分离工程7其它分离方法(6)
化工分离工程第7章 吸附
FLGC
活性氧化铝和分子筛的脱水性能比较
活性氧化铝:在水蒸气分压高的范围内吸附容量较高 沸石分子筛：在低水蒸气分压下吸附容量较高 因此，若要求水蒸气的脱除程度高，应选用？ 若吸附容量更为重要，则应选用？ 也可混用，先用氧化铝脱除大部分水，之后用分子筛进 行深度干燥。
FLGC
其他吸附剂
反应性吸附剂：能与气相或液相混合物中多组分进行化学 反应而使之去除。适用于去除微量组分（反应不可逆，不 能现场再生；吸附负荷高时，吸附剂更换过于频繁，不经 济）。 生物吸着剂：利用微生物将吸附的有机物氧化分解成二氧 化碳和水等，如工业废水的生化处理
FLGC
分子筛
分子筛亦称沸石，是一种晶态的金属水合铝硅酸盐晶体。
化学通式：Mex/n[(AlO2)x(SiO2)y]mH2O，其中Me阳离子，n 为原子价数，m为结晶水分子数 每一种分子筛由高度规则的笼和孔组成，它具有高度选择 性吸附性能，是由于其结构形成许多与外部相通的均一微 孔。
FLGC
根据原料配比、组成和制造方法不同可以制成各种孔 径和形状的分子筛。见课本表7-3。 强极性吸附剂，对极性分子如H2O、CO2、H2S等有 很强的亲和力，对氨氮的吸附效果好，而对有机物的 亲和力较弱。 分子筛主要用于气态物的分离和有机溶剂痕量水的去 除。
工业吸附剂可以是球形、圆柱形、片状或粉末状 粒度范围从50μm至1.2cm，比表面积从300至1200m2/g, 颗粒的孔隙度30%—85%, 平均孔径1-20nm 孔径：按纯化学和应用化学国际协会的定义，微孔孔径 小于2nm，中孔为2~50nm，大孔大于50nm
FLGC
1.密度
1）填充密度B（又称体积密度）: 是指单位填充体积的吸 附剂质量。通常将烘干的吸附剂装入量筒中，摇实至体积 不变，此时吸附剂的质量与该吸附剂所占的体积比称为填 充密度。
化工原理中的分离工程应用
分离工程在化工原理中的应用1. 简介分离工程是化工工程中的重要环节，用于将混合物中的不同组分分离出来，以获得所需的纯度或浓度。
在化工原理中，分离工程应用广泛，并且在不同的化工过程中起着关键作用。
2. 常见的分离工程方法以下是化工原理中常见的分离工程方法：•蒸馏法：通过利用不同组分的沸点差异来分离混合物。
•萃取法：利用溶剂的不同亲和性将混合物中的组分分离出来。
•结晶法：通过溶解度差异将溶液中的固体物质从溶液中沉淀出来。
•干燥法：利用加热和通风将溶剂从混合物中蒸发出来，从而实现分离。
•膜分离法：利用半透膜的特性将混合物中的成分分离出来。
3. 分离工程在化工过程中的应用3.1 精馏塔精馏塔是分离工程中常用的设备，用于通过蒸馏法分离混合物中的成分。
这种方法常用于炼油、酒精生产和化工合成等过程中。
在精馏塔中，混合物被加热形成蒸汽，然后进入塔内，在塔内形成多个气液接触点。
由于混合物成分的沸点不同，不同组分的蒸汽在塔内上升时会逐渐被分离出来。
最终，通过塔顶和塔底的不同出口，不同组分被分别收集。
3.2 萃取过程萃取过程是通过溶剂的亲和性差异将混合物中的组分分离出来的方法。
它在化工领域中应用广泛，常用于药品提取、污水处理和金属回收等过程中。
萃取过程包括两个步骤：提取液与混合物的接触和分离。
提取液与混合物接触后，目标成分会从混合物中转移到提取液中。
然后，通过调整溶剂的条件（如温度或pH值），可以将所需的成分从提取液中分离出来。
3.3 结晶工艺结晶工艺是利用溶解度差异将混合物中的固体物质从溶液中沉淀出来的分离工程方法。
它在化工和制药过程中广泛应用，用于获得高纯度的晶体物质。
