分离工程中重要分离技术的进展与展望
分离工程中重要分离技术的进展与展望
摘要：简要介绍了分离工程产生和发展历史,各主要分离技术的发展现状, 研究前沿以及未来的发展方向.分离工程过去在化学工程以及相近产业的发展中起了重要作用,也将在现在和未来推动现代化工和相关工业的发展,并在高新技术领域的发展中大显身手.评述 10余年来在分离科学与工程领域的进展，这些领域包括：萃取分离(反胶团萃取，双水相萃取，液膜萃取，，超临界萃取，凝胶萃取，胶团萃取)。吸附蒸馏，膜分离，反应强化分离等方面的研究简况。
关键词：分离技术，新进展，展望
引言：化工分离技术是一个面对经济建设,广泛应用于多种工业的技术基础学科,是过程工程的核心技术之一。化工、石化，冶金、医药等所谓“过程工业”一般均包括三大工序,即原料准备、反应与分离。分离即负担反应后未反应物料与产物的分离,也包括目标产物与副产物间的分离、排放到环境中的废气、水、固体物料与有用产物的分离,以及原料中杂质的分离等等。随着高新技术的发展,成千上万种新的化合物被发现、设计和合成,尤其是产物的多样化及深度加工,环境保护的严格标准的实施,都对化工分离技术提出了新的任务和更高要求。例如,大部分生物技术产品以低浓度存在于水溶液中,需要发展在低温条件下的高效分离并富集的方法。随着关系到国计民生和战略储备的矿产资源的枯竭,处理贫矿，复杂矿和回收利用二次资源将成为必然趋势,从而对分离技术的要求越来越高。此外,包括我国在内的世界各国对环境保护日益重视,对废气，废水，废渣的排放制定出越来
越严格的标准。国外报道,过程工业总投资的50%~90%用于分离设备,操作费用60%以上用于分离工序。因此国内外均对分离科学与工程的发展十分重视。随着化学工程科学的发展,不仅其共性应用基础研究扩展为过程工程,而且将研究目标提升为产品工程。分离技术的研究是过程工程的关键性和前沿性的项目之一。把握分离过程的基本规律,吸取和发展化工学科交叉的特点,拓宽分离技术的辐射领域,是分离科学与技术发展的根本所在。近年来,国外对分离科学、分离工艺和分离工程的研究十分活跃,除一般的化工、化学杂志不断介绍分离方面的研究成果外,国际性的分离专业杂志不下十余种。每年还举办大量的各种分离技术的国际会议。因此,对关系到我国“过程工业”如化学工业、石油化工、环境工程、生物化工等国家支柱产业21世纪初在国际上竞争力和综合实力的若干分离技术中带有共性、基础性的课题进行深层次的研究,在逐步进行传统分离技术与设备的根本性的改造的同时,研究和开创具有高效性、针对性和无害化的新型的分离技术,完善分离技术的工程开发,形成知识产权,科学地发展新的分离过程、分离方法、分离体系及分离设备,促进我国高新技术产业的可持续发展,提高我国工业整体水平,实现整个“过程工业”的现代化,是亟待解决的带有战略性的研究任务。十年来,我国以萃取分离、精馏分离与膜分离等为代表的分离科学与技术的研究取得了较大的成就,扩大了国际上的影响,形成的科技成果己在国民经济的诸多领域中得到广泛应用,取得了十分显著的经济效益和社会效益。本文重点就这些方面的新进展进行评价和介绍。
1 分离技术的诞生与发展
最早的分离技术可以追朔到中国夏,商朝的酿酒业中的蒸酒技术;古人制糖和盐掌握了蒸发浓缩和结晶技术;用蒸馏方法从煤焦油中提取油品.十八世纪英国工业革命,使化学工业这个巨人真正诞生和发展起来,随之分离工程也诞生并发展起来.1901年英国学者戴维斯在其著作《化学工程手册》中首先确定了分离操作的概念,1923年美国学者刘易斯和麦克亚当斯合著出版了《化工原理》,从而确立了分离工程理论。
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1. 1 精馏
精馏用于分离液体混合物广泛应用于炼油,化工,轻工食品以及空气分离等,是最重要的分离方法之一.二十世纪的石油化工技术使精馏技术得以大大提高.生产能力大,分离效率高,能耗低,流动阻力小的新型精馏塔不断涌现,常规精馏技术几乎完美,分离复杂物系的特殊精馏,如恒沸精馏,萃取精馏,加盐精馏,分子精馏陆续问世并不断完善.
1. 2 吸收
吸收用于分离气体混合物,目的有直接制取产品如用水吸收HCL制取盐酸;或对原料气实行净化,如焦炉气中苯的脱出;或环保的要求,如烟道气脱硫等.到现在,其技术成熟度与工业应用度也几乎完美. 1. 3 结晶
与精馏和吸收一样,结晶也是一古老传统的分离技术,它多在蒸发下
游,最终获得固体产品.其技术在二十世纪50年代取得重大进展,最著名的是采用深冷结晶法从混合二甲苯中分离出对位二甲苯,但设备庞大复杂,而且能耗很高,工业应用受阻.至20世纪80年代,多级分步结晶技术逐步工业化,使结晶技术取得突破性进展,多级分步结晶最大的优点是能耗低.据统计至少有1500中产品采用了这一技术进行提纯精制.
1. 4 干燥
干燥也是一古老传统的分离方法,其应用最广也是能耗最多的分离操作之一,用来脱出水分或湿分以获得固体产品,可以说几乎没有那个行业完全与干燥无关.在过去20～30年间,干燥领域的主要技术进步如下；
( 1 ) 流态化干燥.诞生于1921年,目前应用最广,技术最成熟的设备是卧式振动流化床.
( 2 ) 喷雾干燥.其独特的优势为可以直接由溶液或悬浮液制成粉状或粒状产品.
( 3 ) 间接加热干燥( 也称接触干燥) .这种干燥方式的特点是热气体不直接接触物料,而是通过器壁或管壁加热,如可以用废气作为加热介质而又不会污染产品.
( 4 ) 真空干燥与真空冷冻干燥.真空可以降低干燥温度,因此这种干燥方式对于热敏性物料的优势几乎不可替代,已成为近20年来发展最快的干燥技术之一.真空冷冻干燥是集冷冻和干燥为一体,20
世纪70年代开发研究,其产品质量均优于普通真空干燥,但成本高,
现仅用于高附加值产品, 如人参等.
1. 5 超临界萃取
提到分离技术,不得不提超临界萃取技术.20世纪70～80年代的全球性能源危机,是超临界萃取技术的催生剂和催化剂,世界各国对超临界流体的溶解能力和相平衡特性进行了大量的研究,我国也不例外. 目前,这一技术已工业化应用于天然物分离.已经工业化的有萃取脂溶性高沸点热敏物质.将超临界萃取技术用于精馏;超临界溶液快速膨胀(RESS);超临界流体脱溶(SAS);超临界逆向结晶(SRC);超临界干燥(SD);超临界流体色谱;超临界流体重结晶提纯以及制备微细颗粒材料.
1. 6 膜分离
同超临界萃取技术一样,提起分离技术,不得不提膜分离技术.其诞生和发展是近五十年的事.上个世纪50～60年代,人们已经开始意识到能源的潜在危机,传统高能耗的分离技术面临巨大威胁,不得不寻求新的节能分离方法.于是,50年代为膜科学及技术的基础研究阶段，60～70年代为发展并实现工业化阶段,80年代至今为技术深化完善,扩大应用,并研发高难度新型膜分离技术阶段.膜分离技术发展到今天可分为:微滤;超滤;反渗透;电渗析;气体扩散;渗透蒸发;液膜分离等.膜分离过程一般无需相变化,因此对热敏性,相对挥发度小或存在共沸点的混合物具有独特的优势,同时还节省能耗,工业上有用膜分离来取代或部分取代精馏的情况.目前, 气体混合物的分离工业应用较为成熟的有,如美国Monsanto公司开发的气体膜分离器用于分离
H 2 和CO2;液体混合物分离方面,较成功的应用有反渗透用于海水淡化和医药及微电子工业无菌水的制造; 超滤用于酶和蛋白质生产中大分子产品的分离提纯,食品工业中乳制品,果汁,酒的浓缩,超滤还应用于环保中废水处理,如汽车制造业中电泳涂料清洗用水的处理, 纸厂纸浆废水处理等.
