我国第一套PSA工业装置是西南化工研究设计院设计的，于l982年建于上海吴淞化肥厂，用于从合成氨弛放气中回收氢气。目前，该院已推广各种PSA工业装置600多套，装置规模从数m3/h到60000 m3/h，可以从几十种不同气源中分离提纯十几种气体。 在国内，变压吸附技术已推广应用到以下九个主要领域：
1．氢气的提纯；2．二氧化碳的提纯，可直接生产食品级二氧化碳；3．一氧化碳的提纯；4．变换气脱除二氧化碳；5.天然气的净化；6．空气分离制氧；7．空气分离制氮；8．瓦斯气浓缩甲烷；9．浓缩和提纯乙烯。 的分离和提纯领域，特别是中小规模制氢，PSA分离技术已占主要地位，在H 2 制备及分离方法，如低温法、电解法等，已逐渐被PSA等气体分一些传统的H 2 离技术所取代。PSA法从合成氨变换气中脱除CO 技术，可使小合成氨厂改变其 2 单一的产品结构，增加液氨产量，降低能耗和操作成本。PSA分离提纯CO技术为C 化学碳基合成工业解决了原料气提纯问题。该技术已成功的为国外引进的l 几套羰基合成装置相配套。PSA提纯CO2技术可从廉价的工业废气制取食品级CO 。此外，PSA技术还可以应用于气体中NOx的脱除、硫化物的脱除、某些有机2 有毒气体的脱除与回收等，在尾气治理、环境保护等方面也有广阔的应用前景。 变压吸附的特点 变压吸附气体分离工艺在石油、化工、冶金、电子、国防、医疗、环境保护等方面得到了广泛的应用，与其它气体分离技术相比，变压吸附技术具有以下优点： 1．低能耗，PSA工艺适应的压力范围较广，一些有压力的气源可以省去再次加压的能耗。PSA在常温下操作，可以省去加热或冷却的能耗。 2．产品纯度高且可灵活调节，如PSA制氢，产品纯度可达99．999％，并可根据工艺条件的变化，在较大范围内随意调节产品氢的纯度。 3．工艺流程简单，可实现多种气体的分离，对水、硫化物、氨、烃类等杂质有较强的承受能力，无需复杂的预处理工序。 4．装置由计算机控制，自动化程度高，操作方便，每班只需稍加巡视即可，装置可以实现全自动操作。开停车简单迅速，通常开车半小时左右就可得到合格产品，数分钟就可完成停车。
气液分离器的种类与结构
气液分离器的种类与结构目录 一、研究目的...................................................、.........、、 (2) 二、气液分离器的作用……………………………………………、第2页 三、气液分离器的原理与分类 (2) 四、气液分离器的结构及优缺点……………………………、第2页 1.重力沉降…………………………………………………、、…、第3页 2.折流分离……………………………、……………………、…、第4页 3.离心分离………………………………………………、、……、第5页 4.填料分离………………………………………………、、……、第6页 5.丝网分离…………………………、……………………、……、第7页 6.微孔过滤分离………………………………………………、第9页 五、实验分析……………………………………………………………、、第10页 1．常规冷干机的气液分离器的除水效果…、第10页 2．查阅相关资料…………………………………、……、、、第12页 3．设备整改………………………………………………、、、、第13页 4．C型冷干机气分测试.................................、 (15) 六、优化方案……………………………………………………………、、第17页 一、研究目的 增强公司冷干机、预冷机等设备上的气液分离器的效果,提升设备性能。 二、气液分离器的作用
饱与气体在降温或者加压过程中,一部分可凝气体组分会形成小液滴,随气体一起流动。气液分离器作用就就是处理含有凝液的气体,实现凝液回收或者气相净化。我们公司设备上的气液分离器作用主要就是气相净化。 三、气液分离器的原理与分类 气液分离器采用的分离结构很多,其分离方法包括:1、重力沉降;2、折流分离;3、离心力分离;4、填料分离;5、丝网分离;6、微孔过滤分离等。 但综合起来分离原理只有两种: 1、利用组分质量(重量)的不同,对混合物进行分离(如分离方法1、 2、 3、4):气体与液体的密度不同,相同体积下气体的质量比液体的质量小。 2、利用分散系粒子大小不同对混合物进行分离(如分离方法5、6):液体的分子聚集状态与气体的分子聚集状态不同,气体分子距离较远,而液体分子距离要近得多,所以液体粒子比气体粒子大。 四、气液分离器的结构及优缺点
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变压吸附原理及应用
变压吸附气体分离技术 目录 第一节气体吸附分离的基础知识 (2) 一、吸附的定义 (2) 二、吸附剂 (3) 三、吸附平衡和等温吸附线—吸附的热力学基础 (6) 四、吸附过程中的物质传递 (10) 五、固定床吸附流出曲线 (12) 第二节变压吸附的工作原理 (14) 一、吸附剂的再生方法 (14) 二、变压吸附工作基本步骤 (16) 三、吸附剂的选择 (17) 第三节变压吸附技术的应用及实施方法 (20) 一、回收和精制氢 (20) 二、从空气中制取富氧 (24) 三、回收和制取纯二氧化碳 (25) 四、从空气中制氮 (26) 五、回收和提纯一氧化碳 (28) 六、从变换气中脱出二氧化碳 (31) 附Ⅰ变压吸附工艺步骤中常用字符代号说明 (32) 附Ⅱ回收率的计算方法 (32)