结晶工艺包括溶解、结晶、过滤和干燥等步骤。
首先，将所需的物质加入溶剂中，使其溶解。
然后，通过降温或加入反溶剂等方式，使物质逐渐结晶出来。
随后，通过过滤将结晶物质与溶剂分离，并将其干燥以获得纯净的固体物质。
3.4 膜分离技术膜分离技术是通过半透膜的特性将混合物中的成分分离出来的方法。
分离工程考题(选择,填空)
重点：掌握分离过程的特征,分离因子和固有分离因子的区别,平衡分离和速率分离的原理.难点：用分离因子判断一个分离过程进行的难易程度,分离因子与级效率之间的关系。
•1、说明分离过程与分离工程的区别？•2、实际分离因子与固有分离因子的主要不同点是什么？•3、怎样用分离因子判断分离过程进行的难易程度？•4、比较使用ESA与MSA分离方法的优缺点。
•5、按所依据的物理化学原理不同，传质分离过程可分为那两类？•6、分离过程常借助分离剂将均相混合物变成两相系统，举例说明分离剂的类型. 1、下列哪一个是机械分离过程（）（1）蒸馏(2）吸收（3）膜分离（4）离心分离2、下列哪一个是速率分离过程（）(1)蒸馏（2）吸附（3)膜分离（4)沉降3、下列哪一个是平衡分离过程（）（1）蒸馏（2)热扩散（3）膜分离（4）离心分离1、分离技术的特性表现为其（）、（)和（）.2、分离过程是（混合过程）的逆过程,因此需加入（)来达到分离目的。
3、分离过程分为（）和(）两大类4、分离剂可以是（）或()，有时也可两种同时应用.5、若分离过程使组分i及j之间并没有被分离，则（）。
6、可利用分离因子与1的偏离程度，确定不同分离过程分离的(）.7、平衡分离的分离基础是利用两相平衡（组成不等）的原理，常采用（)作为处理手段，并把其它影响归纳于(）中.8、传质分离过程分为（）和(）两类。
9、速率分离的机理是利用溶液中不同组分在某种(）作用下经过某种介质时的（）差异而实现分离。
10、分离过程是将一混合物转变为组成（)的两种或几种产品的哪些操作。
11、工业上常用（）表示特定物系的分离程度，汽液相物系的最大分离程度又称为（)。
12、速率分离的机理是利用传质速率差异，其传质速率的形式为()、()和（).13、绿色分离工程是指分离过程（）实现。
14、常用于分离过程的开发方法有（)、（）.1、分离过程是一个（）a。
熵减少的过程；b.熵增加的过程；c。
熵不变化的过程；d。
分离的方法有哪些
分离的方法有哪些
分离有多种方法，主要包括以下几种：
1. 离散分离方法：将混合的元素或物质分离为不同的离散相，例如使用滤纸过滤杂质、使用漏斗分离不溶于水的液体。
2. 蒸馏分离方法：利用不同物质的沸点差异，通过加热混合物，将其中具有较低沸点的物质蒸发出来，然后再冷凝回液体，从而实现分离。
3. 提取分离方法：利用溶解度差异，使用适当的溶剂将混合物中的成分溶解分离。
4. 结晶分离方法：通过控制温度或浓度等因素，使混合物中某一成分结晶出来，然后再进行过滤或离心等操作，将结晶物与溶液分离。
5. 色谱分离方法：通过物质在不同相中的分配系数差异，使用色谱柱或色谱纸等分离材料进行分离。
6. 电泳分离方法：利用物质在电场中的迁移速度差异，通过电泳装置将混合物中的成分分离。
7. 沉淀分离方法：通过控制混合物的离心速度，使其中一种或多种成分在离心
过程中沉淀下来，然后再与上清液分离。
8. 溶胶凝胶分离方法：利用溶胶凝胶材料的孔径和比表面积等特性，通过吸附作用将混合物中的成分分离。
以上仅列举了常见的分离方法，不同的混合物和分离目标可能需要选择不同的方法。
常用的分离方法有
常用的分离方法有
常用的分离方法有以下几种：