近年来,无机膜应用于微滤和超滤取得了重大进展,它解决了聚合物膜的化学稳定性和热稳定性差的问题,而且选择性也大大提高了.此外,反应—分离耦合技术也是近年发展起来的新兴技术,它是利用反应促进分离或利用分离促进反应.该技术因可以提高反应的转化率,简化工艺过程,节省投资及操作费用而倍受重视.目前已工业化的有反应精馏,所发生的脂化反应在精馏塔中进行,及时分离反应生成的水和脂,是反应持续向脂化方向进行,如醋酸丁脂的生产.又如生化反应中,利用萃取发酵生产乳酸,乙醇,丙酮丁醇,可以提高转化率,使发酵罐的生产能力大大提高.其它的一些传统分离技术,如溶剂萃取,气固吸附,离子交换等, 技术成熟度与工业应用度也相当成熟.
2 新世纪的分离工程与其未来
新世纪全人类所面临的四大问题: 环保, 能源, 粮食与健康医疗, 每个都与化学工程及分离工程相
关. 现已普遍使用的分离技术, 如萃取, 吸附, 离子交换, 膜分离仍大有用武之地. 以下就具体谈谈分离工
程的研究前沿及预测未来发展方向.
2. 1 各传统分离技术方面
精馏,吸收,结晶,溶剂萃取,过滤,干燥等,将向进一步完善方向发展,开发高效节能设备,提高自动化程度,拓宽适用范围等.如精馏,应研究改善大直径填料精馏塔的气液均布问题,反应精馏的进一步开发.结晶方面,将重点开发沉淀技术,将传统的沉淀技术与界面现象结合,前沿课题如在纳米级均匀颗粒或薄膜制备中采用的均匀沉淀技术;生产有色金属超细材料的反萃沉淀技术;具有快速,节能,专一特点,在湿法冶金和生物分离方面有广阔前景的乳化液膜沉淀技术; 将喷雾干燥与沉淀结合的喷雾沉淀技术等.吸附方面,模拟移动床不仅在化工而且在制糖以及医疗中具有独特作用;变压吸附在冶金,材料,医疗,环保以及食品保鲜方面前景广阔;层析应用于纯化度要求高的分离过程;如生物活体的提取,天然动植物中有效成分的提取;扩张床将固液分离,吸附分离和浓缩集成,简化了工艺,提高了产品的回收率,将成为生化分离的关键技术，现已用于基因工程人工血清蛋白的制取.干燥方面,干燥理论及过程模型化的研究始终落后于干燥设备及其工业应用,因此这方面的研究尤其是干燥过程中的传热问题是其前沿课题,如出结果将是十分诱人的.干燥过程的节能也始终是具有重大意义的课题,此外,食品和生物物料干燥技术;可大幅度提高纸和织物干燥强度的冲击穿透干燥技术;可使干燥过程在瞬间完成的对撞流干燥技术;真空冷冻干燥技术;各种特殊干燥技术,如超临界干燥技术等,都将是干燥技术的研究发展方向.
2. 2 超临界流体技术
超临界流体因其具有独特的物理化学性质, 如具有液体良好的溶解
能力和气体良好的扩散性,以及密度,粘度,介电常数,扩散性能随温度和压力的微小变化而发生显著变化的特性,使其在分离工程中起着独到的作用.超临界流体反应;以及前面所提到的超临界溶液快速膨胀,超临界流体脱溶,超临界逆向结晶,超临界流体干燥等均为研究前沿.特别是对过程起着支配作用的重要理论研究超临界结晶机理,干燥机理等的研究将对这些技术的应用起着至关重要的作用.
2. 3 膜分离技术
有人断言,21世纪是“膜”的世纪,这有一定道理,可见膜分离技术在未来科学技术中举足轻重的作用.在离子交换膜方面,改进电解槽结构,致力于提高全氟离子交换膜的质量以及开发其在非电解HCL方面的应用是研发方向.微滤,超滤和反渗透方面,微滤主要用于分离水溶液中的物质,除去尺寸为500Lm～50Lm的微粒,一般其膜是一次性使用的,因此降低膜成本和拓宽应用范围将是研发方向;超滤也主要是从水溶液中除去12~～500~的大分子及高分子化合物,胶体,病毒等, 根据市场需要,增加品种,提高膜的性能将是其研究方向;反渗透能够除去水溶液3~～12~的溶质,可除去除H+和OH-以外的无机离子。分离技术的发展与展望和低分子有机物,现主要用于脱盐,研究发展方向将是提高通量和脱盐率,膜的耐热及耐氧化性,组件大型化,降低膜成本,拓宽应用领域等.气体分离领域,氢气分离中变压吸附和深冷分离法具有明显优势, 空气富氧化方面,正在积极开发燃烧用膜式空气富氧化系统.渗透蒸发已成功用于制取无水乙醇.开发低能耗,工艺简单的方法从发酵液中提取乙醇是一重要课题,正在研究的乙醇选择性
透过膜可由含乙醇4%—8%的发酵液中制成80%的乙醇,使制备无水乙醇的能耗降为常规精馏法的25%,一旦成功,传统精馏法生产乙醇将受到挑战,但膜是否能循环使用是个问题( 抗污染性) .反应与渗透蒸发耦合,利用渗透蒸发使生成物不断排除,促进可逆反应的进行,如脂化反应,这一课题前景光明。液体膜, 至今几乎无大规模工业应用, 主要是由于液膜寿命短的问题一直没有解决,因此长寿命液膜的研究是诱人的课题.其余具有开发研究价值的膜分离技术还有膜反应器;酶膜反应器; 具有催化活性的络合金属高分子膜;离子传导膜;膜在医疗上的应用,如人工肾;反应—膜分离耦合等.即使膜技术进步是如此突飞猛进,膜工业可以说是朝阳工业,可是在教育领域却无法跟上形势,在发达国家,仍有不少大学没有开设膜科学与技术课程, 因此荷兰学者 H·S trathmann认为,严重问题存在于教育领域
2. 4 分离工程与生物工程
作为高科技的核心之一,现代生物技术将改变医学,农业,食品, 能源,化学,环境保护甚至信息领域的传统面貌,将带来巨大的变革.分离技术在生物工程中的作用是不可替代的.生物分离分为培养液和发酵液的预处理及固—液分离;产物提取;产物纯化和精制;产品加工等.已成功应用的分离技术有离心分离,超滤膜分离;适合于生物特点的分离技术还有离子交换层析, 电泳,双水相萃取,反胶束萃取;另外,以高效及大规模为目标开发的生物分离技术有亲和膜分离,亲和超滤,扩张床技术,高效层析技术等
2. 5 分离工程与环境保护
环境保护现已成为世界各国及全人类关注的问题,对环境监视的度和对环境保护的投入在不断提高,分离工程也将在其中扮演重要角色.传统分离技术应用于保的有吸收用于工业废气脱硫，沉淀用于除去废渣,吸附分离有害气体,过滤废液或废渣,蒸发回收用物质,离子交换用于回收贵重金属及处理放射性废水,萃取用于脱除废水中的酚及其它有害杂质,液膜分离用于废水中重金属离子的富集等.进一步开发将集中在对排放废物的中和利用上,如纸厂废碱收的中和利用,废电池的回收及中和利用等
3 结束语
21世纪是生物科学技术的时代,是信息时代,是全人类为生存,为健康,为保卫人类共同的家园—地球而奋斗的时代.相信分离工程将会在新世纪的科学技术进步起更大作用,取得更辉煌的成就.
