泡沫分离技术的应用及研究进展
摘要
泡沫分离技术是近些年得到重视的分离技术之一，介绍了泡沫分离技术的应用，介绍了此技术可分离细胞，可分离富集蛋白质体系，泡沫分离_Fenton氧化工艺处理表面活性剂废水，泡沫分离_Fenton氧化处理炼油废水，两级泡沫分离废水中大豆蛋白的工艺，聚氨酯泡沫塑料分离富集石墨炉原子吸收光谱法测定痕量金，硅片线锯砂浆中硅粉与碳化硅粉的泡沫浮选分离回收，超滤与泡沫分离内耦合应用于表面活性物质浓缩分离的实验研究，重点研究了此技术分离皂苷的有效成分。通过泡沫浮选分离富集三七中的4种人参皂苷的实验采用泡沫浮选法对三七粗提液中的4种人参皂苷Rg1、R e、Rb1 与 Rd进行了分离富集,此法分离皂苷具有富集倍数高、时间短、装置简单,且不需要有机溶剂,具有安全无污染的特点,易实现工业化生产.最后又介绍了一下泡沫分离技术的优缺点.
本文通过在现实工业中的九大应用证实了泡沫分离技术在工业生产中的重要性，泡沫分离的研究工作将不断扩大范围，其工业应用将越来越多.
关键词：泡沫分离；富集蛋白质；泡沫浮选法；两级泡沫分离；聚氨酯泡沫塑料分离；超滤与泡沫分离；人参皂苷
Application of Foam Separation Technology and
Research Development
Abstract
Foam separation is a separation technique in recent years been one of great importance, introduced the application of foam separation technology, introduces the technology detachable cell, detachable enriched with proteins, Oxidation process in foam separation _Fenton surfactant wastewater, foam separation _Fenton oxidation wastewater, two soy protein in the foam separation process wastewater, polyurethane foam separation and enrichment of graphite furnace atomic absorption spectrometric determination of trace gold, silicon silica fume mortar jigsaw pieces with silicon carbide powder froth flotation separation and recovery, the ultrafiltration coupled with the foam separation of surfactant concentration used in the separation of experimental research focused on the separation of this technology the active ingredient saponin. By froth flotation separation and enrichment of the four kinds of ginseng notoginseng saponins foam separation experiments using crude extracts of thirty-seven the four kinds of ginsenosides Rg1, R e, Rb1 and Rd were separated and enriched, this method Saponin isolated high enrichment factor, time is short, the device is simple and does not require organic solvents, and has security features clean and easy to be industrialized. and finally introduction about advantages and disadvantages of foam separation.
In this paper, nine in the real industry application of foamseparation confirmed the importance of industrial production inthefoamseparation of the research work will continue to expand the scope of its industrial applications will be more and more.
