现代分离技术第三PPT课件
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生物工程下游技术 PPT课件
• Biochemical Engineering Journal
/science/journal/1369703X
• Separation and Purification Technology
/science/journal/13835866
• Journal of Membrane Science
/science/journal/03767388
References-SCI journals
• Enzyme and Microbial Technology
/science/journal/01410229
• Journal of Chemical Technology and Biotechnology
/jpages/0268-2575
References-SCI journals
• Separation and Purification Reviews
• P. A. Belter, E. L. Cussler, W. Hu. Bioseparations: Downstream Processing for Biotechnology. New York: John Wiley & Sons, 1988
• D. Forciniti. Industrial Bioseparations: Principles and Practice. Iowa: WileyBlackwell, 2008
考核方式
• 根据课程基本要求，结合平时成绩、课程论文及 笔试（期末考试）三方面进行综合评定。
• 平时成绩20％ • 课程论文20％ • 期末考试60％
主要内容
1. 绪论 2. 下游技术理论基础 3. 发酵液预处理与细胞破碎 4. 沉淀 5. 萃取分离 6. 膜分离 7. 吸附与离子交换 8. 色谱分离 9. 亲和色谱
/science/journal/1369703X
• Separation and Purification Technology
/science/journal/13835866
• Journal of Membrane Science
/science/journal/03767388
References-SCI journals
• Enzyme and Microbial Technology
/science/journal/01410229
• Journal of Chemical Technology and Biotechnology
/jpages/0268-2575
References-SCI journals
• Separation and Purification Reviews
• P. A. Belter, E. L. Cussler, W. Hu. Bioseparations: Downstream Processing for Biotechnology. New York: John Wiley & Sons, 1988
• D. Forciniti. Industrial Bioseparations: Principles and Practice. Iowa: WileyBlackwell, 2008
考核方式
• 根据课程基本要求，结合平时成绩、课程论文及 笔试（期末考试）三方面进行综合评定。
• 平时成绩20％ • 课程论文20％ • 期末考试60％
主要内容
1. 绪论 2. 下游技术理论基础 3. 发酵液预处理与细胞破碎 4. 沉淀 5. 萃取分离 6. 膜分离 7. 吸附与离子交换 8. 色谱分离 9. 亲和色谱
天然药物化学第二章,第三节,色谱分离
薄层色谱的操作技术流程
铺
板
点
样
展
开
计算比移值
显色与定位
二、吸附色谱法
（五）操作技术 1.薄层色谱法 步骤：制板→点样→展开→显色→Rf值计算
43
操作步骤
（1）软板的制备
软板：直接将吸附剂(我们有哪些吸咐剂）铺在玻璃板上制 成，不加粘合剂 要求：厚度→随分离要求而定，一般0.25～0.5mm 玻璃棒推动速度不宜过快、也不应停顿→影响厚度均一性
5
植物色素分离图示
一、分离原理和基本概念：
色谱法： 是利用混合物中各成分在 流动相和固定相之间的 作用力和亲和力（吸附， 分配，离子交换、分子 筛）的不同，在两相中 作相对移动时，混合物 中各种成分随流动相运 动速度不同，从而达到 相互分离的方法。
7
8
色谱分离
慢 中等 快
淋洗液
Temporal course
适用范围
酸性成分：氨基酸、有机酸； 对酸稳定的中性成分 生物碱、甾体、强心苷
备注
不适用：醛、 酮、酯、内酯 类成分
中性成分：醛、酮、皂苷、萜 中性 6.5~7.5 类
★
27
常用吸附剂
2.硅胶（应用最多★） 吸附能力决定于硅羟基数，吸附活性取决于含水量。
OH Si O O Si O O O O O OH Si O Si O O Si O O O OH Si O Si O O Si O O O OH Si O Si O O O OH Si O Si O O O
炭。
二、吸附色谱法
（二）吸附剂（固定相） 选择合适的吸附剂是吸附色谱法成功的关键。★ 良好的吸附剂应具备： ①不与样品及流动相发生化学反应 ②不溶于流动相 ③具有较大的表面积和一定的吸附能力。 ④具有一定的细度，颗粒要均匀。