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动态膜分离技术研究进展
文章编号:1007-8924(2007)04-0091-05专题综述 动态膜分离技术研究进展 李晓波,胡保安,顾 平 (天津大学环境科学与工程学院,天津300072) 摘 要:介绍动态膜分离技术的概念,着重讨论影响动态膜分离性能的相关因素以及动态膜 在污水处理中的应用效果,指出动态膜技术具有良好的应用前景,但目前仍处于试验阶段,尚需深入研究. 关键词:动态膜;污水处理;研究进展中图分类号:TQ028.8 文献标识码:A 膜分离技术是当今水处理领域研究的热点,国内外均做了大量的研究工作[1-5],然而,膜污染及膜组件昂贵的价格是阻碍膜技术广泛应用的主要原因.动态膜分离技术采用大孔径材料制作膜组件,降低了膜组件的造价;同时,已有研究表明,动态膜的渗透性能更佳、抗污染能力显著提高[6-8].因此,动态膜作为一项新型的特殊膜分离技术正越来越多地受到国内外水处理技术研究者的关注[9-13]. 1 动态膜分离技术 动态膜作为一种分离技术,包含动态膜的载体 及动态膜分离层本身.动态膜的载体指用来承载动态膜的大孔径材料,一般价格低廉、易得,常见的有不锈钢丝网、普通筛网、工业滤布、筛绢等多孔材料和一些高分子材料,如烧结聚氯乙烯管等.动态膜分离层是动态膜分离技术的主体,指依附于动态膜载体之上、执行分离功能的滤饼层或污泥层.它是通过错流过滤或死端过滤的方式将某种固体或胶体微粒沉淀在载体表面上形成的.用于形成动态膜的粒子种类较多,有粘土类矿物、粉状活性炭(PAC )、ZrO 2、MnO 2、聚乙烯醇(PVA )等,也可用被处理的废液中的某种物质作为成膜物质沉淀在载体上形成动态膜,如自生生物动态膜的成膜物质为污水中的活性污泥.目前国内外关于动态膜分离技术的研究主要 集中在影响动态膜分离性能的因素及操作参数的优化方面. 2 影响动态膜分离性能的因素 2.1 pH 的影响 p H 对ZrO 2动态膜和MnO 2动态膜的影响较为 明显,这是由于MnO 2动态膜和大多数ZrO 2动态膜都是通过化学反应来生成膜粒子的. ZrO 2粒子的形成有两种方法:一种是提高含Zr 4+溶液,如无水ZrCl 4的水溶液的p H 来形成[14], 另一种是将ZrOCl 2加入到硫酸溶液中而形成[15].Zr 的水合氧化物在不同p H 下的特性不同,其粒子大小也不同.p H 较低时所生成的粒子粒径较小,随着p H 升高,粒径也逐渐升高.由于小颗粒需要更长的时间堵塞载体的孔隙,所以形成动态膜所需的时间也更长.Altman 等[16]的研究表明,动态膜的形成时间从p H 为3.5时的120min 减少到p H 为6时的45min ;Rumyantsev 等[16]的研究结果则分别是100min 和小于45min.蛋白质的截留率与p H 的关系不是很明显,p H 为3.5、5和6时形成的动态膜的截留率大于p H 为4时的动态膜. MnO 2是KMnO 4的还原产物,其反应式为4KMnO 4+6HCOONa =4MnO 2↓+2K 2CO 3+ 3Na 2CO 3+3H 2O +CO 2↑ 收稿日期:2005-09-06;修改稿收到日期:2006-01-17 作者简介:李晓波(1970-),男,河南省人,博士生,主要从事水污染治理技术的研究. 第27卷 第4期膜 科 学 与 技 术 Vol.27 No.4 2007年8月MEMBRAN E SCIENCE AND TECHNOLO GY Aug.2007
最新分离工程试题库
@9化学工程与工艺教学改革系列参考书
分离工程试题库 叶庆国钟立梅主编
化工学院化学工程教研室
化学工程与工艺专业所在的化学工程与技术一级学科属于山东省“重中之重”学科，一直处于山东省领先地位，而分离工程是该专业二门重要的必修专业课程之一。该课程利用物理化学、化工原理、化工热力学、传递过程原理等基础基础知识中有关相平衡热力学、动力学、分子及共聚集状态的微观机理，传热、传质和动量传递理论来研究化工生产实际中复杂物系分离和提纯技术。传统的教学方法的突出的弊端就是手工计算工程量大，而且结果不准确。同时由于现代化化学工业日趋集成化、自动化、连续化，学生能学到的东西越来越少。所以，传统的教学模式不能满足现代化工业生产对高水平工业工程师的需求，开展分离工程课程教学方法与教学手段课题的研究与实践，对我们的学生能否承担起现代化学工业的重任，与该课程的教学质量关系重大，因此对该门课程进行教学改革具有深远意义。 分离工程课程的改革主要包括多媒体辅助教学课件的开发、分离工程例题与习题集、分离工程试题库的编写等工作。目前全国各高校化学工程与工艺专业使用的教材一般均为由化学工程与工艺专业委员会组织编写的化工分离过程（陈洪钫主编，化学工业出版社），其他类似的教材已出版了十余部。这些教材有些还未配习题，即便有习题，也无参考答案，而至今没有一本与该课程相关的试题库的出版，因此编写这样一本学习参考书，既能发挥我校优势，又符合形势需要，填补参考书空白，具有良好的应用前景。 分离工程试题库与课程内容紧密结合，贯穿目前已出版的相关教材，包括填空、选择、名词解释、问答和计算题多种题型，有解题过程和答案，为学生的课堂以及课后学习提供有力指导。 编者 2006年3月
《生物分离工程》复习内容提要
2009级《生物分离工程》复习内容提要 第一章绪论：重点节：第二节、第三节 1、生物分离工程的一般流程Page4 2、生物分离纯化工艺过程的选择依据Page5 3、生物分离过程的特点Page6 第二章发酵液的预处理：重点节：第一节 1、发酵液的一般特性Page9 2、发酵液预处理的要求Page10-11 3、发酵液预处理的方法Page11-16 4、凝集&絮凝Page11-12 5、转筒真空过滤机的结构和工作原理Page27-28 第三章细胞分离技术：重点节：第二节
1、差速离心&密度梯度离心Page31 2、比较不同细胞破碎方法（机械法、化学法、物理法和酶溶法）的原理和优缺点Page34-39 3、比较珠磨法、高压匀浆法和超声波细胞破碎法的优缺点Page34-36 4、细胞破碎的方法主要有哪些？选择破碎方法时应考虑哪些因素？（自己总结） 5、蛋白质复性及其主要复性方法（稀释与透析、色谱、反胶束）Page41-45 第四章沉淀技术：重点节：第三节 1、盐析的原理Page51 2、K s和β分级盐析法Page52 3、什么是饱和度？盐析沉淀操作曲线的制作实验步骤Page54 4、盐析操作计算Page53-54 5、主要的沉淀方法（盐析、有机溶剂、等电点、变性沉淀等）及其优缺点比较Page27-28
第五章萃取技术：重点节：第二节（二）、第三节（二、三）、第四节（一、二、四）、第六节（一、二）、第八节（一、二、三、四） 1、萃取分配系数、相比、萃取分离系数Page65 2、单级萃取、多级逆流萃取、多级错流萃取理论收率和萃余率的计算Page67-70 3、物理萃取&化学萃取Page72-73 4、水相条件如何影响有机溶剂萃取过程Page73-74 5、有机溶剂萃取剂的选择原则Page74 6、解释双水相相图Page81 7、常用的双水相系统有哪些？Page80-81 8、什么是道南电位Page82，试述道南平衡理论在双水相萃取、纳滤膜分离机制和离子交换 树脂分离机制解释中的应用。（自己总结） 9、影响双水相分配系数的主要因素有哪些？Page83-84
新型膜分离技术研究进展