Key words:Foam separation; concentration of protein; foam separation; two foam separation; polyurethane foam separation; ultrafiltration and foam fractionation; ginsenoside
目录
前言 (1)
第一章泡沫分离技术的简介 (2)
第二章泡沫分离技术的应用 (2)
2.1分离细胞 (2)
2.2分离富集蛋白质体系 (3)
2.3 分离皂苷有效成分 (3)
2.4泡沫分离_Fenton氧化工艺处理表面活性剂废水 (4)
2.5泡沫分离_Fenton氧化处理炼油废水 (5)
2.6两级泡沫分离废水中大豆蛋白的工艺 (5)
2.7聚氨酯泡沫塑料分离富集石墨炉原子吸收光谱法测定痕量金 (6)
2.8硅片线锯砂浆中硅粉与碳化硅粉的泡沫浮选分离回收 (7)
2.9超滤与泡沫分离内耦合应用于表面活性物质浓缩分离的实验研究 (8)
第三章泡沫分离技术的优缺点 (9)
3.1优点： (9)
3.2缺点： (9)
结语 (9)
参考文献 (10)
前言
早在1915年就开始应用于矿物浮选，但是对离子、分子、胶体及沉淀的泡沫吸附分离是在20世纪50年代末才引起人们的兴趣与重视，并逐渐作为一种单元操作加以研究，首先是从溶液中回收金属离子的课题开始，前期研究了泡沫分离金属离子的可行性，然后建立了金属离子与表面活性剂离子之间相互作用的扩散－双电层理论。20世纪60年代中期采用泡沫分离法脱除洗涤剂工厂排放的一级污水和二级污水中的表面活性剂－直链烷基磺酸盐和苯磺酸盐获得成功。20世纪70年代进行了染料等有机物与废水泡沫分离的实验研究，1977年开始有报道用阴离子表面活性剂泡沫分离DNA、蛋白质及液体卵磷脂等生物活性物质。到目前为止，用泡沫分离法获得的蛋白质及酶有溶菌酶、白蛋白、促性腺激素、胃蛋白酶、凝乳酶、血红蛋白、过氧化氢酶、卵磷脂、β－淀粉酶、纤维素酶、D－氨基酸氧化酶、苹果酸脱氢酶等等。随着工业的发展，特别是对环境保护的普通重视和资源综合利用的要求，泡沫分离的研究工作将不断扩大范围，其工业应用将越来越多。泡沫分离技术可用于分离各种物质——小到离子而至粗大的矿石颗粒。泡沫浮选法精选矿石已有60年以上的历史。虽然1937年Langmuir等已发现离子也有可能应用浮选来提取,可是直到1959年才由Sebba提出泡沫浮选也可能应用于分析技术中。但实际应用于分析分离还只是近十年左右才实现的。到目前为止已对Ag、As、Au、Be、Bi、Cd、Ce、Co、Cr、Cu、F、Fe、Hg、In、Mn、Mo、Ni、Pb、Pd、Pm、Ra、Re、Sb、Th、U、V、W等元素以及一些有机物的泡沫分离作了广泛的研究。由于从水溶液分离痕量重金属和其他污染物质应用泡沫分离方法易实现,因此可以预料,泡沫分离技术势必将逐步发展起来，泡沫分离技术的研究开发工作已开展了近一个世纪，为统一泡沫分离的概念，1964年Karger，Grieves[2]等人共同推荐并向IUPAC提出一项建议，把泡沫分离技术方法分类I泡沫分离Foamseparation：A泡沫分离法FoamfractionationB泡沫浮选法FrothFlotation：1.矿物浮选OreFlotation2.粗离子浮选MacroFlotation3.细粒子浮选MicroFlotation4.沉淀浮选PrecipitateFlotation5.离子浮选IonFlotation6.分子浮选MolecularFlotationC吸附胶体浮选
