分离纯化技术及应用论文
中药分离纯化技术论文

中药分离纯化技术徐占强(南阳师范学院化学与制药工程学院)摘要:近年来,在中药提取分离方面出现了许多新技术、新方法,如超临界流体萃取技术、大孔树脂吸附法、半仿生提取法、高速离心分离技术等,这些新技术和方法的应用,使得中药提取既符合传统的中医药理论,又能达到提高有效成分的收率和纯度的目的。
因此,运用新提取技术研究中药,是实现中药现代化的重要途径,必将为中药现代化研究注入新的活力。
本综述简要介绍了各种方法的原理,优势及局限性,并列举了在中药提取方面应用的实例,指出了今后研究的方向。
这些技术在中药提纯分离的研究方面有着中药重要的得参考价值,企业应充分利用中药分离纯化技术来提高药物萃取的质量,让该技术得到更好的发展,从而实现该技术的价值。
关键词: 半仿生提取技术; 超声提取技术;生物酶解技术; 微波技术; 破碎提取技术;超临界流体萃取技术;膜分离技术;大孔树脂分离技术Separation And Purification Technology Of Traditional Chinese MedicineX u Z ha n-Q ia ng(Ch emi ca l A nd P har ma ceu ti cal E ngi ne eri ng I nst it ute, Nan ya ng N or mal U niv ers it y )A bs tra ct: In re cen t yea rs,ma ny ne w tec hn olo gi es,n ew m et hod s ha ve b een a pp ear ed i n tra di tio na l Ch ine se m edi ci ne e xt rac ti on an d se pa rat io n . Su ch as sup er cri ti cal f lu id e xt rac ti on t ec hno lo gy, ma cro po rou s r es in a ds orp ti on m et hod, hal f bi oni c ext ra cti on, h ig h spe ed ce nt rif ug al s ep ara ti on te ch nol og y, et c . T he n ew te ch nol og y a nd t he a pp lic at ion o f t he pr opo se d m et hod ma ke tr ad iti on al C hi nes e me di cin e ex tra ct ion not o nl y co nfo rm s to t he t ra dit io nal C hin es e m edi ci ne th eor y, bu t a ls o i mpr ov es t he ef fe cti ve co mpo ne nts o f y iel d and pu ri ty of pu rpo se .T he ref or e, th e u se of ne w ext ra cti on te chn ol ogy r ese ar ch o f tra di tio na l C hin es e m ed ici ne (T CM), is to re al ize t he m od ern iz ati on of tr adi ti ona l C hin es e m edi ci ne is an i mp ort an t way for t he m ode rn iza ti on of tra di tio na l Chi ne se m ed ici ne, wil l in je ct ne w vi ta lit y.T his rev ie w bri ef ly i nt rod uc ed th e p rin ci ple o f v ari ou s m et