现代实验方法 — 样品制备 PPT课件
目标化合物洗脱下来， 加以收集。
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活化吸附剂
进
样
洗
涤
洗
脱
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四、SPE分离机制与溶剂的选择
分离机制 典型的弱溶剂 （保留条件） 典型的强溶剂 （洗脱条件）
反相SPE
正相SPE 阳离子交换SPE
缓冲液或低浓度的甲醇 或乙腈
正己烷、甲苯等 低离子强度缓冲液 (<0.1mol/L) 低反离子强度
（四） 溶剂极性的影响
① 目标化合物在极性/非极性溶剂中的
溶解度，这主要涉及淋洗液的选择。 ② 目标化合物有无可能离子化（可用调
节pH值实现离子化）。
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（四） 溶剂极性的影响
③ 目标化合物有无可能与吸附剂形成 共价键。 ④ 在吸附剂上吸附点的竞争程度，关 系到能否很好分离。
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乙腈、甲醇或溶剂与水的混 合物
二氯甲烷、甲醇等 高离子强度缓冲液（＞ 0.1mol/L) 高反离子强度 高离子强度缓冲液 (>0.1mol/L)
阴性离子交换 SPE
低离子强度缓冲液 （<0.1mol/L)
五、 HPLC与SPE的比较
HPLC
SPE
硬件（柱子）
颗粒度(um) 颗粒形状 塔板数
不锈钢柱
三、固相萃取的装置及操作程序
筛板 筛板
筛板
固相萃取的装置
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1、固相萃取的装置
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1、固相萃取的装置
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2、操作程序
（1）、活化吸附剂
萃取之前要用适当的 溶剂淋洗小柱，以使吸附 剂保持湿润，可以吸附目
标化合物或干扰化合物。
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活化吸附剂
进
样
洗
涤
洗
脱
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四、SPE分离机制与溶剂的选择
分离机制 典型的弱溶剂 （保留条件） 典型的强溶剂 （洗脱条件）
反相SPE
正相SPE 阳离子交换SPE
缓冲液或低浓度的甲醇 或乙腈
正己烷、甲苯等 低离子强度缓冲液 (<0.1mol/L) 低反离子强度
（四） 溶剂极性的影响
① 目标化合物在极性/非极性溶剂中的
溶解度，这主要涉及淋洗液的选择。 ② 目标化合物有无可能离子化（可用调
节pH值实现离子化）。
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（四） 溶剂极性的影响
③ 目标化合物有无可能与吸附剂形成 共价键。 ④ 在吸附剂上吸附点的竞争程度，关 系到能否很好分离。
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乙腈、甲醇或溶剂与水的混 合物
二氯甲烷、甲醇等 高离子强度缓冲液（＞ 0.1mol/L) 高反离子强度 高离子强度缓冲液 (>0.1mol/L)
阴性离子交换 SPE
低离子强度缓冲液 （<0.1mol/L)
五、 HPLC与SPE的比较
HPLC
SPE
硬件（柱子）
颗粒度(um) 颗粒形状 塔板数
不锈钢柱
三、固相萃取的装置及操作程序
筛板 筛板
筛板
固相萃取的装置
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1、固相萃取的装置
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1、固相萃取的装置
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2、操作程序
（1）、活化吸附剂
萃取之前要用适当的 溶剂淋洗小柱，以使吸附 剂保持湿润，可以吸附目
标化合物或干扰化合物。
《现代分析测试技术》PPT课件
现代分析测试技术概述
现代分析测试技术概述
２００２年诺贝尔化学奖表彰一是约翰·芬恩与田中耕一“发明了对生物大分 子进行确认和结构分析的方法”和“发明了对生物大分子的质谱分析法”，二 是库尔特·维特里希“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结 构的方法”。
现代分析测试技术概述
分析测试技术的发展史
现代分析测试技术概述
显微技术
透射电镜技术（TEM）
利用电子在磁场中的运动与光线在介质中的传播相似的原理 研制的显微技术。
扫描显微技术
扫描电子显微镜（SEM）
扫描探针显微镜
➢ 扫描隧道显微镜（STM）
➢ 原子力显微镜（AFM） ➢ 弹道电子显微镜（BEEM）
➢ 激光力显微镜（LFM） ➢ 光子扫描隧道显微镜（PSTM）
h0 + h
E0基态， E1振动激发态； E0 + h0 ， E1 + h0 激发虚态；
获得能量后，跃迁到激发虚态.