AdsorbingFlotationⅡ非泡沫分离NonfoamingadsorptivebubbleseparationsA 鼓泡分离法BubblefractionationB萃取浮选法Solventsublation。
第一章泡沫分离技术的简介
泡沫分离技术是通过向溶液中鼓泡并形成泡沫层，将泡沫层与液相主体分离，由于表面活性物质聚集在泡沫层内，就可以达到浓缩表面活性物质或净化液相主体的目的被浓缩的物质可以是表面活性物质，也可以是能与表面活性物质相结合的任何物质吸附作用使气泡表面的溶质浓缩，清除在液体表面上形成的泡沫，即可除去被浓缩的物质。泡沫分离是吸附性气泡分离技术中的一种，由于气泡能够以极少量的液体提供极大的表面积，因此如果某种溶质能够选择性地吸附在气液界面，该溶质在泡沫中的浓度将大于其在主体液相中的浓度。这种技术最初用于矿物浮选、污水处理等领域。近年来，基于其在生物医药和食品工业领域的巨大应用潜力，泡沫分离技术在生物分离特别是分离稀溶液中蛋白质的过程中受到了越来越多的关注，因此泡沫分离技术是近些年得到重视的分离技术之一。泡沫分离是根据吸附的原理，向含表面活性物质的液体中鼓泡，使液体内的表面活性物质聚集在气液界面（气泡的表面）上，在液体主体上方形成泡沫层，将泡沫层和液相主体分开，就可以达到浓缩表面活性物质（在泡沫层）和净化液相主体的目的。被浓缩的物质可以是表面活性物质，也可以是能与表面活性物质相络合的物质，但它们必须具备和某一类型的表面活性物质能够络合或鳌合的能力。人们通常把凡是利用气体在溶液中鼓泡，以达到分离或浓缩目的的这类方法总称为泡沫吸附分离技术，简称泡沫分离技术。
第二章泡沫分离技术的应用
2.1分离细胞
泡沫分离法可以从待分离基质中分离出全细胞。用月桂酸、硬脂酰胺或辛胺作为表而活性剂，对初始细胞浓度为7．2×108 cfu／cm3的大肠杆菌
进行细胞分离，结果l min内能除去90％的细胞，用10 rnin的时间能女除99％的细胞[2]。此外，泡沫分离还可用于酵母细胞、小球藻、衣藻等的分离。
2.2分离富集蛋白质体系
2.2.1分离糖—蛋白质混合体系糖通常存在于植物和微生物体内，在糖的提取过程中生物体内的蛋白质也往往随之被提取出来，因此去除提取混合物中的蛋白质成为一些糖类提纯的关键步骤[2]。蛋白质和糖类表面活性具有较大差异，可以利用泡沫分离技术来实现蛋白质和糖的初级分离，与geveg溶剂萃取方法相比，该法操作简单，处理量大，不需外加任何有机溶剂。冈而从植物和微生物中提取糖时，采用泡沫分离技术可以满足初步去除蛋白质的需要，大大降低后续纯化工作的负荷。
2.2.2 分离蛋白质二元及多元体系在分离蛋白质体系中，蛋白质的活性在吸附过程中起了主导作用，但对于表面活性相近的蛋白质，存气液界面的吸附结松又决定了蛋白质的吸附优势，因此蛋白质表面活性强弱的判定是断定泡沫分离效果的首要前提。
2.2.3蛋白---酶体系的分离泡沫分离可应用于各种蛋白质和酶的浓缩或分离，其最初是用于胆酸和胆酸钠混合物中分离胆酸，泡沫中胆酸的浓度为料液的3-6倍，活度增加65％[4]。泡沫分离还可用于从非纯制剂中分离磷酸酶，从链球菌培养液中分离链激酶，从粗的人体胚胎均浆中分离蛋白酶。同前能够利用泡沫分离技术成功分离出的蛋白质有：磷酸酶、链激酶、蛋白酶、血清白蛋白、溶菌酶、胃蛋白酶、尿素酶、过氧化氢酶、明胶、大豆蛋、酪蛋白、抗菌肽类等一系列蛋白质[4]。