第一节气体吸附分离的基础知识 一、吸附的定义 当气体分子运动到固体表面上时，由于固体表面的原子的剩余引力的作用，气体中的一些分子便会暂时停留在固体表面上，这些分子在固体表面上的浓度增大，这种现象称为气体分子在固体表面上的吸附。相反，固体表面上被吸附的分子返回气体相的过程称为解吸或脱附。 被吸附的气体分子在固体表面上形成的吸附层，称为吸附相。吸附相的密度比一般气体的密度大得多，有可能接近液体密度。当气体是混合物时，由于固体表面对不同气体分子的压力差异，使吸附相的组成与气相组成不同，这种气相与吸附相在密度上和组成上的差别构成了气体吸附分离技术的基础。 吸附物质的固体称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。伴随吸附过程所释放的的热量叫吸附热，解吸过程所吸收的热量叫解吸热。气体混合物的吸附热是吸附质的冷凝热和润湿热之和。不同的吸附剂对各种气体分子的吸附热均不相同。 按吸附质与吸附剂之间引力场的性质，吸附可分为化学吸附和物理吸附。 化学吸附：即吸附过程伴随有化学反应的吸附。在化学吸附中，吸附质分子和吸附剂表面将发生反应生成表面络合物，其吸附热接近化学反应热。化学吸附需要一定的活化能才能进行。通常条件下，化学吸附的吸附或解吸速度都要比物理吸附慢。石灰石吸附氯气，沸石吸附乙烯都是化学吸附。 物理吸附：也称范德华（van der Waais) 吸附，它是由吸附质分子和吸附剂表面分子之间的引力所引起的，此力也叫作范德华力。由于固体表面的分子与其内部分子不同，存在剩余的表面自由力场，当气体分子碰到固体表面时，其中一部分就被吸附，并释放出吸附热。在被吸附的分子中，只有当其热运动的动能足以克服吸附剂引力场的位能时才能重新回到气相，所以在与气体接触的固体表面上总是保留着许多被吸附的分子。由于分子间的引力所引起的吸附，其吸附热较低，接近吸附质的汽化热或冷凝热，吸附和解吸速度也都较快。被吸附气体也较容易地从固体表面解吸出来，所以物理吸附是可逆的。分离气体混合物的变压吸附过程系纯物理吸附，在整个过程中没有任何化学反应发生。本文以下叙述的除了注明之外均为气体的物理吸附。
《生物分离与纯化技术》授课教案
《生物分离与纯化技术》授课教案 第一章绪论 教学目的：熟悉生物物质的概念、种类和来源；了解分离纯化技术及其基本原理；熟悉分离纯化工艺的优化、放大和验证工作；掌握分离纯化的特点与一般步骤；了解生物分离纯化技术的发展历史；熟悉生物分离纯化技术的发展趋势。 教学重点：生物物质的概念、种类和来源；分离纯化工艺的优化、放大和验证工作；分离纯化的特点与一般步骤；生物分离纯化技术的发展趋势。 教学难点：分离纯化技术及其基本原理；分离纯化工艺的优化、放大和验证工作。教学课时：4 学时 教学方法：多媒体教学 教学内容： 第一节生物分离与纯化的概念与原理 一、生物物质的概念、种类和来源 1. 生物物质：氨基酸及其衍生物类、活性多肽类、蛋白质、酶类、核酸及其降解 物、糖、脂类、动物器官或组织制剂、小动物制剂、菌体制剂 2. 生物物质来源：动物器官与组织、植物器官与组织、微生物及其代谢产物、细胞培养产物、血液、分泌物及其代谢物 二、生物分离纯化概念 指从发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液或动植物组织细胞与体液等中分离、纯化生物产品的过程。 三、生物分离纯化技术
生物技术 上游：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程及组织工程；下游：生物产品的回收——生物分离与纯化技术，主要包括离心技术、细胞破碎技术、萃取技术、固相析出技术、色谱技术和膜分离技术等。 四、分离纯化基本原理 有效识别混合物中不同组分间物理、化学和生物学性质的差别，利用能够识别这些差别的分离介质或扩大这些差别的分离设备来实现组分间的分离或目标产物的纯化。
第二节分离纯化策略 一、生物分离纯化技术的特点 1. 环境复杂、分离纯化困难 2. 含量低、工艺复杂
CO-H2分离变压吸附工艺方案
PSA净化项目 初步方案 附件1 装置设计要求 1.1 技术条件及规格 1.1.1 原料气条件 CO 理论含量为30.5%（此时H 含量为68.31%，其它组份的百分比同上表）。 2 流量：79200Nm3/h（CO含量为30.5%即理论含量时，装置所需的原料气量）压力：3.2 MPag 温度：40℃ 1.1.2 CO产品气 压力：0.005~0.02 MPag 温度：40℃ 产品气 1.1.3 H 2 压力：3.0MPag 温度：40℃ 1.2 装置工艺流程与物料平衡