hod s, ad van ta ges a nd l im ita ti ons, a nd l is ts t he ap pli ca tio n o f tr ad iti on al C hi nes e m ed ici ne ex tra ct ion in an ex amp le, p oin ts ou t t he f ut ure re se arc h d ir ect io n. The se te chn iq ues in tr ad iti on al C hi nes e m edi ci ne p ur ifi ca tio n re se arc h o f tr ad iti on al C hi nes e me dic in e has i mp ort an t ref er enc e va lue.T he e nt erp ri se s ho uld ma ke f ul l u se o f t rad it ion al Chi ne se m ed ici ne se par at ion an d p ur ifi ca tio n t ec hno lo gy to imp ro ve t he qu al ity o f t he dr ug ex tra ct ion t o l et th e t ec hno lo gy g et be tt er de ve lop me nt, s o as to re al ize t he va lu e of th is t ec hno lo gy.Key words: Half bionic extraction technology; U lt ras on ic ext ra cti on te ch nol og y; Bio lo gic al en zy mol ys is t ec hno lo gy; Mi cro wa ve t ec hno lo gy;Br ok en e xt rac ti on t ec hno lo gy; Su per cr iti ca l fl ui d ex tr act io n te ch nol og y; M em bra ne. S epa ra tio n t ech no log y; Ma cro po rou s r esi n s ep ara ti on t ec hno lo gy .一.引言草药及天然产物中有效成分的提取,直接关系到产品有效成分的含量,影响其内在质量、临床疗效、经济效益及GMP的实施。
膜的分离纯化技术应用研究

膜的分离纯化技术应用研究近年来,随着科技不断进步和人们生活水平的提高,生物医学工程领域的研究逐渐受到人们的关注。
在这个领域中,膜的分离纯化技术被广泛应用于生物制药、饮用水处理、化工领域等方面,因其具有高效、低成本、易操作等优点而备受青睐。
膜的分离纯化技术是一种利用膜进行物质分离和纯化的方法。
其中,膜是一种具有特殊结构和特殊性能的材料,它可以通过表面过滤、逆渗透、微滤等不同的分离机制去除不同粒径尺寸的物质。
同时,膜其制备工艺也非常独特,包括物料筛选、材料化学合成、机械加工等多个环节,只有这些环节达到一定标准,膜才能具有高效的分离纯化能力。
膜的分离纯化技术有着非常广泛的应用,其中最为普遍的是在生物制药领域。
在这个领域中,生产过程中常常需要分离和纯化大量的生物分子,如蛋白质、酶和细胞素等。
而传统的方法,如离心、沉淀、层析等,因其操作复杂、纯化效果不稳定等缺点而受到限制,难以满足现代生物制药产业的快速发展需求。
而膜的分离纯化技术,因其操作简便、生产效率高、纯化度高等优点,已经成为目前生物制药行业中一种重要的分离和纯化手段。
除了生物制药领域,膜的分离纯化技术也被广泛应用于饮用水处理、废水处理和化工领域等等。
在饮用水处理领域中,膜技术可以快速去除水中杂质和病原体等有害物质,使得水质达到标准,满足人们对饮水安全的需求。