2.3 分离皂苷有效成分
2.3.1皂苷是一种优良的天然非离子型表面活性成分，具有亲水性的糖体和疏水性的皂苷，并且具有良好的起泡性，因此可用泡沫分离技术来从天然植物中提取皂苷。日前，人参皂苷和三七皂苷等中药皂苷类有效组分的富集分离都使用泡沫分离技术[6]。
2.3.2泡沫浮选法分离富集三七中的 4种人参皂苷：
中药生产包括提取、分离富集、浓缩、干燥等一系列复杂操作,提取后的分离富集是改变传统中药"粗、大、黑"的关键一环.浮选分离是一项利用物质在气泡表面上吸附性质的差异进行分离的技术溶液中含有表面活性成份是泡沫分离的必要条件之一,而中草药中的一些有效成分具有表面活性的特性,能够在强烈搅拌或沸腾时产生稳定的泡沫,因此中药水提液具备了泡沫分离的必要条件[6]。
三七为五加科人参属植物,是我国特产的传统珍贵药材,其药用部分为干燥块根它具有活血化瘀、消肿止痛和滋补强壮等多种药理和生物活性.三七的化学成分比较复杂,主要含有皂苷、黄酮、蛋白质、氨基酸、多糖蛋白、甾醇、挥发油和油脂等成分[6]。
三七中的人参皂苷Rg1 、Re 、Rb1 和Rd等是其中含量较高的有效成分,其分离纯化方法有溶剂法、沉淀法、柱层析法(硅胶、氧化铝、大孔吸附树脂等)结晶法等其中以柱层析法最为常见.然而柱层析法对提取液纯度有一定要求,杂质含量较多的提取液需经过柱,操作复杂且使用大量有机溶剂.本文采用泡沫浮选法分离富集三七的4种人参皂苷. 结果表明,此法操作简单,富集倍数高,安全无污染,为中草药有效成分的分离富集提供了一条新途径[6]。
2.4泡沫分离_Fenton氧化工艺处理表面活性剂废水
含表面活性剂废水易在气液界面聚集并形成排列整齐的分子膜, 使界面附近表面活性剂的浓度相对提高,隔绝水和氧的交换,抑制其他有毒物质的降解,影响水体自净[10]。若该废水排入水体环境中,则严重危害人类健康和生态平衡。目前处理含表面活性剂废水的方法有物理法(泡沫分离法、光催化氧化法、超声降解、膜过滤技术)、化学法(化学絮凝法、化学氧化法、离子交换法)和生物法(如活性污泥法、厌氧消化法)等。其中泡沫分离法具有工艺简单、操作简便、运行稳定、处理效果好等特点, 但由于其对COD去除率较低,费用高等问题,因此常需要和其他工艺联合进行[9]。
2.5泡沫分离_Fenton氧化处理炼油废水
大多数表面活性剂属于难生物降解物质,若不经处理直接排入水体,将严重危害人类健康和生态平衡[11]。目前含表面活性剂废水处理主要采用物理法(泡沫分离法、光催化氧化法、超声降解和膜过滤技术等) 、化学法(化学絮凝法、化学氧化和离子交换法等) 、生物法(活性污泥法和厌氧消化法)等。其中泡沫分离法具有工艺简单、操作简便、运行稳定、处理效果好等特点,但由于存在COD 去除率较低、费用高等问题,因此常需要和其他工艺联用某炼油公司废水处理站采用隔油/浮选(气浮—曝气) /生化曝气处理工艺。采用该工艺处理后出水各项指标均可达标,但由于废水具有很强的发泡性,生产运行过程中会间歇产生大量泡沫(生化曝气工段) ,生物处理效率低;此外,达标水在排放过程中遇到气流、水流等的搅动会间歇产生大量泡沫[12]。针对此问题,经过调研及多方论证,采用泡沫分离—Fenton氧化联用技术成功地解决了出水排放过程中产生泡沫的问题。
2.6两级泡沫分离废水中大豆蛋白的工艺