1. 蒸馏法（Distillation）：将混合物加热，使其组分按照不同的沸点蒸发，然后再将蒸汽冷凝成液体分离出来。
2. 萃取法（Extraction）：利用溶剂将混合物中的某一组分溶解，然后再通过蒸发溶剂或改变溶剂性质来分离出目标组分。
3. 结晶法（Crystallization）：通过控制温度和溶剂浓度，使混合物中的某一组分结晶，然后通过过滤或离心等方法分离出结晶固体。
4. 离心法（Centrifugation）：利用离心机产生高速离心力，使混合物中的固体颗粒或液体相相对于其他组分分离出来。
5. 过滤法（Filtration）：通过过滤纸或过滤器将混合物中的固体颗粒分离出来，常用于将悬浮物从溶液中分离。
6. 蒸发法（Evaporation）：将溶剂蒸发掉，留下溶解在其中的固体或液体组分。
7. 离子交换法（Ion-exchange）：利用具有特定离子交换能力的树脂或胶体，将混合物中的离子组分吸附或释放，从而实现分离。
8. 电泳法（Electrophoresis）：利用电场作用将混合物中的带电粒子（如DNA、蛋白质等）在电泳板上分离出来。
以上是常见的几种分离方法，具体根据混合物的性质和需求可以选择相应的方法。
《分离工程》思考题及习题(整理)(1)
《生化分离工程》思考题及习题第一章绪论2、生化分离工程有那些特点？3、简述生化分离过程的一般流程？第二章预处理与固-液分离法1、发酵液预处理的目的是什么？主要有那几种方法？2、何谓絮凝？何谓凝聚？各自作用机理是什么？3、发酵液中去除杂蛋白的原因是什么？方法主要有那些？7、何谓密度梯度离心？其工作原理是什么？第三章细胞破碎法1、革兰氏阳性菌和阴性菌在细胞壁在组成上有何区别？2、细胞破碎主要有那几种方法？3、机械法细胞破碎方法非机械破碎方法相比有何特点？4、何谓化学破碎法？其原理是什么？包括那几种？5、何谓酶法破碎法？有何特点？常用那几种酶类？第四章萃取分离法1、何谓溶媒萃取？其分配定律的适用条件是什么？2、在溶媒萃取过程中pH值是如何影响弱电解质的提取？3、何谓乳化液？乳化液稳定的条件是什么？常用去乳化方法有那些？5、某澄清的发酵液中含260mg/l放线菌D, 现用醋酸丁酯进行多级萃取。
已知平衡常数K=57.0，料液流量450升/时，有机相流量20升/时。
为达到此抗生素收率为98%的要求，需要多少级的萃取过程？(计算题)8、何谓双水相萃取？双水相体系可分为那几类？目前常用的体系有那两种？9、为什么说双水相萃取适用于生物活性大分子物质分离？第五章沉淀分离法1）何谓盐析沉淀？其沉淀机理是什么？有何特点？2) 生产中常用的盐析剂有哪些？其选择依据是什么？3) 何谓分步盐析沉淀？4）何谓等电点沉淀？其机理是什么？pH是如何影响pI的？第六章吸附分离法1、吸附作用机理是什么？2、吸附法有几种？各自有何特点？5、已知80g的活性炭最多能吸附0.78 mol腺苷三磷酸（ATP），这种吸附过程符合兰缪尔等温线。
其中b=2.0×10E3mol/L,请问在1.2L的料液浓度为多少时才能使活性炭吸附能力达90%? （计算题）★第七章离子交换法1、何谓离子交换法（剂）?一般可分为那几种?2、离子交换剂的结构、组成？按活性基团不同可分为那几大类？3、pH值是如何影响离子交换分离的？5、在离子交换层析分离过程中，离子交换剂是如何选择的？6、各类离子交换树脂的洗涤、再生条件是什么？7、软水、去离子水的制备工艺路线？★第八章膜分离技术2）膜在结构上可分为那几种？膜材料主要用什么？3）简述微滤、超滤、纳滤及反渗透膜在膜材料、结构、性能、分离机理及其应用等方面的异同点5）何谓浓差极化现象？