在废水处理领域中,膜技术则可以将污染物与水分离,提高处理效率,减少环境污染。
在化工领域中,膜技术可以用来分离杂质、分离纯化化工物质等,提高化工产品的质量,为化工领域的可持续发展提供了重要支持。
当然,在利用膜技术进行分离纯化时,还需要采取一些特殊的措施来保证膜的分离效果和纯化效率。
例如,需要合理选用膜的种类、尺寸和组成,以达到对不同粒径尺寸的物质进行有效分离的目的。
同时,需要对膜进行充分清洗和保养,以延长膜的使用寿命和减少对膜的损害。
此外,在实际的应用过程中,还需要根据具体情况调整膜的操作参数,例如温度、压力、流量等等,以适应不同的分离领域和分离技术。
分离和纯化技术在食品与农业化学中的应用

分离和纯化技术在食品与农业化学中的应用分离和纯化技术在食品与农业化学中起到了至关重要的作用。
这些技术能够有效地提取、分离和纯化食品和农业化学中的活性成分,从而使得产品更加纯净和安全。
本文将介绍几种常用的分离和纯化技术,并探讨其在食品与农业化学中的应用。
一、薄层层析技术薄层层析技术是一种基于分离原理的色谱技术,常用于从复杂的食品和农业化学样品中分离和鉴定多种活性成分。
该技术通过将样品施于薄层吸附剂上,再经过溶剂的上升流动,使不同成分在薄层上形成不同的斑点,从而实现成分的分离和检测。
薄层层析技术在食品中的应用主要包括食品添加剂的鉴定、食品中农药残留的分析和食品中天然活性物质的提取等。
二、溶剂萃取技术溶剂萃取技术是一种将溶质从溶液中富集到溶剂中的分离技术。
该技术通常通过选择合适的溶剂和调节萃取条件,使得目标成分在溶液和溶剂中的选择性分配系数发生变化,从而实现萃取和分离。
在食品与农业化学中,溶剂萃取技术被广泛应用于提取农作物中的活性成分、分离食品中的香气物质和提纯食品中的色素等。
三、超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术是利用超临界流体(压力和温度处于临界状态)对样品进行溶解和分离。
超临界流体具有较高的扩散性和低的粘度,可以有效提取食品和农业化学中的成分。
此外,超临界流体还能够调节其密度和溶剂力,实现对目标成分的选择性分离。
这种技术在食品与农业化学中的应用例如从植物中提取天然药物、萃取食品废物中的有用成分等。
四、凝胶过滤技术凝胶过滤技术是一种基于凝胶材料的分离技术,广泛应用于食品和农业化学中的细胞分离和蛋白质纯化等领域。
该技术通过选择不同孔径和活性的凝胶材料,实现对不同大小和性质的分子的分离。
凝胶过滤技术在食品与农业化学中的应用含括蛋白质的分离和纯化、复合食品添加剂的制备等。
综上所述,分离和纯化技术在食品与农业化学中发挥着重要的作用。
这些技术通过提取、分离和纯化食品与农业化学中的活性成分,使得产品更加纯净、安全且具有更好的功能特性。
化学工程与工艺中先进分离技术在纯化过程中的应用

化学工程与工艺中先进分离技术在纯化过程中的应用摘要:本文探讨了化学工程与工艺领域中先进分离技术在纯化过程中的应用。
先进技术如膜分离、超临界流体萃取和离子交换等,为化工行业带来了显著进步。
这些技术不仅提高了产品质量和纯度,还减少了能源消耗并降低了环境污染。
然而,虽然这些技术具有高效、环保的特点,但其高成本、工艺控制和技术选择等方面仍面临挑战。
随着技术不断发展完善,先进分离技术将在化工工业中发挥越来越重要的作用,推动其可持续发展。
关键词:化学工程与工艺;先进分离技术;纯化过程;应用引言在当今化学工程与工艺领域,先进分离技术的应用日益成为重要话题。
这些技术在纯化过程中扮演着关键角色,为提高产品质量、能源效率和环境可持续性带来了新的可能性。
从传统的蒸馏、萃取到如今的膜分离、超临界流体萃取和离子交换,技术不断演变,为化工产业带来了革命性的改变。
本文将深入探讨先进分离技术的多样性、应用场景以及它们在提高纯度、减少废物排放和能源消耗方面的重要作用。
通过对这些技术的综述和案例分析,我们将探讨其在化工领域中的前景和挑战,以及对工艺流程和环境可持续性的积极影响。
一、先进分离技术的概述先进分离技术是指利用各种物理、化学或生物学原理,对混合物中的成分进行有效分离和纯化的一系列技术手段。