大豆是中国主要农作物之一，对大豆进行深加工具有重要意义。由于大豆蛋白具有良好的溶解性、乳化性、起泡性、持水性和黏弹性，在食品和化工等领域中具有广泛应用。迄今为止，中国用碱溶酸沉法生产大豆蛋白，从而产生大量含有大豆蛋白的废水，生产1 t 大豆蛋白排放20 t 废水，其废水中化学需要量（COD）高达10 000 mg/L，直接排放对环境造成严重的污染。目前该废水的处理方法主要有生化法、膜分离法以及离子交换树脂法等。然而，由于这些方法存在投资和生产费用高，操作工艺复杂等缺陷，难以实现工业化[8]。因此迫切需要探索操作简单、费用低、无污染和特别是能回收大豆蛋白的新工艺。泡沫分离法是近些年发展比较快的重要分离技术。它是根据表面吸附原理，通过鼓泡使溶液中具有表面活性的溶质或颗粒吸附到气-液界面上并以气泡为载体与液相主体进行分离，因此只要是具有表面活性的物质或是可以与表面活性物质发生络合
的物质都可以进行泡沫分离。泡沫分离技术因其具有设备简单、投资少、能耗低和无污染等优点而越来越受到研究者的重视[8]。
20 世纪初，泡沫分离技术已经应用于冶金工业，之后应用于环保工业，近些年研究在生物分离过程中蛋白质提取方面的应应用泡沫分离技术处理大豆蛋白废水的研究也有文献报道，结果表明当初始进料的大豆蛋白质量浓度为0.54 g/L 时，在最佳工艺条件下，富集比为 3.25，消泡液中大豆蛋白质量浓度为 1.76 g/L[8]。但当大豆蛋白浓度增大时，富集比和回收率大幅度减小。根据此工艺所确定的消泡液中大豆蛋白质量浓度最高也只有3.93 g/L，而实际废水中蛋白质量浓度约为4 g/L，因此根据目前的泡沫分离工艺也难以实现工业化。进一步提高泡沫分离水溶液中蛋白质的富集比之所以很难，是因为目前研究仅仅局限在常温下操作。常温时，当溶液中蛋白质浓度超过其临界胶束浓度时，在泡沫分离过程中泡沫层排液困难，泡沫塔出口的持液量大，从而使得蛋白质富集比难以提高。因此该文在研究不同初始pH 值、表观气速和温度，特别是在较高温度（60℃），对大豆蛋白废水泡沫分离效果影响的基础上，建立了两级泡沫分离工艺：第一级泡沫分离使得大豆蛋白的富集比尽可能高，消泡液中的大豆蛋白浓度超过溶解度而析出，可作为大豆蛋白的生产原料；第二级泡沫分离使得大豆蛋白的回收率尽可能高。这样的两级泡沫分离工艺既能提高富集比，又能增大回收率，从而为其工业化奠定基础[8]。
2.7聚氨酯泡沫塑料分离富集石墨炉原子吸收光谱法测定痕量金
初步认为泡沫塑料吸附机理是由于极性基团的吸附作用和胺基离子的带石墨炉及自动进样装置[13]。工作条件见下表：交换作用。吸附金的泡沫塑料大都采用聚胺酯泡沫塑料，也可采用聚氨醚北京CAAM-2001型原子吸收光谱仪石墨炉工作条件泡沫塑料。在一些化探样品中常含有有机物质，另外金的比重（19.3）比一般矿石和脉石大得多，很难混均匀，为使分析结果准确可靠需要加大取样量（一般为2～20g），并且一定要在650－700℃的高温炉中灼烧1～2h，以去除有机物和硫化物
等对分析结果的干扰。试验了常用酸及其它试剂用量对测定Au的影响，选择了仪器的最佳工作条件，测定范围为0.3ng/g～500ng/g金。
2.8硅片线锯砂浆中硅粉与碳化硅粉的泡沫浮选分离回收
