《新型分离技术》课件—01绪论
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第一章分离技术绪论 ppt课件
业（公元前4228年），它包括酿造、 做面包、干酪、酸奶等。
但是古代的生物技术比较原始粗糙，一般都是家庭 作坊式的生产，大多数产物基本不经过分离而直接使用 ，因此也就没有专门的生物分离技术了。
2020/10/28
37
（2）原始分离纯化时期（第一代生物技术产品） 第一代（传统）生物工业是指
1860年代到1940年代青霉素等抗生 素出现之前的生物技术产业。这一 时期，发现了发酵的本质是微生物 的作用，而且发现了微生物的有关 功能，掌握了纯种培养技术，生物 技术进入近代酿造产业的发展阶段。 到20世纪上半叶，近代酿造产业的 生产技术已经有了很大的发展，又 逐渐开发形成了发酵法生产酒精、 丙酮、丁醇等微生物发酵工业（厌 氧发酵）。
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38
这个时期的生化产品相对比较简单，基本上是无活
性的小分子（有机溶剂）。此时开始引入化学工程中较 成熟的近代分离技术，如过滤、蒸馏、精馏等，生产多 以经验为主。
2020/10/28
39
（3）传统分离纯化方法推广使用时期(传统第二代生 物技术产品)
20世纪40年代出现的青霉素产品的出现是生物技术 发展史上的里程碑，也是第二代生物技术的代表。这一 时期，随着无菌空气制备技术和大型好氧发酵装置的成 功开发，微生物发酵工业迅速壮大，一大批（好氧发酵 ）的产品相继投入了工业化生产，如链霉素等抗生素、 谷氨酸等氨基酸、核酸（核苷酸）、柠檬酸等有机酸、 淀粉酶等酶制剂、微生物多糖和单细胞蛋白等。
生化分离是生物技术产品产业化的必经之路，故而越 来越受到人们的重视。
2020/10/28
23
四、生化分离的特点
生物技术产品以粗料发酵为主，粗原料增加了下游操 作成本，包括发酵废液的处理成本，其中清液（精料 ）发酵将是一个方向。
但是古代的生物技术比较原始粗糙，一般都是家庭 作坊式的生产，大多数产物基本不经过分离而直接使用 ，因此也就没有专门的生物分离技术了。
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（2）原始分离纯化时期（第一代生物技术产品） 第一代（传统）生物工业是指
1860年代到1940年代青霉素等抗生 素出现之前的生物技术产业。这一 时期，发现了发酵的本质是微生物 的作用，而且发现了微生物的有关 功能，掌握了纯种培养技术，生物 技术进入近代酿造产业的发展阶段。 到20世纪上半叶，近代酿造产业的 生产技术已经有了很大的发展，又 逐渐开发形成了发酵法生产酒精、 丙酮、丁醇等微生物发酵工业（厌 氧发酵）。
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这个时期的生化产品相对比较简单，基本上是无活
性的小分子（有机溶剂）。此时开始引入化学工程中较 成熟的近代分离技术，如过滤、蒸馏、精馏等，生产多 以经验为主。
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（3）传统分离纯化方法推广使用时期(传统第二代生 物技术产品)
20世纪40年代出现的青霉素产品的出现是生物技术 发展史上的里程碑，也是第二代生物技术的代表。这一 时期，随着无菌空气制备技术和大型好氧发酵装置的成 功开发，微生物发酵工业迅速壮大，一大批（好氧发酵 ）的产品相继投入了工业化生产，如链霉素等抗生素、 谷氨酸等氨基酸、核酸（核苷酸）、柠檬酸等有机酸、 淀粉酶等酶制剂、微生物多糖和单细胞蛋白等。
生化分离是生物技术产品产业化的必经之路，故而越 来越受到人们的重视。
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四、生化分离的特点
生物技术产品以粗料发酵为主，粗原料增加了下游操 作成本，包括发酵废液的处理成本，其中清液（精料 ）发酵将是一个方向。
第一课现代分离技ppt
大豆分离蛋白生产过程中的乳清一直是环保治理的难点，
乳清中的乳清蛋质，大豆低聚糖和盐类，排放到自然水体会造 成污染，回收利用则变废为宝。借助于对浓缩相不断稀释的全 过滤，则可以获得蛋白质含量更高的乳清蛋白粉。此外，引入 超滤和反渗透组合技术，可以在浓缩乳清蛋白的同时，从膜的 透过液中除掉乳糖和灰分等，这样就大大扩大了全干乳清的应 用范围。引入超滤和反渗透后，乳清蛋白的质量明显提高。
1.1分离过程的演变历史
一、分离工程的起源
早在数千年前，人们已利用各种分离方法制作 许多人们生活和社会发展中需要的物质。例如，利 用日光蒸发海水结晶制盐；农产品的干燥；从矿石 中提炼铜、铁、金、银等金属；火药原料硫磺和木 炭的制造；从植物中提取药物；酿造葡萄酒时用布 袋过滤葡萄汁；制造蒸馏酒等等。
反应平衡常数 离解常数 反应速率常数 电离电势 ......