它是如何影响膜分离的？减少浓差极化现象的措施？6）膜的清洗及保存方法有那几种？7）膜分离设备按膜组件形式可分为几种？相比较的优缺点？第九章层析技术1）何谓色层分离法？可分为那几大类？4）何谓亲和色层分离法？亲和力的本质是什么？亲和色层中常用的亲和关系有那几种？5）何谓疏水作用层析？其最大的特点是什么？6）凝胶层析的原理是什么？何谓排阻极限？第十章电泳技术2、聚丙稀酰胺凝胶电泳的原理什么？影响其操作的因素主要有那些？3、SDS聚丙稀酰胺凝胶电泳原理是什么？有何应用？第十一章结晶法2、何谓过饱和度？饱和度形成有那几种方法？4、结晶法与沉淀法相比较有何区别？综合题1、已知某一氨基酸G是一酸性氨基酸，水溶性随温度升高而升高，pI=6.2，在中性和酸性条件下较稳定。
几种现代分离方法及应用ppt课件
以超导体作为磁体材料的一种磁分离技术。
6
1 超导磁分离
按装置原理分类 磁凝聚分离 磁盘分离 高梯度磁分离法。 按产生磁场的方式分类 永磁分离 电磁分离
分类
按工作方式分类 连续式 间断式
按颗粒物去除方式 磁凝聚沉降分离 磁力吸着分离
7
1 超导磁分离
超导磁分离技术的应用
• 矿石选矿 • 高岭土提纯 • 燃煤脱硫 • 污水处理
1
2、烷 基多苷、玫瑰油、姜 油、辣椒红色素等。
4
5
化学产业
高碳醇、碳氢化合物、芥酸 酰胺、油酸酰胺、塔尔油、 硅油、润滑油、真空泵油、 制动液、沥青脱蜡、粗石蜡、 微晶蜡、焦油、废油回收等。
医药产业
酸性氯化物、氨基酸 酯、葡萄糖衍生物、 茄尼醇、萜烯烃、自 然及合成维生素等。
13
2 分子蒸馏
分子蒸馏设备
刮膜式（在釜中设置 一聚四氟乙烯制的转 动刮板，既保证液体 能够均匀覆盖蒸发表 面，又可使下流液层 得到充分的搅动，从 而清华传热、传质过 程。）
14
2 分子蒸馏
分子蒸馏 技术应用
食品产业
精制鱼油、鱼肝油、脂肪酸 及其衍生物、二聚酸、生养 酚、单甘酯、脂肪酸酯、牛 油及猪油脱胆固醇、小麦胚 芽油、乳酸、双甘油酯、辣 椒油树脂、植物蜡等。
33
7 电解分离法
电解分离法的应用
提炼金、银、 铜、铅、锌、 铝等，在分析 测试中也获得 广泛应用。
34
致谢
THANK YOU☺ 35
应用范围广
百分之七十以上的有 机化合物可用高效液 相色谱分析，特别是 高沸点、大分子、强 极性、热稳定性差化 合物的分离分析，显 示出优势。
5
化学分离工程_习题集(含答案)
《化学分离工程》课程习题集一、名词解释题1.微波辅助溶剂萃取2.超临界流体萃取3.尺寸排阻色谱技术4.纳滤技术5.分子蒸馏技术6.色谱分离的比移值7.平衡分离过程8.双水相萃取9.亲和色谱10.电渗析分离技术11.泡末吸附分离12.化学键合相色谱13.富集14.胶团萃取15.吸附色谱16.萃取分配平衡常数17.柱色谱法18.速度差分离过程19.微孔过滤技术20.分离度21.反胶团及反胶团萃取22.超临界流体23.反应分离24.物理萃取25.色谱分离26.吸附色谱法27.分离因子28.液膜分离技术29.富集倍数30.螯合物萃取31.色谱流出曲线32.膜污染33.薄层色谱法34.分配色谱法35.萃取平衡36.离子缔合物萃取37.空间排阻色谱法38.离子交换色谱法39.膜分离技术40.浓差极化现象41.协同萃取体系42.电渗析43.超临界流体色谱44.色谱分离的分配系数45.离子对色谱法46.双水相萃取技术47.液液分配色谱技术48.液固吸附色谱技术49.液膜分离技术50.亲合膜分离技术51.胶团萃取二、填空题52.胶团萃取是指被萃取的物质以从水相被萃取到的溶剂萃取方法。