传统的分离技术包括蒸馏、萃取、结晶和过滤等,而先进技术则包括膜分离、超临界流体萃取、离子交换和超声波提取等。
二、先进分离技术在化工领域的应用(一)膜分离技术膜分离技术是基于半透膜的一种分离方法,能有效地将混合物分离为不同的组分。
微滤、超滤、纳滤和反渗透是常见的膜类型。
在化工生产中,膜分离技术被广泛应用于水处理、酒精精馏、药物纯化等领域。
其高效能和节能特性为工艺流程提供了重要支持。
微滤用于去除悬浮物,超滤则可分离较大分子,而纳滤和反渗透则可分离离子和溶质。
这些膜技术提供了高度可控的分离过程,减少了能源消耗和化学品使用,并降低了处理过程中产生的废物量,从而对提高产品质量和减少环境影响起到了关键作用。
化学分离技术及其在纯化中的应用

化学分离技术及其在纯化中的应用化学分离技术是指利用物质的化学性质和物理性质进行分离的技术。
它在各个领域中有着广泛的应用,特别是在纯化过程中起到了重要的作用。
本文将介绍几种常见的化学分离技术,并探讨其在纯化中的应用。
一、溶剂萃取技术溶剂萃取技术是一种通过溶剂与待分离物质之间的相互作用力来实现分离的方法。
常用的溶剂包括有机溶剂和水。
在溶剂萃取过程中,可根据待分离物质的溶解度和亲和性选择合适的溶剂,使其与原料混合并进行搅拌。
待分离物质可在溶剂中溶解或从溶液中萃取出来,达到纯化的目的。
溶剂萃取技术在矿产资源开发和农业领域中具有重要的应用。
例如,在矿产资源开发中,金属矿石中的有价金属一般含量较低,需要通过溶剂萃取技术来提取和分离。
而在农业领域,溶剂萃取技术可用于从植物中提取活性成分,如提取酚醛树脂和植物精油等。
二、离子交换技术离子交换技术是指利用离子交换剂对溶液中的离子进行选择性吸附和释放的技术。
常用的离子交换剂有阳离子交换剂和阴离子交换剂。
在离子交换过程中,溶液中的离子与离子交换剂表面的功能基团发生反应,通过控制溶液的pH值和温度来实现各种离子的分离。
离子交换技术在水处理、制药和食品工业等领域中被广泛应用。
例如,在水处理中,离子交换技术可用于去除水中的重金属离子和有机物,提高水质。
在制药和食品工业中,离子交换技术可用于分离和纯化药品和食品中的成分,如提取纯度高的氨基酸和脂肪酸等。
三、凝胶层析技术凝胶层析技术是一种通过颗粒状凝胶的孔隙来实现分离的方法。
凝胶层析根据分离粒子的大小、电荷和亲和性等特性来选择合适的凝胶材料和溶液体系,使待分离物质在凝胶层析柱中按照一定的速度和路径进行分离。
凝胶层析技术在生物制药和生物化学领域中具有广泛的应用。
例如,在生物制药中,凝胶层析技术可用于分离和纯化蛋白质和酶等生物大分子。
在生物化学领域中,凝胶层析技术可用于DNA和RNA的分离和纯化,有助于研究和应用基因工程技术。
综上所述,化学分离技术在纯化过程中发挥着重要的作用。
蛋白质分离纯化技术的研究方法和应用

蛋白质分离纯化技术的研究方法和应用简介蛋白质是生命体中最基本和最复杂的分子之一,对于人体健康、生物医学、食品工业等领域具有重要的应用价值。
而蛋白质的分离纯化技术是研究蛋白质的一个重要手段。
本文将从蛋白质的特性入手,阐述蛋白质分离纯化技术的研究方法和应用,内容涵盖蛋白质提取、分子量筛选、色谱纯化、电泳等方面。
蛋白质的特性蛋白质是由氨基酸单元连接而成的高分子化合物,在酸碱、温度、离子强度等环境条件的变化下,具有不同的结构和性质。
同时,生命体内的各种蛋白质,其生理功能也具有差异,这使得蛋白质的分离纯化工作变得十分复杂。
因此,对于研究蛋白质,分离纯化技术显得尤其重要。
蛋白质的提取蛋白质提取是蛋白质分离纯化的第一步,它的质量和效率直接影响接下来的工作。
蛋白质提取一般以细胞破碎为基础,不同的提取方法适用于不同类型的样品。
例如,对于细菌、真菌和动植物样品,均可采用超声破碎或高压破碎法提取蛋白质。
对于一些难以破碎的样品如鸟类和昆虫组织,亦可采用苯酚氯仿法或凝胶过滤法提取蛋白质。
在提取蛋白质的过程中,为了防止蛋白质的变性和降解,常常需要添加适当的缓冲液、螯合剂和抗氧化剂等。