图1 变压吸附提纯CO/H 2 流程框图 物流说明：1－原料气，2－CO产品气，3－氢气产品气， 4－PSA-CO吸附尾气，5－解吸废气，6－CO置换气 附件3 装置工艺流程描述 3.1工艺流程简述 本设计方案拟采用变压吸附（PSA）气体分离技术从原料气中分离提纯CO 和H 2 。整个工艺过程分为三个工序，即原料气预处理工序、变压吸附提纯CO工 序（PSA-CO）、变压吸附提纯氢气工序（PSA-H 2 ）。 经过低温甲醇洗脱硫脱碳后的原料气，首先通过预处理将其中的重组分杂质 脱除，然后送入PSA-CO工序分离提纯得到CO产品气，PSA-CO吸附尾气送入PSA-H 2 工序，在PSA-H 2工序得到H 2 产品气。 流程框图见图1。 3.1.1预处理工序 经过低温甲醇洗脱硫脱碳后的原料气首先进入预处理工序。 预处理工序的目的是将经过低温甲醇洗后的原料气中的甲醇等重组分杂质脱除，保护PSA-CO工序吸附剂。 3.1.2变压吸附提纯CO工序（PSA-CO） PSA-CO工序的作用是使CO进一步与其它组份如H 2、N 2 等杂质组份分离，得 到CO产品。来自预处理工序的原料气，进入PSA-CO吸附塔，吸附尾气从塔顶流入PSA-H 2 工序。经过一定循环步骤后，吸附塔内合格的CO通过逆向放压和抽真空方式排出吸附塔，进入CO产品气缓冲罐。 为了保证CO产品的连续性，PSA-CO装置由18个吸附塔组成，任何时刻均有
变压吸附技术样本
变压吸附气体分离技术的应用和发展 摘要: 变压吸附气体分离技术在工业上得到了广泛应用, 已逐步成为一种主要的气体分离技术。它具有能耗低、投资小、流程简单、操作方便、 可靠性高、自动化程度高及环境效益好等特点。简单介绍了变压吸附分离技术 的特点, 重点介绍了近年来变压吸附技术各方面的进步和变压吸附技术当前所 达到的水平(工艺流程、气源、产品回收率、吸附剂、程控阀、自动控制等方面), 并对变压吸附技术未来的发展趋势进行了预测。 l 前言 变压吸附 (Pressure Swing Adsorption, PSA)的基本原理是利用气体组分在固体材料上吸附特性的差异以及吸附量随压力变化而变化的特性, 经过周期性的压力变换过程实现气体的分离或提纯。该技术于l962年实现工业规模的制氢。进入70年代后, 变压吸附技术获得了迅速的发展, 装置数量剧增, 规模不断增大, 使用范围越来越广, 工艺不断完善, 成本不断下降, 逐渐成为一种主要的、高效节能的气体分离技术。 变压吸附技术在中国的工业应用也有十几年历史。中国第一套PSA工业装置是西南化工研究设计院设计的, 于l982年建于上海吴淞化肥厂, 用于从合成氨弛放气中回收氢气。当前, 该院已推广各种PSA工业装置600多套, 装置规模从数m3/h到60000m3/h, 能够从几十种不同气源中分离提纯十几种气体。 在国内, 变压吸附技术已推广应用到以下九个主要领域:
1．氢气的提纯; 2．二氧化碳的提纯, 可直接生产食品级二氧化碳; 3．一氧化碳的提纯; 4．变换气脱除二氧化碳; 5.天然气的净化; 6．空气分离制氧; 7．空气分离制氮; 8．瓦斯气浓缩甲烷; 9．浓缩和提纯乙烯。 在H2的分离和提纯领域, 特别是中小规模制氢, PSA分离技术已占主要地位, 一些传统的H2制备及分离方法, 如低温法、电解法等, 已逐渐被PSA 等气体分离技术所取代。PSA法从合成氨变换气中脱除CO2技术, 可使小合成氨厂改变其单一的产品结构, 增加液氨产量, 降低能耗和操作成本。PSA分离提纯CO技术为C l化学碳基合成工业解决了原料气提纯问题。该技术已成功的为 国外引进的几套羰基合成装置相配套。PSA提纯CO2技术可从廉价的工业废气 制取食品级CO2。另外, PSA技术还能够应用于气体中NOx的脱除、硫化物的脱除、某些有机有毒气体的脱除与回收等, 在尾气治理、环境保护等方面也有广阔的应用前景。 变压吸附的特点 变压吸附气体分离工艺在石油、化工、冶金、电子、国防、医疗、环境保护等方面得到了广泛的应用, 与其它气体分离技术相比, 变压吸附技术具有以下优点: 1．低能耗, PSA工艺适应的压力范围较广, 一些有压力的气源能够省 去再次加压的能耗。PSA在常温下操作, 能够省去加热或冷却的能耗。 2．产品纯度高且可灵活调节, 如PSA制氢, 产品纯度可达99．999％, 并可根据工艺条件的变化, 在较大范围内随意调节产品氢的纯度。 3．工艺流程简单, 可实现多种气体的分离, 对水、硫化物、氨、烃类等杂质有较强的承受能力, 无需复杂的预处理工序。
生物分离与纯化技术模拟试卷九答案
生物分离与纯化技术模拟试卷九答案 装 订 线 一、名词解释（每小题3分，共15分） 1．离心分离技术：是基于固体颗粒和周围液体密度存在差异，在离心场中使不同密度的固体颗粒加速沉降的分离过程。 2．物理萃取：即溶质根据相似相溶的原理在两相间达到分配平衡，萃取剂与溶质之间不发生化学反应。 3．有机聚合物沉析：利用生物分子与某些有机聚合物形成沉淀而析出的分离技术称为有机聚合物沉析。 4．平衡离子：离子交换树脂中与功能基团以离子键联结的可移动的平衡离子，亦称活性离子。 5．离子交换层析：是以离子交换剂为固定相，根据物质的带电性质不同而进行分离的一种层析技术。 二、单选题（每小题1分，共15分） 1．葡聚糖凝胶可使用那种溶剂溶胀（C ） A.甲醇 B 乙醇 C.缓冲液 D.乙酸乙酯 2．不能用于固液分离的手段为（C ） A.离心 B 过滤 C.超滤 D.双水相萃取 3．最常用的干燥方法有（ D ） A 、常压干燥 B 、 减压干燥 C 、喷雾干燥 D 、以上都是 4．物理萃取即溶质根据（ B ）的原理进行分离的 A.