53.微孔过滤技术是为推动力，利用筛网状微孔膜的进行分离的技术。
54.按分离过程的本质将分离方法分为过程，过程，过程。
55.评价分离方法常用的三个指标：，，。
56.影响溶剂萃取的主要因素：，，，，，等。
57.反胶团萃取体系中反胶团通过，，，等四种模型将蛋白质溶解到反胶团中。
58.色谱保留值表示试样中各组分在色谱柱内。
通常用来表示。
59.柱色谱法是将装在一金属或玻璃柱中或是将固定相附着在毛细管内壁上做成色谱柱，从柱头到柱尾沿一个方向移动而进行分离的色谱法。
60.色谱图中峰的区域宽度称为。
习惯上常用以下三个量来表示：（1），即色谱峰宽度的一半。
（2），即色谱峰的宽度；（3）。
61.色谱分离的速率理论认为造成色谱谱带展宽的效应有：扩散，扩散，流动相的。
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to:吸附质首先出现在床层出口端的 c0
流出物中。
点浓度）。
ce
Cb:流出物中可允许的最大浓度（破
tb:: Cb对应的透过时间。
te: 床层被吸附质饱和所需的时间。 0
Cb
B t1 t2 t3 t0 tb t4 te
14
透过点(cb = 0.05c0)
失效点(ce = 0.95c0)
吸附循环 吸附、脱附
6
常用吸附剂 (4) 活性氧化铝 极性吸附剂。由于对水分子的吸附能力
较大，故多用于气体或液体的干燥。
(5) 各种活性土 (漂白土、铁钒土和酸性白土等) 主要成分为 硅藻土。 多用于植物油或石油产品的脱色、脱硫和干燥等。
8
吸附相平衡 吸附相平衡：吸附剂与吸附质在一定条件下长时间接触后达到 饱和，吸附质在气(液)、固两相中的浓度不再随时间改变，此 时气(液)、固两相的浓度称为平衡浓度。 吸附等温线：在恒定温度下，平衡时吸附剂的吸附量 q 与气
11
吸附速率 单位时间内吸附的吸附质的量，kg/s。
吸附过程包括以下三步：
（1）外扩散：吸附质从流体主体通过分子扩散以对流扩 外扩散控制的吸附：当外扩散速率小于内扩散速率时，总 散的形式传递到固体吸附剂的外表面。 吸附速率由外扩散速率决定，吸附为外扩散控制的吸附。 （2）内扩散：吸附质从吸附剂的外表面进入吸附剂的微 孔结构的内表面。 内扩散控制的吸附：当内扩散速率小于外扩散速率时，总 （3）表面吸附过程：吸附质在固体内表面上被吸附剂所 吸附速率由内扩散速率决定，吸附为内扩散控制的吸附。 吸附。 在大多数情况下，内扩散的速率较外扩散慢，吸附过程多 物理吸附过程中，在固体颗粒表面上的吸附质吸附过 为内扩散控制。 程很快，吸附的速率由前面两步决定。
(液)相中的吸附质组分分压 p (或吸附质浓度C) 的关系曲线。
q 通常用Kg吸附质/Kg吸附剂表示，简写成 Kg • Kg-1
9
0.8 吸 附 量 q CCl4 0.6 苯 0.4 氯乙烯 0.2 丙酮
0
10
20
30
40
50
吸附质蒸气浓度 C（g/m3 空气）
25℃下不同吸附质在活性碳上的吸附等温线
因吸附质与吸附剂表面原子间的化学键合作用造成的。吸
附所放出的热较物理吸附的吸附热为高，数值上与化学反 应热相当。化学吸附的吸附力较强，一般不易脱附。
3
吸附性能 作用力 选择性 吸附层 吸附热 吸附速度 温度
物理吸附 分子引力（范德华力） 没有选择性 单分子或多分子吸附层 较小，⋖4.9kJ/mol 快，几乎不要活化能 放热过程， 低温有利于吸附
化学吸附 剩余化学键力 有选择性 只能形成单分子吸附层 较大，相当于化学反应热， 83.7-418.7kJ/mol 较慢，需要活化能 温度升高，吸附速度增加