生物学性质
生物亲和力、生物吸附平衡、生物学 反应速率常数
第2章 料液的预处理与固液分离
2.1 预处理 2.2 固液分离
在化工生产过程中，原料液中除了含有目的物外， 往往还存在大量的未反应完全的反应物、原料带来的 杂质、催化剂、反应中间产物及副产物等组分。为了 得到目的物产品，常规的做法是首先将料液中的固形 悬浮颗粒或小液滴等非均相组分与可溶性组分分开。 此时，往往需要对原料进行预处理。
还有一种可以进行连续操作的分子筛，物料连续 进入填充床，分子筛可以只吸附固定体积的分子，再 释放，而将体积过大的分子拦住，石油气和天然气的 分离经常采用这种方式。
吸附作用是催化 、脱色、防毒等工业应用中必 不可少的单元操作。
常用的吸附剂是活性炭，活性炭的吸附是物理吸附和
化学吸附综合作用的结果。活性炭的吸附能力的大小 可用吸附量qe来衡量。
乳清中的乳清蛋质，大豆低聚糖和盐类，排放到自然水体会造 成污染，回收利用则变废为宝。借助于对浓缩相不断稀释的全 过滤，则可以获得蛋白质含量更高的乳清蛋白粉。此外，引入 超滤和反渗透组合技术，可以在浓缩乳清蛋白的同时，从膜的 透过液中除掉乳糖和灰分等，这样就大大扩大了全干乳清的应 用范围。引入超滤和反渗透后，乳清蛋白的质量明显提高。
1.1分离过程的演变历史
一、分离工程的起源
早在数千年前，人们已利用各种分离方法制作 许多人们生活和社会发展中需要的物质。例如，利 用日光蒸发海水结晶制盐；农产品的干燥；从矿石 中提炼铜、铁、金、银等金属；火药原料硫磺和木 炭的制造；从植物中提取药物；酿造葡萄酒时用布 袋过滤葡萄汁；制造蒸馏酒等等。
反应平衡常数 离解常数 反应速率常数 电离电势 ......
生物学性质
生物亲和力、生物吸附平衡、生物学 反应速率常数
第2章 料液的预处理与固液分离
2.1 预处理 2.2 固液分离
在化工生产过程中，原料液中除了含有目的物外， 往往还存在大量的未反应完全的反应物、原料带来的 杂质、催化剂、反应中间产物及副产物等组分。为了 得到目的物产品，常规的做法是首先将料液中的固形 悬浮颗粒或小液滴等非均相组分与可溶性组分分开。 此时，往往需要对原料进行预处理。
还有一种可以进行连续操作的分子筛，物料连续 进入填充床，分子筛可以只吸附固定体积的分子，再 释放，而将体积过大的分子拦住，石油气和天然气的 分离经常采用这种方式。
吸附作用是催化 、脱色、防毒等工业应用中必 不可少的单元操作。
常用的吸附剂是活性炭，活性炭的吸附是物理吸附和
化学吸附综合作用的结果。活性炭的吸附能力的大小 可用吸附量qe来衡量。
新型分离技术分子蒸馏PPT课件
沸腾、鼓泡
分离因子
与组分蒸汽压和分子量之
比有关
P10 1 P20 2
M2 M1
与组分蒸汽压之比有关
P10 1 P20 2
第18页/共61页
分子蒸馏的传热与传质
• 描述分子蒸馏全过程的传热、传质数学模型，并 对设备结构和操作条件进行优化的研究有:
• 分子蒸馏的表面蒸发动力学，分子通过蒸馏空间 的行程，分子在冷凝面上的冷凝，蒸发与冷凝表 面液膜内及蒸馏间隙内的传热、传质过程等研究。
3. 基于真空抽力，蒸发分子向冷凝面飞射； 4. 分子自由程大于蒸发面－冷凝面距离的分子在
冷凝面上冷凝，小于蒸发面－冷凝面距离的分 子不能到达冷凝面； 5. 没有蒸发的重组分和返回加热面上的极少量轻 组分由于重力或离心力作用落到加热器底部。
第7页/共61页
不同分子量组分的分子蒸馏原理
第8页/共61页