太阳能电池片普遍采用多线锯配合砂浆切割生产，线切割中使用的砂浆通常是由矿物油或者聚乙二醇（PEG）等带有一定黏度的介质与碳化硅（SiC）磨料粉混合而成；线锯丝径一般为0.18mm, 产生的锯缝宽度一般为0.20～0.30mm，而当前太阳能电池硅片的厚度为0.18～0.22mm，这意味在硅片线切割过程中超过50%的硅料成为锯屑进入砂浆[4]。近期0.12mm直径的线锯正在初步试用，而同时更薄的电池硅片也在开发中。但无论如何发展，光伏产业中高纯硅料大约50%成为锯屑进入废砂浆而损失的状况在今后短期内难以改变[4]。此外，硅粉锯屑附着在研磨砂上，降低了SiC 在材料表面的切削能力，为了保持切削能力，每次切割后需要更换大量砂浆，而一次切割后的砂浆中90％以上的SiC 仍未充分利用，这些都导致了原材料的大量浪费。为了能进一步降低太阳能电池成本，国内外对废线锯砂浆的回收利用已有一些研究，并相继出现了一些专利。其中针对废砂浆中SiC、PEG 的回收利用比较成功，并开始形成了产业，但对其中Si 的回收，则至今尚未出现可行技术。由于砂浆中的各种污染物并未进入高纯硅屑晶体内部，可以期望通过物理分离、清洗等技术来提取获得高纯Si 粉，而不需要通过高耗能的高温化学或相变过程。砂浆中两种固相组元Si 与SiC 的理化性质相近，且颗粒粒度范围有重叠，难于彻底分离；对于SiC 粉回收而言，可将残余的Si 粉碱洗溶去，而对于Si 粉回收，却无法实现用化学方法溶去残余的SiC 粉，因后者化学性质上更稳定。因此回收利用砂浆中Si 粉的关键是将Si 粉与SiC 二者分离。笔者采用泡沫浮选方法对硅片线锯砂浆中二者进行分离的实验研究。采用泡沫浮选方法分离硅片线锯砂浆中Si 与SiC 粉的研究在国外曾有报道，但未介绍配方和工艺或相关信息，需要独立研究。笔者选取了对线锯砂浆中的SiC 表面有选择性的脂肪酸作为捕收剂，研究了这种捕收剂对线锯砂浆中Si 粉与SiC 粉的泡沫分离回收效果，并考察了起泡剂、
温度、pH 值对此泡沫浮选体系的影响，从中获得了效果较好的分离回收技术。
2.9超滤与泡沫分离内耦合应用于表面活性物质浓缩分离的实验研究
泡沫分离是通过向溶液中鼓泡并形成泡沫层,使表面活性物质或能与表面活性物质相结合的任何物质富集在泡沫层内, 然后将泡沫层与液相主体分离, 从而达到浓缩表面活性物质或净化液相主体目的的分离技术。泡沫分离的主要缺点是表面活性物质难以回收; 泡沫塔内的返混严重影响分离的效率[14]。同时, 溶液中的表面活性物质的浓度也难以控制, 当体相内表面活性物质浓度降低, 传质推动力下降, 将导致分离效率降低; 当浓度过高则会产。超滤是一种以压力差为推动力, 根据相对分子质量的不同进行分离的膜技术。超滤膜的孔径约为3～30 nm , 其压力差为011～1MPa,透过物质的相对分子质量一般小于1000,被截留物质的相对分子质量为1000～300000之间。超滤过程中主要缺点是浓差极化和膜的污染[15]。曾对纳滤和泡沫分离联合的工艺流程处理含全氟辛酸铵废水进行研究,结果表明该法处理低浓度全氟辛酸铵废水是可行的,能耗低,具有回收有用物质、处理过程环保、易于工业放大等优点[15]。但该法未从根本上改善膜分离过程中浓差极化、膜污染等问题,以及泡沫分离过程中存在的推动力下降、返混等问题。本文提出将泡沫分离与膜分离进行内耦合,利用泡沫分离的特性减小或消除膜分离过程产生的浓差极化和膜污染,同时利用膜分离提高泡沫分离的体相浓度。泡沫分离与膜分离的内耦合能相互促进两者的传质速率,提高分离效率。分离过程中, 膜的浓差极化被上升的气泡所消除, 强化了膜的透过能力, 而泡沫分离的传质推动力由于膜的存在得到提高[15]。这种内耦合方法相互促进膜和泡沫分离的传质速率, 提高了分离效率。·
第三章泡沫分离技术的优缺点
3.1优点：
1.泡沫分离设备简单，易于放大；
2.操作简单，能耗低：
3.可连续和间歇操作；
4.在生物下游加工过程的初期使用，处理体积庞大的稀料液；
5.可直接用于处理含有细胞或细胞碎片的料液；