可逆性
可逆，较易解析
化学键大时，吸附不可逆
4
工业吸附对吸附剂的要求 (1) 吸附面积大
吸附能力强
(2) 选择性高 一次吸附的分离完全 (3) 机械强度好 抗磨损
16
加压、吸附、放空与吹扫 为了节能，增加均压阶段
就每一台吸附塔而言，其循 环过程包括加压吸附、均压 和放空吹扫。由于放空吹扫 与加压吸附时间相等，一台 吸附塔放空吹扫时，另一台 正处于加压吸附阶段
10
吸附等温线
-23.5 oC 0 oC 100
吸 附 量 q
150
30 oC 80 oC 151.5 oC
50
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
吸附质分压 p（大气压）
不同温度下NH3在木炭上的吸附等温曲线
对于同样的吸附剂和吸附质：
温度越高吸附量越小； 组分分压越大吸附量越大。
提高组分分压和降低温度有利于吸附。
12
固定床吸附 固定床吸附曲线
c0 c1
平衡区
传质区
未用区
Xm XR
固定床的吸附曲线
Xm ti-2 ti-1 ti ti+1 ti+2
XR 传质区随操作时间的移动
13
透过曲线（Breakthrough curve）
c0 平衡区 传质区 未用区 c1 c2 C3 C4 C5 C6 N E c0 c0 c0 c0 c0 c0
第七章 其他分离方法
吸附 液液萃取 结晶 膜分离 反应精馏 离子交换
1
吸附 ( Adsorption )
操作原理 利用多孔性固体处理液体或气体混合物，有选择地使
其中的一种或多种组分附着于固体表面，以达到分离目 的的一种单元操作。 多孔性固体物料称为吸附剂，附着于固体表面的组分 称为吸附质。 由吸附质单个原子、离子和分子与固体表面之间存在 有相互作用力，气体和液体有着吸着于固体的趋势，通 常形成单分子层，有时也形成多分子层。
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例 双塔式变压吸附空气分离制氮的原理
当用炭分子筛作为吸附剂时，由于空气中氧 与氮分子的动力直径不同，氧在吸附剂孔道中的 扩散系数比氮要大两个数量级 当干燥的空气通过装填了炭分子筛吸附剂颗 粒的固定床吸附塔时，空气中的氧被迅速吸附， 而氮分子大多数随气流带出吸附塔。 只要吸附剂装填量足够多，就有可能得到纯 度较高的产品氮气，通常氮的浓度可以达到 99.5%(摩尔分数)
(4) 满足一般的工业要求
化学稳定性、热稳定性、对流体的阻力小、价廉易得
5
常用吸附剂 (1) 活性炭: 非极性吸附剂，具有疏水性，可用于溶剂蒸气 的回收，油品和糖液的脱色，水的净化以及气体的脱臭。 (2) 分子筛: 强极性吸附剂。多用于气体或液体的干燥和精 制，混合物的吸附分离等。 (3) 硅胶: 一种亲水性吸附剂。多用于气体或液体的脱水。
2
吸附 ( Adsorption ) 吸附的分类 物理吸附(范德华吸附)：吸附剂靠固体颗粒的表面力(可以是 分子间引力即范德华力)使吸附质分子单层或多层地附着在
吸附剂表面。吸附热较小，在数值上与吸附质的冷凝热相
当。物理吸附的吸附力较弱，容易脱附。 化学吸附：吸附剂与吸附质之间发生了化学反应，吸附是
升温和降低吸附质的分压，改变平衡条件使吸附质脱附。 o 变温吸附。加热吸附剂，使吸附剂的吸附能力降低。利用 温度的变化实现吸附和解吸再生循环操作。 o 变压吸附。降低压力或抽真空使吸附剂脱吸，利用压力的 变化完成循环操作。 o 变浓度吸附。液体混合物中的某些组分在环境条件下选择 性的吸附，然后用少量强吸附性液体脱吸再生。