吸附 B.相似相溶 C 分子筛 D 亲和 5．适合小量细胞破碎的方法是（ B ） A.高压匀浆法 B.超声破碎法 C.高速珠磨法 D.高压挤压法 6．关于分配柱层析的基本操作错误(D )。 A 装柱分干法和湿法两种 B 分配柱层析法使用两种溶剂，事先必须先使这两个相互相饱和 C 用硅藻土为载体，需分批小量地倒入柱中，用一端是平盘的棒把硅藻压紧压平 D 分配柱层析适用于分离极性比较小、在有机溶剂中溶解度大的成分，或极性很相似的成分。 7．颗粒与流体的密度差越小，颗粒的沉降速度（ A ） A.越小 B.越大 C.不变 D.无法确定 8．“类似物容易吸附类似物”的原则,一般极性吸附剂适宜于从何种溶剂中吸附极性物质（ B ） A ．极性溶剂 B ．非极性溶剂 C ．水 D ．溶剂 9．关于大孔树脂洗脱条件的说法，错误的是： （ A ） A 、最常用的是以高级醇、酮或其水溶液解吸。 B 、对弱酸性物质可用碱来解吸。 C 、对弱碱性物质可用酸来解吸。 D 、如吸附系在高浓度盐类溶液中进行时，则常常仅用水洗就能解吸下来。 10．亲和层析的洗脱过程中，在流动相中减去配基的洗脱方法称作 （ D ） A 、 阴性洗脱 B 、剧烈洗脱 C 、正洗脱 D 、负洗脱 11．下列哪一项不是常用的滤布材料 （ C ） A. 法兰绒 B. 帆布C. 滤纸 D.斜纹布 12．阴树脂易受有机物污染，污染后，可用（ B ）处理 A 柠檬酸 B 10%NaCl+2%～5%NaOH 混合溶液 C 氨基三乙酸 D EDTA 13．HPLC 是哪种色谱的简称（ C ）。 A ．离子交换色谱 B.气相色谱 C.高效液相色谱 D.凝胶色谱 14．适合于亲脂性物质的分离的吸附剂是（ B ）。 A ．活性炭 B.氧化铝 C.硅胶 D.磷酸钙 15．分离纯化早期，由于提取液中成分复杂，目的物浓度稀，因而易采用 （ A ） A 、分离量大分辨率低的方法 B 、分离量小分辨率低的方法 C 、分离量小分辨率高的方法 D 、各种方法都试验一下，根据试验结果确定 三、判断题（每小题1分，共10分） 1．有机溶剂被细胞壁吸收后，会使细胞壁膨胀或溶解，导致破裂，把细胞内产物释放到水相中去。（√ ） 2．向含有生化物质的水溶液中加入一定量亲水性的有机溶剂，能使生化物质沉淀析出。（√ ） 3．等电点沉淀在实际操作中应避免溶液pH 上升至5以上。（√ ） 4．在聚丙烯酰胺凝胶中加入阴离子去污剂十二烷基硫酸钠（SDS ），影响凝胶的形成。（× ） 5．当气体的温度超过其临界温度，压力超过临界压力之后，物质的聚集状态就介于气态和液态之间，成为超临界流体。（√ ） 6．冻结-融化法冻结的作用是破坏细胞膜的疏水键结构，增加其亲水性和通透性来破坏细胞的。（√ ） 7．盐析作用也能减少有机溶剂在水中的溶解度，使提取液中的水分含量减少。可以促使生化物质转入有机相从而提高萃取率。（√ ） 8．氨基酸、蛋白质、多肽、酶、核酸等两性物质可用等电点沉析。（√ ） 9．甲醇沉淀作用与乙醇相当，但对蛋白质的变性作用比乙醇、丙酮都小，所以应用广泛。（×） 10．若两性物质结合了较多阳离子（如Ca2+、Mg2+、Zn2+等），则等电点pH 升高。（√ ）
变压吸附基本原理(整理)
变压吸附技术 一、概况： 变压吸附（简称PSA）是一种新型的气体吸附分离技术，它有如下优点：（1）产品纯度高。（2）一般可在室温和不高的压力下工作，床层再生时不用加热，节能经济。（3）设备简单，操作、维护简单。（4）连续循环操作，可完全达到自动化。因此，当这种新技术问世后，就受到各国工业界的关注，竞相开发和研究，发展迅速，并日益成熟。 1960年Skarstrom提出PSA专利，他以5A沸石分子筛作为吸附剂，用一个两床PSA装置，从空气中分离出富氧，该过程经过改进，于60年代投入了工业生产。70年代，变压吸附技术的工业应用取得突破性的进展，主要应用在氧氮分离、空气干燥与净化以及氢气净化等。其中，氧氮分离的技术进展是把新型的吸附碳分子筛与变压吸附结合起来，将空气中的O2和N2加以分离，从而获得氮气。随着分子筛性能改进和质量提高，以及变压吸附工艺的不断改进，使产品纯度和回收率不断提高，这又促使变压吸附在经济上立足和工业化的实现。 二、基本原理： 利用吸附剂对气体的吸附有选择性，即不同的气体（吸附质）在吸附剂上的吸附量有差异和一种特定的气体在吸附剂上的吸附量随压力的变化而变化的特性，实现气体混合物的分离和吸附剂的再生。变压吸附脱碳技术就是根据变压吸附的原理，在吸附剂选择吸附的条件下，加压吸附原料气中的CO2等杂质组分，而氢气、氮气、甲烷等不易吸附的组分则通过吸附床层由吸附器顶部排出，从而实现气体混合物的分离，而通过降低吸附床的压力是被吸附的CO2等组分脱附解吸，使吸附剂得到再生。 吸附器内的吸附剂对不同的组分的吸附是定量的，当吸附剂对有效组分的吸附达到一定量后，有效组分西欧哪个吸附剂上能有效的解吸，使吸附剂能重复使用时，吸附分离工艺才有实用的意义。故每个吸附器在实际过程中必须经过吸附和再生阶段。对每个吸附器而言，吸附过程是间歇的，必须采用多个吸附器循环操作，才能连续制取产品气。 多床变压吸附的意义在于：保证在任何时刻都有相同数量的吸附床处于吸附
变压吸附技术浅析