（1928年印度物理学家Raman C V 发现；1960年快速发展）
现代分析测试技术概述
红外光谱：基团； 拉曼光谱：分子骨架测定；
现代分析测试技术概述
内转换
振动弛豫 内转换
S
现代分析测试技术概述
ICP-AES的原理
现代分析测试技术概述
现代分析测试技术概述
分子中的能级跃迁： 电子能级间跃迁的
同时，总伴随有振动 和转动能级间的跃迁 。即电子光谱中总包 含有振动能级和转动 能级间跃迁产生的若 干谱线而呈现宽谱带
。
现代分析测试技术概述
紫外—可见吸收光谱（UV-vis）
紫外-可见分光光度计
普通蒸馏水的电导率 210-6 S· cm-1 离子交换水的电导率 510-7 S· cm-1 纯水的电导率 510-8 S· cm-1
分离工程绪论
31
1.2.2 速率分离过程
(1) 定义
是在某种推动力（浓度差，压力差，温度差，电位差
等）的作用下，有时在选择性透过膜的作用下，利用各
组分扩散速率的差异实现组分的分离。
(2) 特征
这类过程所处理的原料和产品通常属于同一形态，仅有组 成上的差异。
(3) 典型分离单元操作
膜分离-①超滤 ②反渗透 ③渗析 ④电渗析 ⑤气体渗透分离 ⑥液膜分离 热扩散 32
（4） 萃取 精馏
气体和液 体
溶剂改变 原溶液组 分的相对 挥发度
以苯酚作溶 剂由沸点相 近的非芳烃 中分离甲苯
27
1.2.1 平衡分离过程
（8）共沸精馏
名称
简图
原料 相态
分离媒介
产生相态或 MSA的相态
分离原理
工业应用实例
（ 8） 共沸精馏
汽、 液或 汽液 混合 物
液体共沸 剂（MSA） 和热量 （ESA）
平衡分离
均相混合物
速率分离
变成两相系统
原料与产品同一相， 仅组成不同 膜分离，超滤，反渗透， 渗析，电渗析,场分离
蒸发、精馏、吸收、萃取、结晶
本课程仅讨论传质分离过程。
21
1.2.1 平衡分离过程
能量媒介( ESA，energy separation agent ) - 热，功； 物质媒介（ MSA, matter separation agent）- 吸收剂，萃取剂。
原料：石脑油
沸程120～230 ℃
加氢重整后得到：轻油 非芳烃
苯 甲苯 二甲苯
高级芳烃 邻二甲苯 沸点℃ 144.411 间二甲苯 139.104
目的产物为 对二甲苯
对二甲苯 138.351
1.2.2 速率分离过程
(1) 定义
是在某种推动力（浓度差，压力差，温度差，电位差
等）的作用下，有时在选择性透过膜的作用下，利用各
组分扩散速率的差异实现组分的分离。
(2) 特征
这类过程所处理的原料和产品通常属于同一形态，仅有组 成上的差异。
(3) 典型分离单元操作
膜分离-①超滤 ②反渗透 ③渗析 ④电渗析 ⑤气体渗透分离 ⑥液膜分离 热扩散 32
（4） 萃取 精馏
气体和液 体
溶剂改变 原溶液组 分的相对 挥发度
以苯酚作溶 剂由沸点相 近的非芳烃 中分离甲苯
27
1.2.1 平衡分离过程
（8）共沸精馏
名称
简图
原料 相态
分离媒介
产生相态或 MSA的相态
分离原理
工业应用实例
（ 8） 共沸精馏
汽、 液或 汽液 混合 物
液体共沸 剂（MSA） 和热量 （ESA）
平衡分离
均相混合物
速率分离
变成两相系统
原料与产品同一相， 仅组成不同 膜分离，超滤，反渗透， 渗析，电渗析,场分离
蒸发、精馏、吸收、萃取、结晶
本课程仅讨论传质分离过程。
21
1.2.1 平衡分离过程
能量媒介( ESA，energy separation agent ) - 热，功； 物质媒介（ MSA, matter separation agent）- 吸收剂，萃取剂。
原料：石脑油