• Anh-Dung等人提出的刷膜式分子蒸发器数学模 型，较为详细地论述了分子蒸发器内液膜稳态区 （温度恒定）内浓度变化，分子蒸馏过程的分离 能 力 ， 具 有 普 遍 性 。第19页/共61页
刷膜式分子蒸发器数学模型
• 假设： 1. 蒸馏液为理想溶液； 2. 分子蒸馏速率不高，膜内无温度变化； 3. 液膜呈湍流，加热面和蒸发面之间的浓度梯度
• 从热力学和动力学原理可推出下式：
• 式中：
m=(k/（2）1/2) (T/d2p)
k为波尔茨曼常数；
T为分子所处的环境温度；
P为分子所处压力；
d为分子有效直径。
可知：分子平均自由程与温度、压力及分子有效直 径有关。
第11页/共61页
压力对分子平均自由程的影响
p/mmHg 1.0
10-1
《分离技术概论》概论 ppt课件
life time of process
浙江大学p生pt物课件工程研究所
14
几种工业化膜过程的基本特征
浙江大学p生pt物课件工程研究所
15
基于场效应的分离技术
• 重力场、压力场、离心力场分离
利用外加力场的作用，使混合物中各组分本身特 征带来其在场内运动的特性差异，由此来达到分 离的技术。
• 磁场分离
• 第4类——二种分离或分离与反应耦合、集成分 离技术：反应精馏、膜反应器等。
浙江大学p生pt物课件工程研究所
5
基于传统分离方法的新型分离技术
• 传统化工分离技术：蒸馏、萃取、吸收、 吸附等。
• 在工业过程产物的提取、分离、浓缩与纯 化方面起到重要作用。
• 绝大多数的化工产物的生产离不开这些分 离过程。
浙江大学p生pt物课件工程研究所
8
分子蒸馏技术原理
浙江大学p生pt物课件工程研究所
9
新型萃取技术
• 超临界萃取 (supercritical fluid extraction)
以超临界流体为萃取剂，利用其对脂肪酸、
植物碱、醚类、酮、甘油脂等物质具有溶解作 用，从固态或液态混合物中将这些物质提取出 来的技术。
浙江大学p生pt物课件工程研究所
11
反相胶团萃取
二-(3-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠(AOT)
浙江大学p生pt物课件工程研究所
12
新型 吸附、离子交换与色谱技术
• 吸附分离
基于吸附剂与溶质间的物理力或化学结合力，使 溶液 中的有机溶质或其它亲物质的吸附，达到有机物的脱 除或溶液的纯化。
• 离子交换
• 膜基萃取 （membrane based extraction)
浙江大学p生pt物课件工程研究所
14
几种工业化膜过程的基本特征
浙江大学p生pt物课件工程研究所
15
基于场效应的分离技术
• 重力场、压力场、离心力场分离
利用外加力场的作用，使混合物中各组分本身特 征带来其在场内运动的特性差异，由此来达到分 离的技术。
• 磁场分离
• 第4类——二种分离或分离与反应耦合、集成分 离技术：反应精馏、膜反应器等。
浙江大学p生pt物课件工程研究所
5
基于传统分离方法的新型分离技术
• 传统化工分离技术：蒸馏、萃取、吸收、 吸附等。
• 在工业过程产物的提取、分离、浓缩与纯 化方面起到重要作用。
• 绝大多数的化工产物的生产离不开这些分 离过程。
浙江大学p生pt物课件工程研究所
8
分子蒸馏技术原理
浙江大学p生pt物课件工程研究所
9
新型萃取技术
• 超临界萃取 (supercritical fluid extraction)
以超临界流体为萃取剂，利用其对脂肪酸、