新型膜分离技术研究进展 摘要:膜分离技术是一项新兴的高效、快速、节能的新型分离技术。作为一种新型分离技术，在多种领域得到了广泛的应用。综述了反渗透、电渗析、纳滤、微滤、超滤、气体分离、渗透汽化和膜反应器等各种膜分离技术的分离原理、特点，在工业中的应用以及目前存在的问题。最后展望了膜技术的应用前景。 关键词：膜分离；原理；应用；进展 膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。与传统分离方法(蒸发、萃取或离子交换等)相比，它是在常温下操作，没有相变，最适宜对热敏性物质和生物活性物质的分离与浓缩，具有高效、节能，工艺过程简单，投资少，污染小等优点，因而在化工、轻工、电子、医药、纺织、生物工程、环境治理、冶金等方面具有广泛的应用前景。 1膜分离技术的分离原理和特点 1.1纳滤 纳滤膜具有纳米级孔径，截留相对分子质量为200-1000，能使溶剂、有机小分子和无机盐通过。纳滤膜的分离机理模型目前的看法主要是空间位阻-孔道模型。与超滤膜相比，纳滤膜有一定的荷电容量;与反渗膜相比，纳滤膜又不是完全无孔的。纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种膜分离技术，是国内外研究的热点。余跃等[1]废水进行了去除COD和脱色的研究。结果表明，纳滤技术可有效地去除印染废水中的色度和COD。 1.2超滤 超滤的截留相对分子质量在1000-100000之间。超滤过程的分离机理一般认为是压力驱动的筛孔分离过程，是膜表面上的机械截留(筛分)、在膜孔中的停留(阻塞)、在膜表面及膜孔内的吸附三种形式。徐超等[2]在中试中采用浸没式超滤膜代替传统砂滤工艺处理浊度较低的滦河水，取得较好的处理效果，设备费用降低了。 1.3微滤 微滤是发展最早、制备技术最成熟的膜形式之一，孔径在0.05-10μm之间，可以将细菌、微粒、亚微粒、胶团等不溶物除去，滤液纯净，国际上通称为绝对过滤。微滤分离的实质是利用膜的“筛分”作用来进行的。即:比膜孔大的颗粒的机械截留、颗粒间相互作用及颗粒与膜表面的吸附、颗粒间的桥架作用这三种方式来实现的。 1.4反渗透 反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。学界对于反渗透分离机理的解释主要流行以下理论:溶解一扩散模型、优先吸附一毛细孔流理论、氢键理论。 自从上个世纪90年代邓宇发明了非加压吸附渗透海水淡化法以来，反渗透用于海水淡化的研究得到了极大发展[3]。在重金属废水处理领域，美国芝加哥API工艺公司采用B一9芳香族聚酞胺中空纤维膜组件处理镀镍漂洗水，废水中Niz+的分离率为92%[4]。 1.5电驱动膜
分离分析论文资料
膜分离技术与分子蒸馏技术 摘要：分离分析技术在生产和生活中有着广泛的用途，选择合适的分离分析方法关乎着实验与生产的成败，根据物质的性质不同所采用的的分离技术也有所差别，本文主要对膜分离技术和分子蒸馏技术的原理特点及在医药方面的应用做了简单的介绍。 关键词：膜分离技术分子蒸馏技术原理特点应用 前言 膜分离技术是一项新兴的高效分离技术,已经被国际公认为20世纪末到21世纪中期最有发展前途的一项重大高新生产技术,成为世界各国研究的热点,目前已被广泛应用医药、食品、化工、环保等各个领域；分子蒸馏技术是一种特殊的液液分离技术，它产生于20世纪20年代，是伴随着人们对真空状态下气体运动理论的深入研究以及真空蒸馏技术的不断发展而逐渐兴起的一种新的分离技术。目前，分子蒸馏技术已成为分离技术中的一个重要分支。 1 膜分离技术 1.1膜分离技术的原理及特点 膜分离是利用具有一定选择透过特性的过虑介质,以外界能量或化学位差为推动力,对多组分混合物进行物理的分离、纯化和富集的过程。膜分离法有许多的种类，虽然各种膜分离过程具有不同的原理和特征,即使用的膜不同,推动力、截流组分不同,适用的对象和要求也不同,但其共同点为过程简单、经济、节能、高效,无两次污染。大多数膜分离过程中物质不发生相变,分离系数较大,操作温度可为常温,可直接放大,可专一配膜等。相对与传统工艺,膜分离具有以下优点:艺简化,一次性投资少,方便维护、操作简便,运行费用低,节省资源;运行无相变,不破坏产品结构,分离效率高,提高产品的收率和质量;不需用溶剂或溶剂用量大大减少,因而废水处理也变得更加容易[1]。 1.2 膜分离技术的种类 目前,国内外在制药和医疗上常用的膜分离技术主要有微滤、超滤、纳滤、
新型膜分离技术的研究进展
收稿日期：2011－04－18 作者简介：陈默（1986—），硕士研究生，从事含能化合物的合成研究；王建龙，教授，博士生导师，通讯联系人，主要从事含能化合物合成及炸药中间体的制备、 应用及开发。新型膜分离技术的研究进展 陈 默，曹端林，李永祥，王建龙 （中北大学化工与环境学院，山西太原030051） 摘要：膜分离技术是一项新兴的高效、快速、节能的新型分离技术。作为一种新型分离技术，在多种领域得到了广泛的应用。综述了反渗透、 电渗析、纳滤、微滤、超滤、气体分离、渗透汽化和膜反应器等各种膜分离技术的分离原理、特点，在工业中的应用以及目前存在的问题。最后展望了膜技术的应用前景。关键词：膜分离；原理；应用；进展中图分类号：TQ028．8 文献标识码：A 文章编号：1008－021X （2011）05－0031－03 Research Progress of Membrane Technology CHEN Mo ，CAO Duan －lin ，LI Yong －xiang ，WANG Jian －long （College of Chemical Engineering and Environment ，North University of China ，Taiyuan 030051，China ）Abstract ：The membrane extraction technique is a new type extraction technique with high efficiency ，high speed and saving energy．Membrane separation technology is applied widely as a new kind of separation technology．The separation mechanism and characteristics of different kinds of membrane technologies were introduced ，including electrodialysis ，reverse osmosis ，nanofiltration ，ultrafiltration ，microfiltration ，gas separation ，pervaporation ，membrane reactor．Further more ，the application and current problems of different membrane technologies were extensively summarized．Finally ，application prospect of membrane separation technology was presented．Key words ：membrane separation ；principle ；application ；progress 膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子 薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。与传统分离方法（蒸发、萃取或离子交换等）相比，它是在常温下操作，没有相变，最适宜对热敏性物质和生物活性物质的分离与浓缩，具有高效、节能，工艺过程简单，投资少，污染小等优点，因而在化工、轻工、电子、医药、纺织、生物工程、环境治理、冶金等方面具有广泛的应用前景。1膜分离技术的分离原理和特点1．1 纳滤 纳滤膜具有纳米级孔径，截留相对分子质量为200 1000，能使溶剂、有机小分子和无机盐通过。纳滤膜的分离机理模型目前的看法主要是空间位阻－孔道模型。与超滤膜相比，纳滤膜有一定的荷电容量；与反渗膜相比，纳滤膜又不是完全无孔的。纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种膜分离技 术， 是国内外研究的热点。余跃等［1］ 对纳滤技术处理印染废水进行了去除COD 和脱色的研究。结果 表明， 纳滤技术可有效地去除印染废水中的色度和COD 。Salzgitter Flachstahl 电镀厂采用膜技术处理 镀锌废水， 回收其中的Zn 2+ 和H 2SO 4，其结果达到了设计要求［2］。常江等［3］ 在完成用新型纳滤膜处 理模拟含Ni 2+ 废水实验室研究的基础上，进行了电 镀镍漂洗废水的纳滤膜处理及镍和水回收利用的工业试验，为大规模工业应用提供了参考数据。杨青等［4］ 研究报道将DK 型与NF90型纳滤膜组合可适用于治理高浓度、高盐分的吡啉农药废水污染。1．2 超滤 超滤的截留相对分子质量在1000 100000之间。超滤过程的分离机理一般认为是压力驱动的筛孔分离过程，是膜表面上的机械截留（筛分）、在膜孔中的停留（阻塞）、在膜表面及膜孔内的吸附三种形式。 徐超等 ［5］ 在中试中采用浸没式超滤膜代替传 统砂滤工艺处理浊度较低的滦河水，取得较好的处理效果， 设备费用降低了。罗涛等［6］ 采用混凝沉淀－超滤工艺对微污染原水进行试验，结果表明，组合
分离工程的新进展
分离工程的新进展 化工研10-9 Z1003144 王顺顺 摘要：简要介绍分离工程的最新进展。各主要分离技术的发展现状。分离工程在理论研究、实验室研究及过程强化技术。分离技术也将在现在和未来推动现代化工和相关工业的发展，并在高新技术领域的发展中大显身手。 关键词：分离技术；研究；发展 1引言 20世纪前期，在总结化工生产实践经验的基础上，形成了化工分离单元操作的概念；20世纪中期，分离工程理论得以充实和完备；20世纪后期，分离技术不断深化与拓宽。 2各传统分离技术方面 2.1 精馏 精馏用于分离液体混合物广泛应用于炼油，化工，轻工食品以及空气分离等，是最重要的分离方法之一。20世纪中叶以来各种生产能力大、分离效率高、流动阻力低的新型塔器的出现，进一步促进了炼油工业的技术进步和发展[1]。在炼油和石化等工业应用中取得了明显的经济效益，用网板波纹填料和高效浮阀塔板对数百座旧式板式塔进行改造，使分离能力和气体通量增加了30%~50%。在石化工业中也大量应用着精馏等各种分离操作，如在大型乙烯装置中，裂解气深冷分离方法，实际上是在低温条件下的多组分冷凝精馏过程。对于C4馏分分离和C5馏分分离，由于各组分沸点差小，普通精馏难以奏效，为此专门发展了萃取精馏、恒沸精馏、吸收和吸附与精馏结合等方法。 2.2 吸收 吸收用于分离气体混合物，目的有直接制取产品如用水吸收HCL制取盐酸；或对原料气实行净化，如焦炉气中苯的脱出；或环保的要求，如烟道气脱硫等。到现在，其技术成熟度与工业应用度也几乎完美。 2.3 结晶 结晶是一古老传统的分离技术，多在蒸发的下游，最终获得固体产品。技术在二十世纪50年代取得重大进展，最著名的是采用深冷结晶法从混合二甲苯中分离出对位二甲苯。至20世纪80年代，多级分步结晶技术逐步工业化，使结晶技术取得突破性进展，多级分步结晶最大的优点是能耗低。
膜分离技术的发展趋势
膜分离技术的发展趋势 膜分离过程作为一门新型的高效分离、浓缩提纯及净化技术，已成为解决当代能源、资源和环境污染问题的重要高新技术及可持续发展技术的基础。膜分离技术的发展趋势可由以下两个方面说明。一、技术上的发展趋势 从技术上看，虽然膜分离已经获得了巨大的进展，但多数膜分离过程还处在探索和发展阶段，具体可概括为下列四点。 （1）新的膜材料和膜工艺的研究开发 为了进一步提高膜分离技术的经济效益，增加竞争能力，扩大应用范围，要求降低膜成本，提高膜性能，具有更好的耐热、耐压、耐酸、耐碱、耐有机溶剂、抗污染、易清洗等特点，这些要求推动了膜材料和膜工艺的研究开发。 ①高聚物膜在今后相当长的一段时间内，高聚物仍将是分离膜的主要材料。其发展趋向是开发新型高性能的高聚物膜材料，加强研究使膜皮层"超薄"和"活化"的技术，具体包括四个方面。 a.适合各种膜分离过程的需要，合成各种分子结构的新型高聚物膜并定量地研究膜材料的分子结构与膜的分离性能之间的关系。 开发新型高聚物膜的另一种途径是制造出高聚物"合金"膜材料，将两种或两种以上已有的高聚物混合起来作为膜材料。这样，此分离
膜就会具有两种或两种以上高聚物的功能特性。这种制膜方法比合成法更经济、更迅速。 c. 对制成的高聚物膜进行表面改性，针对不同的分离过程引入不同的活化基团，使膜表面达到"活化"。 d. 高性能的膜材料确定后，同样重要的是要找到一个能使其形成合适形态结构的制膜工艺。进一步开发出制造超薄、高度均匀、无缺陷的非对称膜皮层的工艺。 ②无机膜由于存在不可塑、受冲击易破碎、成型差以及价格较贵等缺点，一直发展较慢。无机膜今后的发展方向是研究新材料和新的制膜工艺。 ③生物膜与高聚物膜在分子结构上存在巨大差异。高聚物膜以长链状大分子为基础;生物膜的基本组成为脂质、蛋白质和少量碳氢化合物。生物膜具有最好的天然传递性能，具有高选择性、高渗透性的特点。但近几年来研究的合成生物膜都不稳定，寿命很短，今后的发展趋势是制造出真正能在工业上实际应用的生物膜。 （2）开发集成膜过程和杂化过程 所谓"集成"是指几种膜分离过程组合来用。"杂化"是指将膜分离过程与其他分离技术组合起来使用。原因是∶单一的膜分离技术有它的局限性，不是什么条件下都适用的。在处理一些复杂的分离过程时，为了获得最佳的效益，应考虑采用集成膜过程或杂化过程。近年来膜技术与其他技术的联合应用已得到了一定的发展，如∶反渗透与超滤
生物化工及膜分离技术研究进展
动态与信息 专题报道 生物化工及膜分离技术研究进展 现代生物技术是新兴高技术领域中的重要技术之一,是21世纪高新技术的核心。它在生物学、分子生物学、细胞生物学和生物化学等基础上发展起来,是以重组DNA技术和细胞融合技术为基础,基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程四大先进技术所组成的新技术群。大力发展生物技术及其产业已成为世界各国经济发展的战略重点,目前最具代表性的应用领域是生物医药和农业。生物技术与化学工程相结合而形成的生物化工技术已成为生物技术的重要组成部分。生物化工技术为生物技术提供了多种高效率的反应器、新型分离介质、工艺控制技术和后处理技术,从而可以促进生物技术不断更新和提高;因而新兴的生物化工技术已经成为当今世界高技术竞争的重要焦点之一。生物化工产品的分离技术也被称为生物技术的下游加工术,是整个生物技术的重要组成部分,它的成功与否,是决定生物技术成果能否转变为具有实用价值和竞争力的产品的重要因素。生物化工产品的分离与化学物质的分离相比具有一定的特殊性,产品大多要求高纯度并具有一定的生物活性,因其易受化学、物理和生物等外界环境因素的破坏而发生变性,因而生化分离过程一般要求在快速、低温、洁净的条件下进行。总之,生物化工产品的分离技术具有一定特殊性。 1 生物化工分离过程的重要性及一般步骤生物化工分离过程是生物化学工程的重要组成部分,一般指的是从发酵液或酶反应液中分离生物产品,它是生物技术转化为生产力过程中不可或缺的重要环节。生物产品一般是从杂质含量远远高于产物的悬浮液中进行分离的,而且产品要求纯度较高,只有经过分离加工过程,才可以制得符合规定要求的产品,因此分离是生物化工工业化的必需手段。与此同时,进行生化分离过程十分困难,这是由于产物原料液的含量极低与产物的高纯度要求之间的差异造成的,而且分离的方法复杂,因此,开发新的分离工艺手段也是提高经济效益的手段。由于生物化工产品不同(如酶或代谢产物),所采用的分离方法也不同。但大多数生物化工分离过程常采用4个分离步骤:1)对发酵液或酶反应液预处理,进行固液分离。在这个步骤中过滤和离心是常用的基本单元操作。在过滤操作中有时为了减少过滤介质的阻力,采用了膜分离技术。但该过程对产物的含量改善作用很小。2)进一步分离。