蛋白质的分子量筛选蛋白质分子量主要取决于其氨基酸序列和糖基化情况。
因此,分子量筛选是蛋白质分离纯化的一个重要环节。
在分子量筛选过程中,通常采用SDS-PAGE(聚丙烯酰胺凝胶电泳)和Western blot(免疫印迹)等技术,以区分和定量不同分子量的蛋白质。
此外,还可以采用质谱技术对蛋白质进行鉴定,如MALDI-TOF(基质辅助激光脱附电离质谱)和ESI-MS(电喷雾质谱)等。
蛋白质的色谱纯化色谱纯化是蛋白质分离纯化的关键步骤之一。
目前,色谱纯化技术已经发展出多种方法,包括离子交换色谱、分子筛分离、亲和层析、凝胶过滤层析以及逆相色谱等。
其中,离子交换色谱和逆相色谱较为普遍。
离子交换色谱主要利用蛋白质与载体表面反离子的电荷相互作用,使之与离子交换剂之间发生相互作用而分离,这种方法适用于具有酸碱性质的蛋白质;而逆相色谱则是利用不同极性的蛋白质在非极性流动相中发生不同交互作用从而分离纯化的,较适合于亲水性的蛋白质。
蛋白质分离和纯化技术的研究和应用

蛋白质分离和纯化技术的研究和应用蛋白质是生物体内最基本的分子,其担负着细胞结构与功能、物质转运、信号传递等重要生理功能。
由于生物样品中蛋白质种类众多、含量差异较大,为了深入揭示蛋白质的生物学功能和结构特性,必须对蛋白质进行精确分离和纯化。
本文将介绍蛋白质分离和纯化技术的研究和应用。
一、蛋白质分离技术蛋白质分离是指将复杂的蛋白质混合物进行分离,得到不同种类的纯化蛋白质的过程。
在蛋白质分离的基础上,再进行进一步纯化,能够更好地揭示蛋白质的生物学特性。
(一)凝胶电泳凝胶电泳是当前最常用的蛋白质分离技术之一。
它基于蛋白质的电荷、大小、形状和亲疏水性等性质,利用电场将蛋白质分子沿着凝胶移动,实现分子大小的分离。
凝胶电泳具有分离效果好、操作简单易行、样品消耗量小以及可视化等优点。
(二)液相色谱液相色谱(Liquid chromatography)是一种通过化学亲和性、分子大小、极性与非极性等属性分离物质的分离技术。
常用的液相色谱有透析液相色谱、醚基、硅烷基、反相、离子交换、凝胶过滤等类型。
其中反相色谱在蛋白质分离中尤为重要,它基于不同蛋白质在疏水性基质表面的分配系数不同,以蛋白质的亲水性为基础进行分离。
二、蛋白质纯化技术蛋白质纯化是指在获得蛋白质的基础上,通过不同的纯化技术去除其中的杂质,得到纯度高的蛋白质分子。
蛋白质的纯化技术主要分为两类:非特异性纯化和特异性纯化。
(一)非特异性纯化非特异性纯化是指利用物理化学性质对样品进行分步纯化,将目标分子与混杂物质逐步分离开来的方法。
常用的非特异性纯化技术有盐析、凝胶过滤和透析等。
其中,盐析技术是常用的一种非特异性纯化技术,它利用富集目标蛋白质对盐的结合能力高于混杂蛋白质的特性,将混杂蛋白质和目标蛋白质分离。
(二)特异性纯化特异性纯化是指通过蛋白质与配体、抗体等生物学活性团之间的特异作用进行分离纯化的方法。
常用的特异性纯化技术包括亲和层析、免疫亲和层析等。
其中,亲和层析是一种重要的特异性纯化技术,它通过识别目标蛋白质与固定于固相材料上的亲和基团之间的特异性互作来分离纯化蛋白质。
生物分离纯化技术的发展与应用

生物分离纯化技术的发展与应用随着生物技术的发展,越来越多的生物制品在工业上得到广泛应用。
然而,每种生物产品要求的纯度不同,因此对于生产过程中的分离纯化技术具有十分重要的意义。
本文将从生物分离纯化技术的发展、分离纯化技术常用的原理和方法、以及应用案例三个方面进行论述。
一、生物分离纯化技术的发展不断发展的生物技术和医药制品的广泛使用,特别是生物制品的制造,从而导致了对高效,快速,准确的提取和纯化的生物分离技术的需求越来越迫切。
历史上,生物分离方法主要是利用悬浮液沉淀和纸上层析的技术。
庆幸的是,这些方法现已过时,并被新的肽质分离技术所代替。
在此背景下,现代化的生物分离技术越来越成熟,使得可以快速,准确地纯化肽质,蛋白质和其他生物大分子。
二、常用的原理和方法1. 阳离子交换层析阳离子交换层析通常用于纯化具有酸性残基(如组氨酸,谷氨酸等)的蛋白质。