植物碱、醚类、酮、甘油脂等物质具有溶解作 用，从固态或液态混合物中将这些物质提取出 来的技术。
浙江大学p生pt物课件工程研究所
11
反相胶团萃取
二-(3-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠(AOT)
浙江大学p生pt物课件工程研究所
12
新型 吸附、离子交换与色谱技术
• 吸附分离
基于吸附剂与溶质间的物理力或化学结合力，使 溶液 中的有机溶质或其它亲物质的吸附，达到有机物的脱 除或溶液的纯化。
• 离子交换
• 膜基萃取 （membrane based extraction)
现代分离方法与技术第1章 ·绪论【精选】
由热力学第二定律可知, 混合过程是一个熵增加的过程, 它是一个自发过程, 而它的逆过程—— 分离过程, 则不 能自发地进行, 需要某种专门的过程和设备, 否则不可 能实现。
实例二：己烷和水的混合实验。
将己烷和水放在一个烧杯里，它们不能自发混合 形成均匀溶液；当剧烈搅拌（做功）时，则相互 分散，短时间内形成均匀溶液，一旦放置（停止 搅拌）则形成互不相溶的两相。在这个实例中， 我们看到混合过程不能自发进行，而（做功使之 混合后的）分离过程可以自发完成。
现代分离技术
Modern technology for separation
内容简介
第一章 绪 论 第二章 分离过程的热力学 第三章 分离过程的动力学 第四章 分子间相互作用与溶剂特性 第五章 萃取分离法 第六章 色谱分离原理
内容简介
第七章 制备色谱技术 第八章 膜分离 第九章 电化学分离法 第十章 其他分离技术 第十一章 分析鉴定方法与分离分
杂志
化学工程； 化工学报； 膜科学与技术； 高分子材料科学与工程；
---
第一章 绪 论
§1.1 分离科学及其研究内容 §1.2 分离科学的重要性 §1.3 分离过程的本质 §1.4 分离方法的分类 §1.5 分离富集在分析化学中的应用 §1.6 分离富集方法 §1.7 分离方法的评价 §1.8 直接分离和间接分离 §1.9 分离富集技术的发展趋势
（1）平衡分离过程 利用外加能量或分离剂使混合物体系形成两相界面，
通过两相界面的平衡关系使均相混合物得以分离。如液 -液萃取（达到平衡时的分配系数不同）；结晶（固-液 平衡）；蒸馏（液-气平衡） （2）速度差分离过程 利用外加能量，强化特殊梯度场（重力梯度、压力梯 度、温度梯度、浓度梯度、电位梯度等）。如高速或超 速离心强化离心力场，使用过滤材料强化不同物质移动 的速度差。电泳强化离子移动速度差等。一般用于非均 相混合物的分离。 （3）反应分离过程
实例二：己烷和水的混合实验。
将己烷和水放在一个烧杯里，它们不能自发混合 形成均匀溶液；当剧烈搅拌（做功）时，则相互 分散，短时间内形成均匀溶液，一旦放置（停止 搅拌）则形成互不相溶的两相。在这个实例中， 我们看到混合过程不能自发进行，而（做功使之 混合后的）分离过程可以自发完成。
现代分离技术
Modern technology for separation
内容简介
第一章 绪 论 第二章 分离过程的热力学 第三章 分离过程的动力学 第四章 分子间相互作用与溶剂特性 第五章 萃取分离法 第六章 色谱分离原理
内容简介
第七章 制备色谱技术 第八章 膜分离 第九章 电化学分离法 第十章 其他分离技术 第十一章 分析鉴定方法与分离分
杂志
化学工程； 化工学报； 膜科学与技术； 高分子材料科学与工程；