变压吸附技术浅析 摘要介绍变压吸附技术，以及其的广泛应用、工艺改进和展望未来发展方向。 关键词变压吸附；气体分离；工艺改进；有机气体 变压吸附技术是20世纪40年代发展起来的一项新型气体分离技术。步入90年代后，在世界能源危机日益严重的国际环境下，变压吸附技术也得到了更为广泛的关注，已成为现代工业中较为重要的气体分离及净化方法。目前有数千套变压吸附装置在世界各地运行，用于各类气体的分离、提纯和工业气体的净化。如氢气、一氧化碳等气体的分离与提纯，天然气、乙炔气体的净化，空气分离制氧气和制氮气，废气的综合利用等。如同所有的新兴技术一样，伴随着变压吸附分离的技术进步，特别是吸附材料性能的提和吸附工艺的不断创新，环保、节能和节约的优点愈显突出，变压吸附分离技术正在加速占领工业气体分离的市场。 1变压吸附介绍 1．1 变压吸附概念 变压吸附( pressure swing adsorption， PSA) 是一种很常用的分离或提纯气体混合物的工艺，其主要的工业应用包括: a) 气体干燥； b) 溶剂蒸汽回收； c) 空气分馏； d) 分离甲烷转化炉排放气和石油精炼尾气中的氢； e) 分离垃圾埯埋废气中的二氧化碳和甲烷； f) 一氧化碳和氢的分离； g ) 异链烷烃分离； h) 酒精脱水。全世界大量的变压吸附操作单元应用于这些领域和其它一些领域。实际上，上述所列的a~ d 领域中，变压吸附已成为规定的分离工艺，并且适用范围很大，从个人医用的空气中 分离90% 的O2到甲烷转化炉排放气中分离99. 999%以上的氢均可适用。 变压吸附分离气体的概念比较简单。在一定的压力下，将一定组分的气体混合物和多微孔-中孔的固体吸附剂接触，吸附能力强的组分被选择性吸附在吸附剂上，吸附能力弱的组分富集在吸附气中排出。然后降低压力，被吸附的组分从吸附剂中解吸出来，吸附剂得到再生，解吸气中富集了气体中吸附能力强的组分，一般解吸时没有外部加热。 这个概念定义有许多不同的术语。变压吸附过程是在高于大气压的压力下吸附，在常压下解吸。真空变压吸附( vacuum swing adsorption，VSA) 过程是常压下吸附，真空下解吸。压力-真空变压吸附( pressure-vacuum swing adsorption，PVSA) 过程是则利用了上两种过程的优点。虽然概念比较简单，变压吸附/ 真空变压吸附的应用却相当的复杂，因为它包括了多层柱的设计，在多层柱上完成一系列连续的非等温、非等压、非稳定的循环吸附操作，包括了吸附、解吸、冲洗等过程，以控制产品气纯度、回收率以及分离操作的最优化。 1.2变压吸附的基本原理 变压吸附法的基本原理是利用吸附剂对不同气体的吸附容量、吸附力、吸附速度随压的不同而有差异的特性，在吸附剂选择吸附的条件下，加压吸附混合物中的易吸附组分(通常是物理吸附) ，当吸附床减压时，解吸这些吸附组分，从而使吸附剂再生。 1.3变压吸附的优点 1) 能耗低。它只在增压时消耗功，而且工作压力较低。真空解吸流程采用鼓风机 就可以增压。吸附剂再生不需要加热，只需消耗真空泵不大的功。制氧电耗0. 41kWh/
实验三 变压吸附
变压吸附实验 利用多孔固体物质的选择性吸附分离和净化气体或液体混合物的过程称为吸附分离。吸附过程得以实现的基础是固体表面过剩能的存在，这种过剩能可通过范德华力的作用吸引物质附着于固体表面，也可通过化学键合力的作用吸引物质附着于固体表面，前者称为物理吸附，后者称为化学吸附。一个完整的吸附分离过程通常是由吸附与解吸（脱附）循环操作构成，由于实现吸附和解吸操作的工程手段不同，过程分变压吸附和变温吸附，变压吸附是通过调节操作压力（加压吸附、减压解吸）完成吸附与解吸的操作循环，变温吸附则是通过调节温度（降温吸附，升温解吸）完成循环操作。变压吸附主要用于物理吸附过程，变温吸附主要用于化学吸附过程。本实验以空气为原料，以碳分子筛为吸附剂，通过变压吸附的方法分离空气中的氮气和氧气，达到提纯氮气的目的。 一实验目的 （1）了解和掌握连续变压吸附过程的基本原理和流程； （2）了解和掌握影响变压吸附效果的主要因素； （3）了解和掌握碳分子筛变压吸附提纯氮气的基本原理； （4）了解和掌握吸附床穿透曲线的测定方法和目的。 二实验原理 物质在吸附剂（固体）表面的吸附必须经过两个过程：一是通过分子扩散到达固体表面，二是通过范德华力或化学键合力的作用吸附于固体表面。因此，要利用吸附实现混合物的分离，被分离组分必须在分子扩散速率或表面吸附能力上存在明显差异。 碳分子筛吸附分离空气中N2和O2就是基于两者在扩散速率上的差异。N2和O2都是非极性分子，分子直径十分接近（O2为0.28nm，N2为0.3nm），由于两者的物性相近，与碳分子筛表面的结合力差异不大，因此，从热力学（吸收平衡）角度看，碳分子筛对N2和O2的吸附并无选择性，难于使两者分离。然而，从动力学角度看，由于碳分子筛是一种速率分离型吸附剂，N2和O2在碳分子筛微孔内的扩散速度存在明显差异，如：35℃时，O2的扩散速度为 2.0×106，O2
气体吸附分离技术与大气污染防治