样品通常以较低盐浓度溶液的形式添加到阴离子交换树脂床上。
蛋白质分配在阴离子交换位点上,在恒定的 pH 时,阴离子交换树脂中的阳离子交换位点与样品中的阴离子结合。
通过逐步增加盐量可以释放这些蛋白质,由于蛋白质的保留率与pH 相关,因此此技术首选具有酸性残基的蛋白质。
2. 阴离子交换层析阴离子交换层析通常用于嵌入在酸性残余中的阳离子蛋白质。
通常在蛋白质和阴离子交换树脂的缓冲液中降低 pH 值,这样蛋白质带正电荷,将进入阴离子交换位点中。
通过逐步提高盐浓度,可逐步将样品从阴离子交换位点中释放,由于不同蛋白质的温度与 pH 相关,具有阳离子氨基酸的蛋白质最容易被纯化。
3. 层析层析分为许多类型,如亲和层析、凝胶过滤层析和逆向相色谱层析等。
分离由分子量,大小和生化特征导致的意外修饰而存在的特殊蛋白质。
例如将其分离物分为许多相似的分子量家族,并将纯化的样品确定为同一家族的成员。
就可以透彻了解生化修饰的破坏或缩小同一家族成员之间的联系。
三、应用案例蛋白质的精确定量和纯化是发展前沿技术产品的基础。
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分离纯化工艺的运用及发展综述作者:王亚森分离纯化工艺的运用及发展综述摘要:随着药物研究、开发和生产中常用的分离纯化技术的原理、工艺、特点和应用,为了更好的利用分离纯化技术为社会创造更高的经济价值,本文综合概述了分离纯化技术的基本原理及其应用。
关键词:分离纯化技术,应用,发展,原理,应用。
引言:分离纯化过程就是通过物理、化学或生物等手段,或将这些方法结合,将某混合物系分离纯化成两个或多个组成彼此不同的产物的过程。
通俗地讲,就是将某种或某类物质从复杂的混合物中分离出来,通过提纯技术使其以相对纯的形式存在。
实际上分离纯化只是一个相对的概念,人们不可能将一种物质百分之百地分离纯化。
例如电子行业使用的高纯硅,纯度为99.9999%,尽管已经很纯了,但是仍然含有0.0001%的杂质。
被分离纯化的混合物可以是原料、反应产物、中间体、天然产物、生物下游产物或废物料等。
如中药、生物活性物质、植物活性成分的分离纯化等,要将这些混合物分离,必须采用一定的手段。
在工业中通过适当的技术手段与装备,耗费一定的能量来实现混合物的分离过程,研究实现这一分离纯化过程的科学技术称为分离纯化技术。
通常,分离纯化过程贯穿在整个生产工艺过程中,是获得最终产品的重要手段,且分离纯化设备和分离费用在总费用中占有相当大的比重。
所以,对于药物的研究和生产,分离纯化方法的选择和优化、新型分离设备的研制开发具有极重要的意义。
分离纯化技术在工业、农业、医药、食品等生产中具有重要作用,与人们的日常生活息息相关。
例如从矿石中冶炼各种金属,从海水中提取食盐和制造淡水,工业废水的处理,中药有效成分及保健成分的提取,从发酵液中分离提取各种抗生素、食用酒精、味精等,都离不开分离纯化技术。
同时,由于采用了有效的分离技术,能够提纯和分离较纯的物质,分离技术也在不断地促进其他学科的发展。
如由于各种色谱技术、超离心技术和电泳技术的发展和应用,使生物化学等生命科学得到了迅猛的发展。
同时由于人类成功分离、破译了生物的遗传密码,促进了遗传工程的发展。
另外,随着现代工业和科学技术的发展,产品的质量要求不断提高,对分离技术的要求也越来越高,从而也促进了分离纯化技术的不断提高。
产品质量的提高,主要借助于分离纯化技术的进步和应用范围的扩大,这就促使分离纯化过程的效率和选择性都得到了明显的提高。
例如应用现代分离技术可以把人和水稻等生物的遗传物质提取出来,并且能将基因准确地定位。
……一,分离纯化技术的几种常用技术液液萃取技术、浸取分离技术、超临界流体萃取分离技术、双水相萃取技术、制备色谱分离技术、大孔吸附树脂分离技术、分子印迹技术、离子交换分离技术、分子蒸馏技术、膜分离技术、喷雾干燥和真空冷冻干燥技术等内容。
内容全面、简练,层次清晰,涵盖了化学合成药、生物药、植物药的分离纯化。
随着医学技术的发展对医用纯化水的要求也在逐步的提高。