此步骤使产物的含量增加。常用的分离方法有吸附、萃取等,如合成ATP 时用颗粒活性炭作吸附剂。3)高度分离。在这个步骤中分离技术对产物具有一定的选择性,典型方法有层析、电泳等。4)精制,先进行结晶析出再干燥即可。合成ATP时,用离子交换树脂进行浓缩,最后用五氧化二磷干燥器进行减压干燥,可得ATP成品。生物化工过程中常用的分离方法如蒸馏、萃取、过滤、结晶、 元操作过程,而另一些则为新近发展的分离技术,如细胞膜破碎技术(包括球磨破碎和化学破碎等)、膜分离、色层分离等。在此着重介绍膜分离技术。 2 膜分离技术概述 膜分离技术被认为是20世纪末至21世纪中期最有发展前途,甚至会导致一次工业革命的高新技术之一,成为当今世界各国研究热点。膜分离作为一种新发展的高新分离技术,其应用领域不断扩大,广泛应用于化工、食品、水加工业、医药、环境保护、生物技术、能源工程等领域,并发挥了巨大的作用。我国对膜分离技术的研究是从20世纪60年代对离子交换膜的研究开始的。从60年代的反渗透技术到90年代的渗透汽化技术,我国的膜分离技术得到了迅速的发展。经过几十年的努力,目前我国在膜分离技术研究开发方面已成功地研制出一批具有实用价值、接近或达到国际先进水平的成果,如无机膜反应分离技术等。 3 膜分离技术的原理及优点 膜分离是指用半透膜作为障碍层,借助于膜的选择渗透作用,在能量、浓度或化学位差的作用下对混合物中的不同组分进行分离提纯。由于半透膜中滤膜孔径大小不同,可以允许某些组分透过膜层,而其它组分被保留在混合物中,以达到一定的分离效果。利用膜分离技术来进行分离具有如下优点:膜分离过程装置比较简单,同时操作方 032化 学 试 剂2008年3月
最新分离工程试题库2
第一部分填空题 1. 分离过程是（混合过程）的逆过程，因此需加入（分离剂）来达到分离目的。 2. 汽液相平衡是处理（气液传质分离）过程的基础。相平衡的条件是（所有相中温 度压力相等，每一组分的化学位相等）。 3. 萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收段）。 4. 吸收因子为（八_ L），其值可反应吸收过程的（难易程度）。 mV 5. 吸收剂的再生常采用的是（用蒸汽或惰性气体的蒸出塔），（用再沸器 的蒸出塔），（用蒸馏塔）。 6. 精馏塔计算中每块板由于（组成）改变而引起的温度变化，可用（泡 露点方程）确定。 7. 在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分）。 8. 解吸收因子定义为（S= m V/L ）。 9. 吸收过程主要在（塔顶釜两块板）完成的。 10. 吸收有（1 ）个关键组分，这是因为（单向传质）的缘故。精馏有（2） 个关键组分，这是由于（双向传质）的缘故。 11. 恒沸剂的沸点应显著比原溶液沸点（大10K ）以上。 12. 吸收过程只有在（贫气吸收）的条件下，才能视为恒摩尔流。 13. 采用液相进料的萃取精馏时，要使萃取剂的浓度在全塔内为一恒定值，所以在 （进料时补加一定的萃取剂）。 14. 要提高萃取剂的选择性，可（增大）萃取剂的浓度。 15. 吸收过程发生的条件为（P i>P「,y i>y i* ）。 16. 对窄沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（组成的改变）决定，故可由（相平 衡方程）计算各板的温度。 17. 常见复杂分离塔流程有（多股进料），（侧线采出），（设中间冷凝或 中间再沸器）。 18. 设置复杂塔的目的是为了（减少塔数目，节省能量）。 19. 通过精馏多级平衡过程的计算，可以决定完成一定分离任务所需的（理论板 数），为表示塔实际传质效率的大小，则用（级效率）加以考虑。
表面活性剂在细胞破碎的应用
学校代码：__11059__学号：1302021035 Hefei University 下游处理技术 XIAYOUC HULIJIS HUZONGS HU 论文题目：表面活性剂在细胞破碎的应用 学位类别：本科 学科专业：生物技术 作者姓名：刘壮 导师姓名：于宙 完成时间：2016.4.29
表面活性剂在细胞破碎的应用 摘要 表面活性剂的结构中有一个亲水基团，通常是离子；一个疏水基团，通常是烃基。表面活性剂的结构特性赋予了其既能和水也能和脂类作用的特性。表面活性剂是一类具有表面活性的物质，溶于溶液后，能显著降低液体表面张力，并能改变溶液的增溶能力。细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，同时也含有蛋白质和脂质。用表面活性剂处理后可增大细胞壁的通透性[1]，这就是表面活性剂在细胞壁的破碎的原理。而细胞破碎是提取胞内产物的必由之路。本文将重点讲述表面活性剂在细胞破碎的应用。 关键词：表面活性剂；cmc；原理 沿革 在工业生产中有些目标产物不再发酵液中，而在生物体中，尤其是基因工程菌产生的大多数蛋白质不会被分分泌到发酵液中，而是在细胞内乘积。脂类物质和一些抗生素也是包含在细菌体中。这时就需要进行细胞破碎。 细胞破碎的方法很多，但是他们适用的范围和破碎效率不同。许多方法仅适合与实验室和小规模破碎。目前工业上生产应用最广泛的是高压匀浆法和珠磨法，由于他们处理量大，速度非常快而备受青睐。但是由于消耗机械能而产生大量的热量，使料液温度升高，容易造成生物活性的丧失容易造成活性物质的破坏[2]。化学方法如增溶法，通过添加表面活性剂，溶解细胞壁的脂，造成细胞壁通透性的改变，从而达到细胞破碎的目的。通过添加表面活性剂要比上述两种方法相对温和。表面活性剂处理制成细胞悬液后可用离心分离除去细胞碎片，在用其他方法如吸附柱或萃取剂分离制得产品。
低温空气分离技术的探讨和发展趋势
178 自从人们发现并认识空气以来，通过科学家和化学家的探寻和试验，当今的空气分离的工艺技术已经达到了最新的现代技术程度，本文将近80多年以来，我们国家的大中型的空分流程技术发展的经历做一个回顾，展现了当代空分技术的核心内容，并同时对7次空分流程的优胜劣汰的变化做了阐述，最后在文末阐述了实现我国大中型空分流程再次变化的目标应当是进一步地提高单元设备技术水平、控制水平和节能和智能型的大型内压机缩流程。? 1?制冷技术的历史回顾 第一阶段：1823年，英国的科学家法拉第用实验方法-加压和冷却，产生液氨、液氯、液二氧化碳等，是世界上第一位涉足低温领域的人 第二阶段：1852年，英国的科学家汤姆孙、焦耳在科学实验中发现气体在节流后，温度会降低，这就是著名的“焦耳汤姆孙效应”，这个著名理论的发现是气体液化低温冷冻技术里程碑。 第三阶段：1902年，法国的工程师克拉特研究发明出活塞式膨胀机，建立了“克拉特液化循环”，“法国液化空气公司”由此诞生。 第四阶段：1939年，前苏联的科学家卡皮察发明了高效的径向流向心反击式透平膨胀机，这就是著名的卡皮察低压液化循环“空分设备”。 2?深冷法空气分离的发展历程 鉴于第三阶段的回顾，我们知道了“克拉特液化循环”，在1902年，德国卡尔.林德博士采用这个循环理论设计和制造了世界上第一台10m 3/h单级精馏的制氧机，并1903年试车成功，开辟了工业化制取液氧的工艺先河。在1905年320m 3/h双级精馏的制氧机又研制成功，1910年法液空公司在制氧机技术方面也去得了阶段性的胜利，世界第一台中压活塞式膨胀机研制成功，此制氧机也是采用“克拉特液化循环”工艺。 在1932年，“拉赫曼原理”诞生，这个是前苏联科学家拉赫曼提出了得近点理论，就是将一部分的膨胀空气直接送入高低压塔的上塔参与精馏。 气体工艺发展到20世纪40年代，切换式板翅式换热器在美国发明。60年代，新型的空气净化流程被德国的林德公司开发，使用分子筛吸附净化空气，此流程延长了板翅式换热器的寿命；再到70年代林德公司再次开发了液氧泵内压缩的流程；时间换到80年代，林德公司又加紧开发了分子筛净化附带增压透平膨胀机的新空分流程；最后来到90年代，全精馏制氩技术在林德公司诞生。 