【tips】本文由李雪梅老师精心收编，值得借鉴。此处文字可以修改。 气体吸附分离技术与大气污染防治 空气净化技术:1 前言 随着人类工业化程度的不断提高，人类向自己赖以生成的环境中排放的有害物质在不断地增多，保卫地球、保护我们生成的环境不再仅仅是一句危言耸听的口号，而是关系到我们子孙后代能否生存的刻不容缓的大事。人类需要发展但更需要保护环境，如何保护好我们的环境是我们广大科技工作者共同关心的问题。目前，工业生产给环境带来的主要污染物为工业、工业、废渣(即工业三废)，其中工厂每天向大气中排放大量的各种各样的工业对人类的威胁极大,尽可能将污染物排放量降低到最低限度是非常必要的。 对生态环境影响较大和人类威胁较大且绝对排放量较大的主要包括：（1）含NOx、SO2、P、As、PH3、CO、HF、C2HCl3、C2H3Cl3等污染物的有毒气体； （2）其它气体，开展关于减少这类有害废气的研究是非常有必要的，本文结合著者在这一领域已经开展的研究，讨论了用现代吸附分离技术净化这类气体的意义及工业开发的可行性。 2 吸附分离技术治理废气技术基础及过程 （1）气体吸附分离技术基础 气体吸附分离技术是近年发展较快的一项新技术, 按照方式的差异常分为变压吸附法和变温吸附法两类：（1）变压吸附(英文名称Pressure Swing Adsorption,简称为PSA)法提纯或分离单元是根据恒定温度下混合气体中不同组份在吸附剂上吸附容量或吸附速率的差异以及不同压力下组分在吸附剂上的吸附容量的差异而实现的，由于采用了压力涨落的循环操作，强吸附组份在低分压下脱附，吸附剂得以；吸附剂的使用寿命一般为十年以
气体分离与提纯
制冷与低温技术之气体分离与提纯 气体分离提纯是指将混合气中的杂质分离出来，以此提高所需气体成分的纯度。分离提纯作为一种重要的化学方法，不仅在化学研究中具有重要作用，在化工生产中也同样具有十分重要的作用。不少重要的化学研究与化工生产，都是以分离提纯为主体的。 气体的分离与提纯经常要用到低温的技术手段。比较常用与空气分离、稀有气体提取、石油气的分离、重氢的分离等方面。 1. 空气分离 用于空气分离的装置，我们称之为空分装置，是利用深低温原理将空气液化，然后根据各组分沸点的不同，在精馏塔内进行精馏，最后获得氧、氮，同时获得稀有气体等附属产品的装置。 2.稀有气体分离提取 稀有气体通常是指氦、氖、氩、氪和氙。 氦广泛应用于宇宙航行、核反应堆、深水呼吸、检漏、超高真空技术及超低温研究等方向、液氦是低温工程中理想的制冷剂，可获得低于4.2K的深低温环境。氦气可在空分装置中提取氦氖的混合气，再把氦氖分离提纯；氦可在合成氨尾气中提取；氦也可在天然气中提取。 氖在真空放电时发红光，因此广泛用于港口和机场的航标灯，钠蒸汽灯以及闸流管等各种放电管。氖和氦的混合气可用于气体激光器。氖、氦和氧的混合气用于深水呼吸。液氖是26～40K温度下常用的制冷剂，常用于气泡室中进行高能物理研究、导弹制导系统、宇宙通讯系统的红外探测器等方面。氖从空分装置的的氦氖混合气中得到。 氩具有密度大、导热性小和化学惰性好等特点。可广泛用于照明、电子工业、金属的焊接、稀有金属（如锆、钛）冶炼和半导体材料冶炼等。氩气来源为空分装置和合成氨尾气。 氪具有密度大，导热性小，透射率大，能吸收X射线等特性。可广泛应用于电光源工业、激光技术和等离子技术。氙广泛应用于电子工业、电光源工业和等离子工业。氪氙可从空分装置中的液氧成分中提取其混合气，在对二者进行分离；也可从合成氨尾气提氩得到的甲烷成分中提取；还可从核反应堆的裂变气中提取。
CO,H2分离变压吸附工艺方案
C O,H2分离变压吸附 工艺方案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
PSA净化项目 初步方案 附件1 装置设计要求 技术条件及规格 原料气条件 CO 理论含量为%（此时H2含量为%，其它组份的百分比同上表）。 流量：79200Nm3/h（CO含量为%即理论含量时，装置所需的原料气量）压力： MPag 温度：40℃ CO产品气 压力：~ MPag 温度：40℃ H2产品气 压力： 温度：40℃ 装置工艺流程与物料平衡
图1 变压吸附提纯CO/H2流程框图 物流说明：1－原料气，2－CO产品气，3－氢气产品气， 4－PSA-CO吸附尾气，5－解吸废气，6－CO置换气附件3 装置工艺流程描述 工艺流程简述 本设计方案拟采用变压吸附（PSA）气体分离技术从原料气中分离提纯CO 和H2。整个工艺过程分为三个工序，即原料气预处理工序、变压吸附提纯CO 工序（PSA-CO）、变压吸附提纯氢气工序（PSA-H2）。 经过低温甲醇洗脱硫脱碳后的原料气，首先通过预处理将其中的重组分杂质脱除，然后送入PSA-CO工序分离提纯得到CO产品气，PSA-CO吸附尾气送入PSA-H2工序，在PSA-H2工序得到H2产品气。 流程框图见图1。 预处理工序 经过低温甲醇洗脱硫脱碳后的原料气首先进入预处理工序。 预处理工序的目的是将经过低温甲醇洗后的原料气中的甲醇等重组分杂质脱除，保护PSA-CO工序吸附剂。 变压吸附提纯CO工序（PSA-CO） PSA-CO工序的作用是使CO进一步与其它组份如H2、N2等杂质组份分离，得到CO产品。来自预处理工序的原料气，进入PSA-CO吸附塔，吸附尾气从塔顶流入PSA-H2工序。经过一定循环步骤后，吸附塔内合格的CO通过逆向放压和抽真空方式排出吸附塔，进入CO产品气缓冲罐。
(完整word版)变压吸附技术的基本原理