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第一章 绪 论
§1.1 分离科学及其研究内容 §1.2 分离科学的重要性 §1.3 分离过程的本质 §1.4 分离方法的分类 §1.5 分离富集在分析化学中的应用 §1.6 分离富集方法 §1.7 分离方法的评价 §1.8 直接分离和间接分离 §1.9 分离富集技术的发展趋势
（1）平衡分离过程 利用外加能量或分离剂使混合物体系形成两相界面，
通过两相界面的平衡关系使均相混合物得以分离。如液 -液萃取（达到平衡时的分配系数不同）；结晶（固-液 平衡）；蒸馏（液-气平衡） （2）速度差分离过程 利用外加能量，强化特殊梯度场（重力梯度、压力梯 度、温度梯度、浓度梯度、电位梯度等）。如高速或超 速离心强化离心力场，使用过滤材料强化不同物质移动 的速度差。电泳强化离子移动速度差等。一般用于非均 相混合物的分离。 （3）反应分离过程
第1讲(绪论)
化学－元素的发现，新化合物的结构确定。 物理－物质的物理性质研究。 生物－样品前处理 化工－试剂和化工产品纯化 医学－治疗血友病的血液制剂。 药学－药理毒理实验，新药开发 材料科学－超纯硅 环境－污水处理（沉淀），垃圾分类（磁力分离法） 石油－除苯汽油（吸附、萃取），石油精炼（蒸馏）。
[(C2H5)2OH]+[FeCl4]的亲溶剂（疏水）势能驱使Fe3+进入乙醚相；
亲溶剂势能远大于浓度差化学势，所以，Fe3+进入乙醚相
1.3 分离过程的本质
结论：
分离有时是自发过程、混合有时也不能自发进行；
总自由能决定体系是趋向分离、还是趋向混合，即： G总＝势能项＋熵项＝µ i＋RT lnai 均相体系中只存在浓度差 自发混合。 非均相体系中除浓度差外，还存在各种相互作用（势能） 各组分趋向于分配在低势能相。（自由能降低）
3. 回收率的测定方法
利用标准参考物质（标准样品）、合成样品、分析过的样品、标 准加入法
1.5 分离方法的评价
富集倍数
富集倍数＝待分离组分的回收率/基体回收率
对富集倍数的要求—视样品中组分的最初含量
和所用检测技术灵敏度的高低而定。
高灵敏度和高选择性检测方法无需富集；通常
富集100－1000倍即可。
1. 2. 3. 4.
分离富集技术的特点
分离对象种类繁多（所有天然和合成物质） 分离目的各不相同（检测、制备、定性定量） 分离规模差别很大（g级吨级） 分离技术形形色色（过滤、萃取、离心）
5. 应用领域极为广泛（生物医药、石油、化工）
1.1 分离科学及其研究内容
分离科学的研究内容
分离过程的共同规律
1.2 分离科学的意义
[(C2H5)2OH]+[FeCl4]的亲溶剂（疏水）势能驱使Fe3+进入乙醚相；
亲溶剂势能远大于浓度差化学势，所以，Fe3+进入乙醚相
1.3 分离过程的本质
结论：
分离有时是自发过程、混合有时也不能自发进行；
总自由能决定体系是趋向分离、还是趋向混合，即： G总＝势能项＋熵项＝µ i＋RT lnai 均相体系中只存在浓度差 自发混合。 非均相体系中除浓度差外，还存在各种相互作用（势能） 各组分趋向于分配在低势能相。（自由能降低）
3. 回收率的测定方法
利用标准参考物质（标准样品）、合成样品、分析过的样品、标 准加入法
1.5 分离方法的评价
富集倍数
富集倍数＝待分离组分的回收率/基体回收率
对富集倍数的要求—视样品中组分的最初含量
和所用检测技术灵敏度的高低而定。
高灵敏度和高选择性检测方法无需富集；通常
富集100－1000倍即可。
1. 2. 3. 4.