3?中国的空气分离行业的发展历程 我国的空分从1958年试制成功第一套3350m 3 /h?空分设备开始至今也有五六十年的历史。中国空分最早是在1953 年底的哈尔滨第一机械厂试制成功2套30m 3/h制氧机开始的，截止到目前，中国已累计生产空分设备10000多套。其中，1000m 3/h以上大中型空分设备也有900多套。 4?空气分离行业流程的发展变革 我国的空分流程主要经历了6次大的变革。以下简述了各个流程的特点： 4.1?第1代空分：铝带蓄冷器冻结高低压空分流程 流程组织较为复杂，主要由空气过滤压缩、高压空气压缩、C02碱洗、氨预冷、膨胀制冷、换热、精馏等系统组成。 这个流程复杂，膨胀机效率低，而且氧气的提取率低，能耗高。? 4.2?第2代空分：石头蓄冷器冻结全低压空分流程 相对于第一代空分流程大为简化，主要由空气过滤压缩、空气预冷、膨胀制冷、换热、精馏等系统组成。 此流程相比较于第一代空分能耗有明显的下降，但使冷箱内的设备和管道?变得复杂，工程费用高。 4.3?第3代空分：切换式换热器冻结全低压空分流程 空分流程水平在这个阶段有了很大的提高，这个流程主要是由空气过滤压缩、空气预冷、膨胀制冷、换热、精馏（含提氩设备）等系统组成。 此流程采用了传热效率高、结构紧凑轻巧板翅式换热器?，提高了空分设备的技术经济性?，温度分布较为稳定，膨胀机的效率提高了，所以能耗大大降低而且氧气的提取率提高了。 4.4?第4代空分：常温分子筛净化全低压空分流程 随着分子筛净化技术在空分领域的广泛应用，我国的空风也衍变到第四代，加紧了分子筛净化空气冷箱外“前端净化”技术。 第四代空分的流程采用常温分子筛，虽然操作维护方便，但是为了保证在再生时污氮气有足够的压力，空压机的排压要提高，导致能耗增加。? 4.5?第5代空分：常温分子筛净化增压膨胀空分流程 为了体现节能这个主题，第五代空分主要在降低能耗上下功夫，所以在运用常温分子筛的流程中引入了增加膨胀机，使氧提取率进一步提高，能耗进一步下降。 4.6?第6代空分：常温分子筛净化填料型上塔全精馏制氩流程 空分流程不断细化，精化，包括填料?技术的应用，诞生了第六代空分，它主要由空气过滤压缩、高效空气预冷、分子筛双层床净化、增压膨胀制冷、换热、精馏及全精馏制氩等系统组成。? 5?现代空分设备（第6代空分）的核心技术详述 低温空气分离技术的探讨和发展趋势 刘大勇 空气化工产品（中国）投资有限公司?上海?201203 摘要：以当今空气化工分离行业的发展为背景，探讨了如何运用低温空气分离技术，阐述了空气分离行业的整体发展经历，以及我们空分产业历经的六次技术变革发展，总结了行业发展趋势和奋斗目标。 关键词：低温?空气分离?安全可靠?发展需求 （下转第185页）
节能新技术在化工分离工程中的应用
节能新技术在化工分离 工程中的应用 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
论文题目节能新技术在化工分离工程中的应用
摘要 近年来，随着市场经济的快速发展，化工行业也迅速崛起。但是，由于化工行业巨大的污染性，而使其成为我国环境污染的源头之一，在当前追求低碳经济和绿色经济的大环境下，化工行业的发展受到了一定的限制。 关键词 化工分离节能新技术研究进展 引言 当前，随着社会的发展和进步，越来越多的人认识到节约资源、保护环境的重要性。国家的“十二五”规划纲要指出：“十二五”期间要大力开发和积极推广低碳技术，节能减排工作不断深入，“十二五”末高耗能产品单耗达到国际先进水平，能耗在“十一五”末的基础上再下降10%，主要产品实现清洁生产，主要污染物排放总量在“十一五”末的基础上再下降10%。进一步提高高耗能、高排放和产能过剩行业准入门槛。这就意味着当前高污染、高耗能的化工行业的节能减排进程必须加快。 正文 我国化工行业主要是从事化学工业生产和开发的能源工业以及基础原材料工业。化工行业是我国国民经济体系中的一个重要部门，它对经济发展、国防事业以及人们的社会生活都发挥着极其重要的作用。改革开放以来，我国的石油化工产业取得了巨大的成就。但是由于化学工业本身的缺点和局限，导致在生产过程中排放的污染物种类多、数量大、
毒性高，严重影响生态环境和人类的身体健康。当前，由于在节能减排技术开发上的滞后，导致我国化工行业节能减排和环保技术水平落后，也使得化工行业生产过程中的高耗能、高污染现状持续得不到缓解。从而导致我国化工行业的能耗量始终排在全国工业领域的前列。而化工行业的废水排放量甚至长期高居全国工业领域的第1位。 化工分离过程是将混合物分离成各组分组成各不相同的两种（或几种）产品的操作。一套标准的化工生产装置，应包括一个反应器和具有提纯原料、中间产物与产品以及后处理的多个分离设备构成。首先，分离过程必须能够去除原料杂质，为化学反应提供纯度达到工业生产要求的原料，减少杂质带来的影响（副反应增加，催化剂中毒等）；再者，分离过程能够对反应产物进行处理，获得所需产品的同时分离出未完全反应的反应物，循环利用；此外，分离过程还需要在工业废水处理与环境保护方面发挥作用，减少工业三废的排放。因此，我们看到化工分离过程在化学工业生产中占据着非常重要的地位。 膜分离技术是利用特定膜的渗透作用，在外界能量或化学位差的推动下。对气相或液相混合物进行分离、分级、提纯和富集，膜分离过程大多尤相变，常温操作，高效、节能、工艺简便、污染小。20世纪80年代以来我国膜技术跨入应用阶段，同时也是新膜过程的开发阶段。在这一时期，膜技术在食品加工、海水淡化、纯水、超纯水制备、医药、生物、环保等领域得到了较大规模的开发和应用。 离子膜烧碱不但能生产出高纯度烧碱和氢气，而且节能效果显着，比隔膜法节约能耗约30％。因此，离子膜法将逐步取代隔膜法生产烧
生物分离工程总结2
1，生物分离工程：是指从发酵液，酶反应液或动植物细胞培养液中分离，纯化生物产品的过程。它描述了生物产品的分离，纯化过程的原理，方法和设备，因为它处于整个生物产品生产过程的后端，所以也称为生物工程下游技术。2，凝集：通过加入无机盐，在无机盐作用下，发酵液中的胶体脱稳并使粒子相互凝集成块状絮凝体的过程。3，絮凝：指某些高分子絮凝剂能在悬浮粒子之间产生桥梁作用，使胶粒形成粗大絮凝团的过程。4，离心分离：是指在离心场的作用下，将悬浮液中的固相和液相加以分离的方法。5，过滤：发酵液通过一种多孔介质，固体颗粒被截留的过程。6，滤饼过滤：固体颗粒沉积于过滤介质表面形成滤渣层。7，深层过滤：固体颗粒进入并沉积于多孔孔道内，溶液经孔道缝隙流过滤渣。8，细胞破碎：是采用一定的方法，在一定程度上破坏细胞壁和细胞膜，使细胞内容物包括目的产物成分释放出来的技术，是分离纯化细胞内合成的非分泌型生化物质的基础。9，机械破碎法：通过机械运动产生的剪切力使组织细胞破碎。10，物理破碎法：通过各种物理因素作用，使组织细胞的外层结构破坏，使细胞破碎。生物分离工程（下游加工过程）11，化学破碎法：通过各种化学试剂对细胞膜的作用，使组织细胞的外层结构破坏，使细胞破碎。12，通过细胞本身酶系或外加酶催化剂的催化作用，使外层结构破坏。13，超声破碎法：在超声波作用下，液体发生空化作用，空穴的形成，增大和闭合产生极大的冲击波和剪切力，使细胞破碎。14，空化作用：指存在于液体中的微气核空化泡在声波作用下发生变化，声压达到一定值，在声波纵向传插负压区，空泡化增大，在声波传播的正压区，空泡闭合，在反复增大，闭合中，空泡化崩溃，崩溃的瞬间，产生巨大的剪切力。15，酶解法：利用溶解细胞壁的酶处理菌体细胞，使细胞壁受到破坏后，再利用渗透压冲击等方法破坏细胞膜。16，酶解—自溶作用：利用生物体自身产生的酶来溶胞，而不需要外加其他酶。17，自溶作用：改变其生长环境，可诱发产生过剩的这种酶或激发产生其他的自溶酶，以达到自溶作用。18，包含体：一种蛋白质不溶性聚集体，包括目标蛋白，菌体蛋白等。目标蛋白的一级结构是正确的但立体结构是错误的，所以没有生物活性。