沸程120～230 ℃
加氢重整后得到：轻油 非芳烃
苯 甲苯 二甲苯
高级芳烃 邻二甲苯 沸点℃ 144.411 间二甲苯 139.104
目的产物为 对二甲苯
对二甲苯 138.351
世界现代设计史 PPT课件精选全文
新艺术运动的名字源于萨 穆尔·宾(Samuel Bing)在巴黎开 设的一间名为“现代之家”(La Maison Art Nouveau)的商店，他 在那里陈列的都是按这种风格所 设计的产品。
1895年12月16日晚，一家 新改建的画廊在巴黎普罗旺斯路 22号开张了，主人萨穆尔·宾是 德国出生的犹太人，是人们公认 的日本艺术鉴赏家，作家，商人。 画廊不仅展出美术作品，同时也 展出实用艺术品。在1900年的巴 黎国际博览会上，法国设计师的 精美作品引起世界广泛关注,在欧 美各国引起广泛响应,并使“新艺 术之家”的名称不胫而走，故以 “新艺术”命名其运动。
代主义设计在战后的发展）
6. 设计多元化格局（20世纪60年代以来）
a.新现代主义与高科技风格 b.波普风格（pop） c.后现代主义 d.解构主义 e.绿色设计
2024/9/28
第二讲 现代设计的萌芽与工艺美术运动
本讲重点内容：
1.1851年英国世界博览会与“水晶宫” 2.工艺美术运动的概念、风格、意义及其影响 3.约翰•拉斯金 4.威廉•莫里斯(Willian Morris)
2024/9/28
一、1851年英国世界博览会与“水晶宫”
1. 1851年英国世界博览会 英国伦敦1851年举行第一次世界博览会，会上展示的工业产
品外形相当粗陋，显示了机械化工业生产的弊端及设计水准下降 的局面。从反面刺激了现代工业设计思想的出现。
2.“水晶宫” “水晶宫”是1851年世博会的展厅建筑，由英国建筑师约瑟
夫·伯克斯顿设计。它是一座用钢铁和玻璃建造的圆拱形大厦，材 料特殊，造型奇特，采光良好，在博览会上深受各国来宾赞赏， 会后被完整的拆迁到赛登汉（Sydensam,伦敦南部），1936年毁 于大火。它的最大价值在于开创了钢铁和玻璃两种新材料的应用。
1895年12月16日晚，一家 新改建的画廊在巴黎普罗旺斯路 22号开张了，主人萨穆尔·宾是 德国出生的犹太人，是人们公认 的日本艺术鉴赏家，作家，商人。 画廊不仅展出美术作品，同时也 展出实用艺术品。在1900年的巴 黎国际博览会上，法国设计师的 精美作品引起世界广泛关注,在欧 美各国引起广泛响应,并使“新艺 术之家”的名称不胫而走，故以 “新艺术”命名其运动。
代主义设计在战后的发展）
6. 设计多元化格局（20世纪60年代以来）
a.新现代主义与高科技风格 b.波普风格（pop） c.后现代主义 d.解构主义 e.绿色设计
2024/9/28
第二讲 现代设计的萌芽与工艺美术运动
本讲重点内容：
1.1851年英国世界博览会与“水晶宫” 2.工艺美术运动的概念、风格、意义及其影响 3.约翰•拉斯金 4.威廉•莫里斯(Willian Morris)
2024/9/28
一、1851年英国世界博览会与“水晶宫”
1. 1851年英国世界博览会 英国伦敦1851年举行第一次世界博览会，会上展示的工业产
品外形相当粗陋，显示了机械化工业生产的弊端及设计水准下降 的局面。从反面刺激了现代工业设计思想的出现。
2.“水晶宫” “水晶宫”是1851年世博会的展厅建筑，由英国建筑师约瑟
夫·伯克斯顿设计。它是一座用钢铁和玻璃建造的圆拱形大厦，材 料特殊，造型奇特，采光良好，在博览会上深受各国来宾赞赏， 会后被完整的拆迁到赛登汉（Sydensam,伦敦南部），1936年毁 于大火。它的最大价值在于开创了钢铁和玻璃两种新材料的应用。