分离富集技术的特点
分离对象种类繁多（所有天然和合成物质） 分离目的各不相同（检测、制备、定性定量） 分离规模差别很大（g级吨级） 分离技术形形色色（过滤、萃取、离心）
5. 应用领域极为广泛（生物医药、石油、化工）
1.1 分离科学及其研究内容
分离科学的研究内容
分离过程的共同规律
1.2 分离科学的意义
现代分离技术ppt
1.1分离过程的演变历史
二、分离工程的发展
自二十世纪五十年代以来，通过对化学工程的深 入研究，提出了三传一反（动量传递、热量传递、质 量传递、化学反应工程）的概念。使分离工程建立在 更基本的质量传递的基础上，从界面的分子现象和基 本流体力学现象进行分离工程中各单元操作的基础研 究，并用定量的数学模型描述分离过程，用于分析已 有的分离设备，并用于设计新的过程和设备。 由于计算机技术的飞速发展，使得从较基础的 理论角度出发对分离过程和设备进行研究成为可能， 减少了误差和失真。对一些复杂的数学模型的开发并 用于分离过程的优化，使化工过程更趋成熟和完善。
1.2分离工程学科
一、分离工程学科的构架
二、分离工程学科与其他学科的关系
1.3分离过程的分类
一、有相产生或添加的分离过程
在分离均相混合物时，通常采用添加或产生第二 个不互溶的相实现产品的分离。第二相的产生是通过 外加能量分离剂产生相变或直接添加第二相的物质分 离剂两种途径实现的。有些分离过程同时使用能量分 离剂和物质分离剂。 举例见教材P3表1-1。
2.1 预处理
预处理的目的主要有三个： ⑴改变料液的物理性质，促进从悬浮液中分离固形物 的速度，提高固液分离器的效率； ⑵尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液 相）； ⑶去除料液中的部分杂质，以利于后续各步操作。
预处理的方法： ⑴降低液体粘度（加热法、稀释法） ⑵调节悬浮液的PH值 ⑶凝聚和絮凝，或者是混凝 ⑷加入助滤剂 ⑸加入反应剂
1.1分离过程的演变历史
单元操作概念的建立对化学工程的发展起了重大 的作用。它对用于不同的化学工艺中的同样的操作， 以单元操作的概念抽象出来，对其共同规律进行研究。 通过对其基础研究、单元操作所用设备的结构、操作 特性、设计计算方法及应用开发等多方面的研究，为 分离过程在化工工艺开发、化工过程放大、化工装置 设计和在化工生产中的正确应用提供了较为完整的理 论体系和经济高效的分离设备，对促进化学工业的发 展起到了重要的作用。 同时，以此为基础发展起来了以因次分析和相 似论为基础的实验研究方法和以数学模型方法为基本 的理论结合实际的化学工程研究方法，也对化学工程 学本身的发展作出了很大的贡献。
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2020年12月11日
16
新型分离技术开拓与发展的 必要性
• 科技发展与探索的需求 （新材料、新产品、新工艺）
• 资源利用与清洁生产的需求 （节能、增产）
• 生态环境保护的需求 （环保与综合利用）
2020年12月11日
17
科技发展与探索的需求
• 随着现代生产和科学技术的飞速发展，人民 生活水平的逐步提高，对分离技术提出了越 来越高的要求。 典型例：
19
生态环境保护的需求
• 我国的环境状况：
• 废、污水排放总量约占世界10％以上，国 民生产总值约占世界的3％；
• 空气中易吸入颗粒物（PM2.5）、二氧化硫 、VOCs、温室气体等的大幅度或成倍超标 ，对大气造成了极为严重的污染；
• 固体废弃物堆积量已超过60亿吨，占地约 75万亩。
2020年12月11日
• 在工业规模上，通过适当的技术与装备，耗费 一定的能量或分离剂来实现混合物分离的过程 称为分离工程。
• 分离工程通常贯穿在整个生产工艺过程中，是 获得最终产品必不可少的一个重要环节。
2020年12月11日
5
工业生产过程中的地位
在化工生产过程中，分离方面的基建投 资通常占50～90％，所消耗的能量也往 往占绝大部分，例如：
1. 半导体工业中所需的高纯度气体氩、氦及半 导体材料硅和锗等；
2. 天然铀矿中U235仅为0.7％左右，扩散、膜分 离、高速离心分离；
3. 航天领域的载人空间飞行器及空间站舱内空 气 活的 废净 水化 的、 再利CO用2的等去。除、饮用水的制备及生
2020年12月11日
18
资源利用与清洁生产需求
初馏 蒸馏 精馏
2020年12月11日
7
无水酒精的制取方法
• 恒沸精馏 • 加盐精馏 • 离子交换 • 分子筛吸附 • 渗透汽化
收率 82～90％ 残留物多 收率：89～96％ 残留物少
2020年12月11日
8
例2 合成氨生产工艺
焦炭、空气→造气 →除尘、脱硫 →变换→ 脱碳、 脱硫→压缩 →合成 →合成氨（其中弛放气回收）
11
谷氨酸提取方法
• 等电点法：收率60～70，母液含1.8％ • 离子交换法：工艺长、占地大、耗酸碱、