从以前的蒸馏工艺制纯化水到现阶段的反渗透脱盐程序的应用,我们可以看见在医学技术进步的同时,医用纯化水制取工业也在飞速的发展中。
水是所有生活细胞不可缺少的成份,细胞的新陈代谢,必须有水方能进行,是细胞吸收、渗透、分泌和排泄等作用的介质。
所谓纯水主要是指水中各种导电介质(即水中各种盐类阳、阴离子)和水中所含溶解气体及挥发物质等非导电介质的含量的大小,是相对而言的。
医用纯水设备采用膜分离技术作为一种新型的流体分离单元操作技术,从上世纪五十年代末六十年代初发展以来,已经取得了令人瞩目的巨大发展,目前膜分离技术已经很成熟、可靠,并广泛应用于食品饮料、医药、环保及市政等行业中,尤其在医用纯水设备制造方面,发展更为迅速,已成为目前用于满足医疗需求制取纯净水主要处理技术和发展方向。
二,传统分离纯化技术的基本原理1.双水相萃取的原理:双水相萃取与水-有机相萃取的原理相似,都是依据物质在两相间的选择性分配,但萃取体系的性质不同。
当物质进入双水相体系后,由于表面性质、电荷作用和各种力(如憎水键、氢键和离子键等)的存在和环境因素的影响,使其在上、下相中的浓度不同.{主要:静电作用和疏水作用}2.差速离心法原理:采用逐渐增加离心速度或低速和高速交替进行离心,使沉降速度不同的颗粒在不同的分离速度及不同的离心时间下分批分离的方法,称为差速离心法。
当以一定离心力在一定的离心时间内进行离心时,在离心管底部就会得到最大和最重颗粒的沉淀,分出的上清液在加上转速下再进行离心,又得到第二部分较大、较重颗粒的“沉淀”及含小和轻颗粒“上清液”,如此,多次离心处理,即能把液体中的不同颗粒较好分开。
这时所得沉淀是不纯的,需经再悬浮和再离心(2—3次),才能得到较纯颗粒。
3.速率—区带离心原理:不同颗粒之间存在沉降系数差时,在一定离心力作用下,颗粒各自以一定速度沉降,在密度梯度不同区域上形成区带的方法。
介质梯度应预先形成,介质的最大密度要小于所有样品颗粒的密度。
4.等密度梯度离心原理:当不同颗粒存在浮力密度差时,在离心力场下,在密度梯度介质中,颗粒或向下沉降,或向上浮起,一直移动到与它们各自的密度恰好相等的位置上形成区带,从而使不同浮力密度的物质得到分离。
5.反胶束萃取原理:反胶束中极性头朝内,非极性尾朝外排列形成亲水内核,称为“水池”.如图1所示.萃取时,待萃取的原料液以水相形式与反胶束体系接触,调节各种参数,使其中要提取的物质以最大限度转入反胶束体系(前萃取),后将含该物质的前萃液与另外一个水相接触.再次调节pH、离子强度等参数分出要提取物质.6.超临界流体萃取分离过程:在超临界状态下,将超临界流体与待分离的物质接触,使其有选择性地依次把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分萃取出来。
并且超临界流体的密度和介电常数随着密闭体系压力的增加而增加, 极性增大, 利用程序升压可将不同极性的成分进行分步提取。
当然,对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的,但可以通过控制条件得到最佳比例的混合成分,然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体,被萃取物质则自动完全或基本析出,从而达到分离提纯的目的,并将萃取分离两过程合为一体,这就是超临界流体萃取分离的基本原理。
7吸附剂的吸附机理:吸附剂通过范德华力,亲酯键、偶极离子键、以及氢键等力的作用,从低浓度的溶液中吸附有机物质,这种力的作用比较弱,通过改变亲水-疏水平衡可将被吸附物质解吸下来。
根据“相似相溶原理”:非极性吸附剂适合在极性溶液中吸附非极性物质,高极性吸附剂适合从非极性溶剂中吸附极性物质,中等极性吸附剂对两种情况都有吸附力。
8.泡沫分离的基本原理:基本性质:1、水中溶解,很快形成亲水基团向水,亲油基团向空气定向单分子排列,使空气、水接触面积减少,表面张力急剧下降,多余分子在溶液内部形成分子状态的聚集体-胶束,分布在液向主体内。