深冷液化技术的空气分离PPT课件
吸附容量随吸附温度的降低而增大,所以 应尽量降低吸附温度
流速越高,吸附剂的吸附容量越小吸附效 果越差。流速不仅影咱吸附能力,而且影 响气体的干燥程度。
31
6.大气中有害杂质的吸附及其 影响
对分子筛有害的杂质有:二氧化硫、氧化氮、氯 化氢、氯、硫化氢和氨等
这些成分被分子筛吸附后又遇到水分的情况下, 会与分子筛起反应而使分子笫的晶格发生变化。 它们与分子筛的反应是不可逆的,因而降低了分 子筛的吸附能力。其结果是:随着使用时间的延 长,吸附器的运转周期就会缩短。
的第六代大型全精馏无氢制氩工艺流程。每一次空分设备流程的
变革和推进，都是新技术、新工艺的创新。透平膨胀机的产生，
实现了大型空分设备全低压流程；高效板翅式换热器的出现，使
切换板翅式流程取代了石头蓄冷器、可逆式换热器流程，使装置
冷量回收效率更高；增压透平膨胀机的出现极大的提高了膨胀机
的制冷效率并把输出的外功有利的得到回收；常温分子筛净化流
8
三、空气分离的基本过程
➢ 从原理上划分空气分离包括下列过程： ➢ 1空气的过滤和压缩 ➢ 2空气中水分和二氧化碳等杂质的去除 ➢ 3空气冷却和液化 ➢ 4冷量的制取 ➢ 5精馏 ➢ 6危险杂质的去除
9
三、空分装置类型
跟据冷冻循环压力的大小,空分装置分为 高压(7~⒛MPa)、中压(⒈5~2.5MPa)和 低压(小于1MPa)三种基本类型。
现只介绍空气预冷和分子筛吸附法。
21
(一)空气预冷系统
空气预冷系统是空气分离设各的一个重要组成 部分,它位于空气压缩机和分子筛吸附系统之间, 用来降低进分子筛吸附系统空气的温度及 H20(g)、CO2含量,合理利用空气分离系统的冷 量。
在填料式空气冷却塔(简称空冷塔)的下段,出空 压机的热空气被常温的水喷淋降温,并洗涤空气 中的灰尘和能溶于水的N02、S02、C12、HF等 对分子筛有毒害作用的物质;在空冷塔的上段, 用经污氮降温过的冷水喷淋热空气,使空气的温 度降至10~20℃。
流速越高,吸附剂的吸附容量越小吸附效 果越差。流速不仅影咱吸附能力,而且影 响气体的干燥程度。
31
6.大气中有害杂质的吸附及其 影响
对分子筛有害的杂质有:二氧化硫、氧化氮、氯 化氢、氯、硫化氢和氨等
这些成分被分子筛吸附后又遇到水分的情况下, 会与分子筛起反应而使分子笫的晶格发生变化。 它们与分子筛的反应是不可逆的,因而降低了分 子筛的吸附能力。其结果是:随着使用时间的延 长,吸附器的运转周期就会缩短。
的第六代大型全精馏无氢制氩工艺流程。每一次空分设备流程的
变革和推进，都是新技术、新工艺的创新。透平膨胀机的产生，
实现了大型空分设备全低压流程；高效板翅式换热器的出现，使
切换板翅式流程取代了石头蓄冷器、可逆式换热器流程，使装置
冷量回收效率更高；增压透平膨胀机的出现极大的提高了膨胀机
的制冷效率并把输出的外功有利的得到回收；常温分子筛净化流
8
三、空气分离的基本过程
➢ 从原理上划分空气分离包括下列过程： ➢ 1空气的过滤和压缩 ➢ 2空气中水分和二氧化碳等杂质的去除 ➢ 3空气冷却和液化 ➢ 4冷量的制取 ➢ 5精馏 ➢ 6危险杂质的去除
9
三、空分装置类型
跟据冷冻循环压力的大小,空分装置分为 高压(7~⒛MPa)、中压(⒈5~2.5MPa)和 低压(小于1MPa)三种基本类型。
现只介绍空气预冷和分子筛吸附法。
21
(一)空气预冷系统
空气预冷系统是空气分离设各的一个重要组成 部分,它位于空气压缩机和分子筛吸附系统之间, 用来降低进分子筛吸附系统空气的温度及 H20(g)、CO2含量,合理利用空气分离系统的冷 量。