变压吸附技术的基本原理 变压吸附技术是以吸附剂(多孔固体物质)内部表面对气体分子的物理吸附为基础，利用吸附剂在相同压力下易吸附高沸点组分、不易吸附低沸点组分和高压下吸附量增加(吸附组分)、减压下吸附量减少(解吸组分)的特性，将原料气在高压力下通过吸附剂床层，相对于氢的高沸点杂质组分被选择性吸附，低沸点组分的氢不(组份在吸附剂上的吸附等温线)易吸附而通过吸附剂床层，达到氢和杂质组分的分离，然后在减压下解吸被吸附的杂质组分使吸附剂获得再生，以于下一次再次进行吸附分离杂质. 这种高压力下吸附杂质提纯氢气、减压下解吸杂质使吸附剂再生的循环便是变压吸附过程. 在变压吸附过程中吸附床内吸附剂解吸是依靠降低杂质分压实现的，常用方法是： 1.降低吸附床压力(泄压), 2. 用产品组分冲洗, 3.由真空泵抽吸 图1-1 示意说明吸附床的吸附、解吸过程. 常压解吸(见图1-1,a) 升压过程(A-B): 经解吸再生后的吸附床处于过程的最低压P1、床内杂质吸留量为Q1(A点).在此条件下用产品组分升压到吸附压力P3，床内杂质吸留量Q 1不变(B点). 吸附过程(B-C): 在恒定的吸附压力下原料气不断进入吸附床，同时输出产品组分. 吸附床内杂质组分的吸留量逐步增加，当到达规定的吸留量Q3时(C 点)停止进入原料气，吸附终止. 此时吸附床内仍预留有一部分未吸附杂质的吸附剂(如吸附剂全部被吸附杂质，吸留量可为Q4，C’点) 顺放过程(C-D): 沿着进入原料气输出产品的方向降低压力，流出的气体仍为产品组分，用于别的吸附床升压或冲洗.在此过程中，随床内压力不断下降，吸附剂上的杂质被不断解吸，解吸的杂质又继续被未充分吸附杂质的吸附剂吸附，因此杂质并未离开吸附床，床内杂质吸留量Q3不变. 当吸附床降压到D点时，床内吸附剂全部被杂质占用，压力为P2 逆放过程(D-E): 开始逆着进入原料气输出产品的方向降低压力，直到变压吸附过程的最低压力P1(通常接近大气压力)，床内大部分吸留的杂质随气流排出器外，床内吸流量为Q2.
(高考生物)生物分离与纯化技术复习重点
（生物科技行业）生物分离与纯化技术复习重点
生化分离技术复习重点 1.生化分离，生化分离技术的基本步骤 生物分离与纯化的目的是从微生物发酵液，酶反应产物，动植物细胞培养和生物体本身分离并纯化对人类有用的，符合质量要求的各种生物药物和生物制品。 来源：（1）动物脏器（2）血液，分泌物和其它代谢物（3）海洋生物（4）植物（5）微生物 特点：（1）目的产物浓度低，纯化难度大（2）活性物质性质不稳定，操作过程容易失活（3）生物材料中生化组分数量大，分离困难（4）生物材料易变质，保存困难（5）生物产品的质量标准高 基本步骤：原料的选取和预处理，分离提取，精制和成品的制作 2.吸附技术 概念：是指在一定条件下，将待分离的料液（或气体）通入适当的吸附剂中，利用吸附剂对料液（或气体）中某一组分具有选择吸附的能力，使该祖坟富集在吸附剂表面，然后再用适当的洗脱机将吸附的组分从吸附剂上解吸下来的一种分离技术 吸附剂类型：（1）物理吸附（范德华力）（2）化学吸附（电子转移）（3）交换吸附（离子交换） 常用的吸附剂：一类有机吸附剂，如活性炭、纤维素、大孔吸附树脂、聚酰胺等；另一类是无机吸附剂，如氧化铝、硅胶、人造沸石、磷酸钙‘氢氧化铝等。 活性炭吸附规律：对具有极性基团的化合物吸附力较大；对芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化合物；对相对分子质量大的化合物的吸
附力大于相对分子质量小的化合物。 影响吸附的因素：吸附剂的性质；吸附物的性质；吸附条件（温度、PH、盐的浓度）、溶剂的影响。 3.膜分离技术 概念：指物质在推动力作用下由于传递速度不同而得到分离的过程。特点：易于操作；成本低、寿命长；高效；常温下操作无相态的变化，分离精度高，没有二次污染；膜材质的价格高；操作过程中膜面容易被污染；膜的耐药性，耐溶性，耐热性能有限。 类型：渗析；电渗析；微滤；超滤；反渗透；纳滤；气体分离 微孔滤膜清洗和再生方法：将滤膜平放于清洁盛器内，用60℃左右的蒸馏水浸泡，使全部湿润，数小时候（约4小时以）倾去水，再用上法浸泡12小时，使用前再用适量温蒸馏水清洗一次。 微孔滤过膜截留粒子的范围：0.1—10μm的粒子。 4.液膜分离技术 概念：是一种以液膜为分离介质，以浓度差为推动力的分离操作，是属于液—液系统的传质分离过程。 组成：膜溶剂；表面活性剂；流动载体；膜增强剂。 分类：乳状液膜；支撑液膜。 液膜分离步骤：制备液膜；液膜萃取；澄清分离；破乳。 影响因素：液膜乳液成分的影响；乳水比；连续的PH；搅拌速度的影响；料液的浓度和酸度的影响；操作温度的影响；接触时间。应用：分离氨基酸；提取抗生素；提取生物碱；提取蛋白质；分离
生物分离与纯化技术模拟试卷三答案