19，沉淀：是指溶液中加入沉淀剂使溶质溶解度降低，生成无定形固体从溶液中析出的过程。20，盐析法：蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度降低，以至于从溶液中沉淀出来的方法。21，等电点沉淀法：利用蛋白质在pH等于其等电点的溶液中溶解度下降的原理进行沉淀。22，萃取：利用溶质在互不相溶的溶解度不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液中提取出来的方法。23，分配定律：在恒温恒压下，溶质在互不相溶的；两相中分配，达到分配平衡后，如果其在两相中的相对分子质量相等，则其在两相中的平衡浓度之比为一常数，称为分配系数k。k=a/c2=萃取相中的浓度/翠余相的浓度。24，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。25，超临界流体萃取：也叫气体萃取，流体萃取，稠密气体萃取或蒸馏萃取。作为一种分离过程的开发和应用，是基于一种溶剂对固体和液体的萃取能力和选择性在超临界状态下较之在常温常压下可获得极大的提高。它是利用超临界流体，即温度和压力略超过或靠近临界温度和临界压力，介于气体和液体之间的流体，作为萃取剂，从固体或液体中萃取出某种高沸点或热敏性成分，以达到分离和纯化的目的。26，膜分离过程：是具有选择透过性的天然或合成薄膜为分离介质，在膜两侧的推动力作用下，原料液体混合物或气体混合物中的某个或某些组分选择性地透过膜，使混合物达到分离，分级，提纯，富集和浓缩的过程。27，水通量：指纯水在一定温度，压力下（,25℃），单位时间，单位膜面积透过的水的量。 28微滤：以压力差为推动力，截留水中粒径在~ 10m之间的颗粒物的膜分离技术。29，超滤：在压力差的驱动下，用可以阻挡不同大小分子的滤板或滤膜将液体过滤的方法。30，纳滤：以压力差为推动力，介于反渗透和超滤之间的截留水中粒径为纳米级颗粒物的一种膜分离技术。
膜分离技术的发展与应用
膜分离技术的发展与应用 生工121 徐娜2012121104 摘要：膜分离技术是利用具有一定选择透过特性的过滤介质对物质进行分离纯化的技术。近代工业膜分离技术的应用始于20世纪30年代利用半透性纤维素分离回收苛刻碱，60年代以后，不对称性膜制造技术取得了长足的进步，各种膜分离技术也迅速发展，成为最重要的分离技术之一。膜分离主要包括分离、浓缩、纯化和精制等功能且操作简单、易于操作，因此目前膜分离技术被广泛应用于供水、制药、食品、环保、废品回收、水的淡化等工业生产过程中，产生了巨大的经济效益和社会效益。本文首先介绍了膜分离技术中的一些概念、膜的种类及其原理，然后介绍了一些常见的膜分离过程在实际生产中的应用；最后介绍了我国膜分离技术的发展概况及前景。 关键词：膜分离，技术，应用，前景 一、膜分离技术的简介 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。 2、膜分离的特点 （1）优点： 操作条件温和：在常温下进行，有效成分损失极少，特别适用于热敏性物质。在食品、医药及生化技术等领域具有独特适用性。 无相态变化：保持原有的风味。 无化学变化：典型的物理分离过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染。选择性好：可在分子级内进行物质分离，具有普通滤材无法取代的卓越性能。适应性强：处理规模可大可小，可连续亦可间歇进行，工艺简单，操作方便，效率高，费用低，易于自动化。 （2）缺点： 污染难清除，不能耐受极端条件。 需与其它技术结合应用。 3、膜的分类 （1）根据膜的材质，从相态上可分为固态膜和液态膜； （2）从来源上可分为天然膜和合成膜，后者又可分为无机膜和有机膜。 （3）根据膜断面的物理形态，可将膜分为对称膜、不对称膜和复合膜。 （4）依照固体膜的外形，可分为平板膜、管状膜、卷状膜和中空纤维膜。
节能新技术在化工分离工程中的应用
论文 节能新技术在化工分离工程中的应用 题目 摘要 近年来，随着市场经济的快速发展，化工行业也迅速崛起。但是，由于化工行业巨大的污染性，而使其成为我国环境污染的源头之一，在当前追求低碳经济和绿色经济的大环境下，化工行业的发展受到了一定的限制。 关键词 化工分离节能新技术研究进展 引言 当前，随着社会的发展和进步，越来越多的人认识到节约资源、保护环境的重要性。国家的“十二五”规划纲要指出：“十二五”期间要大力开发和积极推广低碳技术，节能减排工作不断深入，“十二五”末高耗能产品单耗达到国际先进水平，能耗在“十一五”末的基础上再下降10%，主要产品实现清洁生产，主要污染物排放总量在“十一五”末的基础上再下降10%。进一步提高高耗能、高排放和产能过剩行业准入门槛。这就意味着当前高污染、高耗能的化工行业的节能减排进程必须加快。 正文 我国化工行业主要是从事化学工业生产和开发的能源工业以及基础原材料工业。化工行业是我国国民经济体系中的一个重要部门，它对经济发展、国防事业以及人们的社会生活都发挥着极其重要的作用。改革开放以来，我国的石油化工产业取得了巨大的成就。但是由于化学工业本身的缺点和局限，导致在生产过程中排放的污染物种类多、数量大、毒性高，严重影响生态环境和人类的身体健康。当前，由于在节能减排技术开发上的滞后，导致我国化工行业节能减排和环保技术水平落后，也使得化工行业生产过程中的高耗能、高污染现状持续得不到缓解。从而导致我国化工行业的能耗量始终排在全国工业领域的前列。而化工行业的废水排放量甚至长期高居全国工业领域的第1位。
化工分离过程是将混合物分离成各组分组成各不相同的两种（或几种）产品的操作。一套标准的化工生产装置，应包括一个反应器和具有提纯原料、中间产物与产品以及后处理的多个分离设备构成。首先，分离过程必须能够去除原料杂质，为化学反应提供纯度达到工业生产要求的原料，减少杂质带来的影响（副反应增加，催化剂中毒等）；再者，分离过程能够对反应产物进行处理，获得所需产品的同时分离出未完全反应的反应物，循环利用；此外，分离过程还需要在工业废水处理与环境保护方面发挥作用，减少工业三废的排放。因此，我们看到化工分离过程在化学工业生产中占据着非常重要的地位。 膜分离技术是利用特定膜的渗透作用，在外界能量或化学位差的推动下。对气相或液相混合物进行分离、分级、提纯和富集，膜分离过程大多尤相变，常温操作，高效、节能、工艺简便、污染小。20世纪80年代以来我国膜技术跨入应用阶段，同时也是新膜过程的开发阶段。在这一时期，膜技术在食品加工、海水淡化、纯水、超纯水制备、医药、生物、环保等领域得到了较大规模的开发和应用。 离子膜烧碱不但能生产出高纯度烧碱和氢气，而且节能效果显著，比隔膜法节约能耗约30％。因此，离子膜法将逐步取代隔膜法生产烧碱。离子膜也开始应用于医疗、食品工业除去电解质，分离氨基酸及海水淡化等。 膜分离氢气技术已成功地用在合成氨厂从驰放气中回收氢气，甲酸装置从合成气、水煤气脱氢气得到90％的一氧化碳，炼厂从催化重整过剩气中分离出95％含量的氢气作为加氧裂解原料等。从空气中富集浓缩氧和氮，比深冷分离法要节能得多。 膜萃取是膜过程与液一液萃取过程相结合的分离过程，特点是：(1)萃取剂选择范围宽；(2)料液夹带损失小；(3)过程不受“返混”的影响和“液泛”条件的限制；(4)可实现同级萃取和反萃取过程；(5)可提高传质效率。膜萃取技术在分离生物化工产品和实现发酵耦合过程方面正成为研究工作的热点。 膜蒸馏技术是膜技术与蒸发过程相结合的分离技术。过程是在常压和低于溶液沸点下进行，热侧溶液可以在较低的温度下操作，因而可利用废热或低温热源，达到节能效果。该技术弱点是单程效率较低，阻碍了其大规模应用。 微滤膜主要用于超纯水制取和除菌，微滤膜可制取电子工业用水，微滤膜除菌的水可以直接饮用。 结晶分离是分离混合物常用的方法之一。传统的结晶分离，如浓缩结晶，冷却(冷冻)结晶，耗能很大。目前国际上新型结晶技术已取得了突破性进展，并得到实际应用。