在填料式空气冷却塔(简称空冷塔)的下段,出空 压机的热空气被常温的水喷淋降温,并洗涤空气 中的灰尘和能溶于水的N02、S02、C12、HF等 对分子筛有毒害作用的物质;在空冷塔的上段, 用经污氮降温过的冷水喷淋热空气,使空气的温 度降至10~20℃。
多组分分离基础及多组分精馏-现代化工分离技术
技术的研究和应用。
人工智能和大数据等先进技术 的应用将为多组分分离技术提 供新的解决方案，实现智能化和技术开发将得到加强，以适 应不同化工领域的需求。
绿色化学和可持续发展理念将 进一步渗透到多组分分离技术 的研究和应用中，推动化工行 业的可持续发展。
平衡分离
当混合物达到热力学平衡时，各组分的组成不再发生变化，此时可以通过一定 的操作手段，如改变温度、压力或加入第三组分等，使混合物中各组分得以分 离。
非平衡分离
在某些情况下，混合物无法达到热力学平衡，但为了实现分离，可以采用一些 非平衡分离技术，如吸附、结晶、离子交换等。
分离过程的动力学基础
扩散系数
按操作目的分类
可分为精馏、吸收、萃取、吸附等。精馏是根据混合物中各组分的沸点不同，通过加热、冷凝实现分离；吸收是 根据混合气体中各组分在吸收剂中的溶解度不同实现分离；萃取是根据混合物中各组分在两种不混溶溶剂中的溶 解度不同实现分离；吸附则是利用固体吸附剂对不同组分的吸附能力不同实现分离。
分离过程的热力学基础
06 结论
分离技术的重要地位
分离技术是现代化工生产中的关键环 节，对于提高产品质量、降低能耗和 实现绿色生产具有重要意义。
随着化工行业的发展，多组分分离技 术成为研究和应用热点，对于解决复 杂混合物分离难题具有重要作用。
未来发展方向与展望
高效、节能、环保的多组分分 离技术将是未来的研究重点， 如新型吸附剂、萃取剂和精馏
03 多组分精馏技术
多组分精馏的原理
精馏原理
多组分精馏基于溶液的相平衡原 理，通过加热和冷凝操作将溶液 分成多个纯组分。
组分性质
多组分精馏中，各组分的沸点、 蒸汽压、溶解度等性质对分离效 果有重要影响。
人工智能和大数据等先进技术 的应用将为多组分分离技术提 供新的解决方案，实现智能化和技术开发将得到加强，以适 应不同化工领域的需求。
绿色化学和可持续发展理念将 进一步渗透到多组分分离技术 的研究和应用中，推动化工行 业的可持续发展。
平衡分离
当混合物达到热力学平衡时，各组分的组成不再发生变化，此时可以通过一定 的操作手段，如改变温度、压力或加入第三组分等，使混合物中各组分得以分 离。
非平衡分离
在某些情况下，混合物无法达到热力学平衡，但为了实现分离，可以采用一些 非平衡分离技术，如吸附、结晶、离子交换等。
分离过程的动力学基础
扩散系数
按操作目的分类
可分为精馏、吸收、萃取、吸附等。精馏是根据混合物中各组分的沸点不同，通过加热、冷凝实现分离；吸收是 根据混合气体中各组分在吸收剂中的溶解度不同实现分离；萃取是根据混合物中各组分在两种不混溶溶剂中的溶 解度不同实现分离；吸附则是利用固体吸附剂对不同组分的吸附能力不同实现分离。
分离过程的热力学基础
06 结论
分离技术的重要地位
分离技术是现代化工生产中的关键环 节，对于提高产品质量、降低能耗和 实现绿色生产具有重要意义。
随着化工行业的发展，多组分分离技 术成为研究和应用热点，对于解决复 杂混合物分离难题具有重要作用。
未来发展方向与展望
高效、节能、环保的多组分分 离技术将是未来的研究重点， 如新型吸附剂、萃取剂和精馏
03 多组分精馏技术
多组分精馏的原理
精馏原理
多组分精馏基于溶液的相平衡原 理，通过加热和冷凝操作将溶液 分成多个纯组分。
组分性质
多组分精馏中，各组分的沸点、 蒸汽压、溶解度等性质对分离效 果有重要影响。