生物分离与纯化技术模拟试卷三答案 一、名词解释（每小题3分，共15分） 1．CM-Sephadex C-50：羧甲基纤维素、弱酸性阳离子交换剂，吸水量为每克干胶吸水五克。 2．絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间发生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程 3．离心过滤：使悬浮液在离心力场作用下产生的离心力压力，作用在过滤介质上，使液体通过过滤介质成为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现固液分离，是离心与过滤单元操作的集成，分离效率更高 4．膜分离：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。 5．层析分离：是一种物理的分离方法，利用多组分混合物中各组分物理化学性质的差别，使各组分以不同的程度分布在两个相中。 二、单选题（每小题1分，共15分） 1．适合于亲脂性物质的分离的吸附剂是（ B ）。 A．活性炭 B.氧化铝 C.硅胶 D.磷酸钙 2．下列哪项酶的特性对利用酶作为亲和层析固定相的分析工具是必需的？（ B ） A.该酶的活力高 B.对底物有高度特异亲合性 C.酶能被抑制剂抑制 D.最适温度高 E.酶具有多个亚基 3．盐析法沉淀蛋白质的原理是（ B ） A.降低蛋白质溶液的介电常数 B.中和电荷，破坏水膜 C.与蛋白质结合成不溶性蛋白 D.调节蛋白质溶液pH到等电点 4．凝胶色谱分离的依据是（B）。 A、固定相对各物质的吸附力不同 B、各物质分子大小不同 C、各物质在流动相和固定相中的分配系数不同 D、各物质与专一分子的亲和力不同 5．如果要将复杂原料中分子量大于5000的物质与5000分子量以下的物质分开选用（D）。 A、Sephadex G-200 B、Sephadex G-150 C、Sephadex G-100 D、Sephadex G-50 6．工业上强酸型和强碱型离子交换树脂在使用时为了减少酸碱用量且避免设备腐蚀，一般先将其转变为（B）。 A、钠型和磺酸型 B、钠型和氯型 C、铵型和磺酸型 D、铵型和氯型 7．下面哪一种是根据酶分子专一性结合的纯化方法（ A ）。 A. 亲和层析 B. 凝胶层析 C. 离子交换层析 D. 盐析 8．以下哪项不是在重力场中，颗粒在静止的流体中降落时受到的力（ B ） A.重力 B. 压力 C.浮力 D. 阻力 9．关于用氢键形成来判断各类溶剂互溶规律，下列（A）项是正确的叙述。 A、氢键形成是能量释放的过程，若两种溶剂混合后形成的氢键增加或强度更大，则有利于互溶。 B、氢键形成是能量吸收的过程，若两种溶剂混合后形成的氢键增加或强度更大，则有利于互溶。 C、氢键形成是能量释放的过程，若两种溶剂混合后形成的氢键增加或强度更大，则不利于互溶。 D、氢键形成是能量吸收的过程，若两种溶剂混合后形成的氢键增加或强度更大，则不利于互溶。 10．关于萃取下列说法正确的是（C） A. 酸性物质在酸性条件下萃取 B碱性物质在碱性条件下萃取 C. 两性电解质在等电点时进行提取 D. 两性电解质偏离等电点时进行提取 11．下列关于固相析出说法正确的是（B） A.沉淀和晶体会同时生成 B析出速度慢产生的是结晶 C.和析出速度无关 D.析出速度慢产生的是沉淀 12．那一种膜孔径最小（C） A.微滤 B超滤 C.反渗透 D. 纳米过滤 13．酚型离子交换树脂则应在（B ）的溶液中才能进行反应 A. pH＞7 B pH＞9 C. pH﹤9 D. pH﹤7 14．一般来说，可使用正相色谱分离（B） A. 酚 B带电离子 C. 醇 D. 有机酸 15．离子交换层析的上样时，上样量一般为柱床体积的（C）为宜。 A. 2％-5％ B1％-2％ C. 1％-5％ D. 3％-7％ 三、判断题（每小题1分，共10分） 1．珠磨法中适当地增加研磨剂的装量可提高细胞破碎率。（×） 2．进料的温度和pH会影响膜的寿命。（√） 3．应用有机溶剂提取生化成分时，一般在较高温度下进行。（×） 4．溶剂的极性从小到大为丙醇＞乙醇＞水＞乙酸。（√） 5．蛋白质为两性电解质，改变pH可改变其荷电性质，pH﹤pI蛋白质带正电。（√） 6．进行水的超净化处理、汽油超净、电子工业超净、注射液的无菌检查、饮用水的细菌检查使用孔径为0.2μm的膜。（×） 7．只有树脂对被交换离子比原结合在树脂上的离子具有更高的选择性时，静态离子交换操作才有可能获得较好的效果。（√） 8．制备型HPLC对仪器的要求不像分析型HPLC那样苛刻。（√） 9．Sephadex LH-20的分离原理主要是分子筛和正相分配色谱。（√） 10．水蒸气蒸馏法是提取挥发油最常用的方法。（√） 四、填空题（每小题1分，共15分） 1．常用的蛋白质沉析方法有（等电点沉淀），（盐析）和（有机溶剂沉淀）。 2．蛋白质分离常用的色谱法有（凝胶色谱法），（多糖基离子交换色谱法），（高效液相色谱法）和（亲和色谱法）。 3．离子交换树脂由（载体），（活性基团）和（可交换离子）组成。 4．膜分离过程中所使用的膜，依据其膜特性（孔径）不同可分为（微滤膜），（超滤膜），（纳滤膜）和（反渗透膜）。 五、简答题（每小题7分，共35分） 1．在色谱操作过程中为什么要进行平衡？ 答：1、流速平衡：流速是柱层析操作当中的主要影响因素，流速的快慢直接影响着分离的效果，流速过快，混合物得不到完全的分离，流速过慢，整体分离的时间要延长，因此在分离前首先要确定留宿。 2、液体环境：为了保持被分离物质运动的均一性，以及好的吸附和解析效果，因此要保持孔隙内部和外部液体环境的一致，所以进行液体环境的平衡。