废液多，操作严、提取率高 • 盐酸盐法：收率85％，Zn污染环境 • 金属盐法：锌、钙盐法，国内未采用 • 电渗析法：提取率85％，酸碱用量减半
2020年12月11日
12
分离技术与日常生活
• 洗脸、刷牙的自来水、饮用的纯净水大多通 过对来自江河湖海的水处理后获得的；
脱CO：铜氨液吸收 脱CO2： 热碳钾法、甲醇法 弛放气回收：（膜分离法）
增产5％， 节能0.58×106kJ/吨
2020年12月11日
9
例 3 离子膜法电解制液碱
隔膜法 NaOH 50 Na2CO3 0.09 NaCl 1.0-1.2
汞法 50 0.03 0.003
离子膜法 50 0.04 0.005
• 待分离的混合物可以是原料、中间产物或废弃 物料，制得产物的组成依需求而定，仍然可以 是混合物，也可以为纯度极高的单体。
2020年12月11日ຫໍສະໝຸດ 3分离的作用与意义
2020年12月11日
4
分离技术及其在过程工程中的意义
• 分离技术系指利用物理、化学或物理化学等基 本原理与方法将某种混合物分成两个或多个组 成彼此不同的产物的一种手段。
• 及时去除空气中气溶胶（PM2.5颗粒物）、易挥 发有机物（VOCs）、降低NOX、SO2、CO和 CO2等均需要快速有效的新型分离技术。
2020年12月11日
14
分离技术与人类健康、保健
• 人工肾→筛分透析脱出尿酸→血液透析；
• 人工肺→供氧和去除CO2→血液氧合； • 人工肝→ 置换及吸附→血液脱毒。
投资
100
95.5
80.0
2020年12月11日
10
例4 谷氨酸生产
（蛋白质水解、合成、发酵法）
(C6 H12O5 )n 水解（水解酶）（C12 H O 22 12 ) 糖化(糖化酶）（C6 H12O6 ) 发酵（谷氨酸)
发酵液提取： 等电点提取→离心分离→ 中和脱色→真空 结晶 →干燥
2020年12月11日
绪论
• 分离技术定义 • 分离的作用与意义 • 分离过程的分类 • 新型分离技术进展 • 本课程教学方案
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分离技术定义
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分离技术的定义
• 二种或多种物质的混合是一个自发过程，而要 将混合物分开或将其变成产物，必须采用适当 的分离手段（技术）并耗费一定的能量或分离 剂。
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常规分离技术改良与新型分离技术 的产生
• 促使一些常规分离技术，如蒸馏、吸收、 萃取、吸附、结晶等不断改进和发展，更 使一些特色明显的新型分离技术，如膜分 离、泡沫分离、超临界流体萃取、印迹分 离，以及集成技术等得到重视和开发。
1. 在聚乙烯生产过程中，精制所消耗的能 量占总能量的94％；
2. 在醋酸生产中，精制所消耗的能量为总 能耗的98％。
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例1 酒精生产工艺 （薯干发酵法、乙烯直接合成）
(C6 H12O5 )n 蒸煮（淀粉酶）（C12H O 22 12 ) 糖化(糖化酶）（C6 H12O6 ) 发酵（C2H5OH CO2 )
• 人类赖以生存的三大资源：能源、水、矿物
• 可再生资源生产能源产品，例如，农副产品纤维素 分解发酵生产酒精、玉米芯生产木糖醇等；
• 能源的危机促使人们对工业过程中的能耗技术进行 改造等；
• 在沿海城市，利用充足的海水资源，进行苦咸水脱 盐、海水淡化将是缓解沿海城市缺水的主要途径之 一。
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• 食用的果汁、生啤、白糖、食盐等分别通过 蒸发、膜滤、结晶、电渗析等方法制得；
• 汽车所用的汽油、煤油等都是通过对原油加 氢反应除去硫磺并经分馏制得。
• ……
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分离技术与环境保护作用
• 加油站在汽车加油过程中释放的汽油，有机溶剂 在储运过程中的挥发；
• 由汽车排放的尾气、旅游大巴放出的黑烟、氮氧 化合物，喷气机喷出的白雾等，造成了严重的空 气污染。
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调节人体平衡、维持生活、延长寿命
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分离技术与能源再生利用
• 按当前年消耗量，化石燃料难以持久： 除煤可维持二三百年外，核能铀在内的其 它能源，只有六十年左右的用量，开发新 能源与提高利用率成为必要。
• 如贫矿铀的富集新技术、氢能源开发、燃 料电池的应用、风能与水能的利用等均需 要有高效而经济的分离技术。