2、超过表面活性剂形成胶束的最小浓度后,溶液表面张力不再降低,在相界面由于定向排列的单分子层作用,具有选择吸附作用。
显著改变溶液界面性质造成各种界面作用。
9.离子交换操作过程1、树脂的选择与处理2、装柱3、通液4、洗涤与洗脱5、树脂的再生和毒化三,新型膜分离纯化技术1 膜分离技术的简介1.1 膜分离的概念利用膜的选择性(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。
膜分离的一般示意性图见图1。
1.2 膜的简介在一种流体相间有一层薄的凝聚相物质,把流体相分隔开来成为两部分,这一薄层物质称为膜。
膜本身是均一的一相或由两相以上凝聚物构成的复合体。
被膜分开的流体相物质图1 膜分离过程示意图是液体或气体。
膜的厚度应在0.5mm以下,否则不能称其为膜。
1.3膜的分类按孔径大小:微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜按膜结构:对称性膜、不对称膜、复合膜按材料分:有机高分子(天然高分子材料膜、合成高分子材料膜)膜、无机材料膜1.3 膜分离过程的种类种类膜的功能分离驱动力透过物质被截流物质微滤多孔膜、溶液的微滤、脱微粒子压力差水、溶剂和溶解物悬浮物、细菌类、微粒子、大分子有机物超滤脱除溶液中的胶体、各类大分子压力差溶剂、离子和小分子蛋白质、各类酶、细菌、病毒、胶体、微粒子反渗透和纳滤脱除溶液中的盐类及低分子物质压力差水和溶剂无机盐、糖类、氨基酸、有机物等透析脱除溶液中的盐类及低分子物质浓度差离子、低分子物、酸、碱无机盐、糖类、氨基酸、有机物等1.4膜过滤的基础理论通透量理论:一种基于粒子悬浊液在毛细管内流动的毛细管理论。
1.4.1 浓度极化模型反渗透、超滤和微滤操作各具特点,影响透过通量的因素很多。
但这三种膜分离操作的透过通量基本上均可用浓度极化或凝胶极化模型描述。
浓度(凝胶)极化模型的要点是: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(concentration polarization)。
膜表面附近浓度升高,增大了膜两侧的渗透压差,使有效压差减小,透过通量降低。
当膜表面附近的浓度超过溶质的溶解度时,溶质会析出,形成凝胶层。
当分离含有菌体、细胞或其他固形成分的料液时,也会在膜表面形成凝胶层。
这种现象称为凝胶极化(gel po1arization)。
凝胶层的形成对透过产生附加的传质阻力,因此透过通量一般表示为)(g m L V R R P J +-=μπ∆∆JV :溶质的质量通量Δp —膜两侧的压差 Pa Δπ — 膜两侧溶液的渗透压差 PaμL — 料液的黏度 Pa ·sRm — 膜的阻力 m-1 Rg — 凝胶的阻力 m-1(1) 生物分子透过通量的浓度极化模型方程 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=p b p m V c c c c k J lnδD k = 式中:JV ——透过通量D ——溶质的扩散系数 m2/sδ——虚拟滞流底层厚度 mcm ——膜表面浓度 mol/Lcb ——主体料液浓度 mol/Lcp ——透过液浓度 mol/Lk ——传质系数 m/s(2) 菌体悬浮液在高压条件下生物大分子溶液透过通量的凝胶极化模型方程b g Vc c k J ln=JV ——透过通量cg ——凝胶层浓度cb ——透过液浓度k ——传质系数 电渗析 脱除溶液中的离子 电位差 离子 无机、有机离子渗透气化 溶液中的低分子及溶剂间的分离 压力差、浓度差 蒸汽 液体、无机盐、乙醇溶液气体分离 气体、气体与蒸汽分离 浓度差 易透过气体不易透过液体当压力很高时,溶质在膜表面形成凝胶极化层,溶质的透过阻力极大,透过液浓度即很小,可忽略不计。
1.5超滤和反渗透目的:将溶质通过一层具有选择性的薄膜,从溶液中分离出来。
分离时的推动力都是压强,由于被分离物质的分子量和直径大小差别及膜孔结构不同,其采用的压强大小不同。