6.只要操作条件设计合理，可获得很高的分离效率。
3.2缺点：
影响因素多，如溶液的pH值，表面活性剂浓度，温度，气流速度，离子强度。此外，泡沫的性质、层高、排沫方式、搅拌等也是影响泡沫分离的因素。
结语
泡沫分离法在污水处理，矿物浮选，金属特别是稀有金属的回收检测等方面都有很重大的意义，在水处理中的应用始于19世纪90年代，当时欧洲国家用它来处理溶解于水的各种表面活性物质。20世纪初泡沫浮选广泛应用于矿冶工业，但针对离子、分子、胶体及沉淀的泡沫吸附分离技术则是近30年中发展起来的一种新型分离技术，泡沫分离技术是一种新型的分离技术在化工生化医药污水处理等领域，它的应用和发展前景都十分广阔因此，对泡沫分离技术分离效率的影响因素及其影响程度的研究就显得十分重要。为提高泡沫分离的效率，改善泡沫分离设备的性能，有关各种表面活性剂在气液界面处发生分离的吸附机理以及吸附特性还有待于继续研究，尤其是吸附动力学以及表面活性物质混合物的竞争吸附有关吸附动力学和流体力学行为，目前还没有统一的数学模型此外，由于吸附而引起的溶液粘度等物性的变化，也可能会影响到泡沫排液和泡沫稳定性聚并对分离效率有显著的作用，所有会影响聚并的因素也应加以研究单级半
间歇及连续操作的泡沫塔的分离能力已有较详细的论述，而多级逆流或错流模型还需进一步考察。
参考文献
[1]邓修.泡沫吸附分离技术进展[J].石油化工,1984,13(9):627-635.
[2]董红星裴健刘剑.化工的基本应用《化工时刊》2004年第5期20-22
[3]郑瑞东刘鹰.泡沫在现代渔业中的应用《现代渔业信息》2005年第9期 18-25
[4]董红星李占双.科技的前沿应用《应用科技》2003年第3期120～140
[5]修志龙张代佳.泡沫分离的过程《过程工程学报》2001年第3期84～90
[6]修志龙张代佳等.泡沫分离法分离人参皂苷[J].过程工程学报.2003,15(6):85～
87.
[7]周长春.泡沫分离技术研究进展[J].生物技术通讯,2003,14(1):85～87.
[8]杜红延, 季勤. 大豆蛋白的开发及其在食品工业中的应用[J]. 郑州牧业工程高等专
科学校学报 , 2002,(01)
[9]陈莉娥, 周兴求, 伍健东. 表面活性剂废水的危害及处理技术[J]. 工业水处理 ,
2003,(10)
[10]曹荣鑫. 含表面活性剂废水处理的国内外简况[J]. 日用化学工业 , 1983,(06)
[11]陈洪斌, 庞小东, 李建忠, 周光霞, 夏芳. 炼油废水的处理和回用进展[J]. 给水
排水 , 2002,(02)
[12]李淑芳, 史佩红. 炼油废水再利用技术的试验研究[J]. 河北化工 , 1998,(01
[13]张延喜. DOSD——聚氨酯泡沫塑料萃取吸光光度法测定化探样中的微量金[J]. 黄
金地质 , 1988,(01)
[14]陆晓峰, 卞晓锴. 超滤膜的改性研究及应用[J]. 膜科学与技术 , 2003,(04)
[15]张志国, 陈锦屏. 浅析UF膜分离过程中的浓差极化问题及其控制方法[J]. 食品工
业科技 , 2005,(03)
一、摘要 泡沫浮选分离法是在一定的条件下，向试液鼓入空气或氮气使之产生气泡，将溶液中存在的欲分离富集的微量组分(离子、分子、胶体或固体颗粒）吸着或吸附在其上面并随着气泡浮到液面，从而与母液分离，收集后即达到分离和富集的目的。泡沫浮选分离法是在矿物分离中一种常用的方法，在分析化学的分离富集物质中取得显着的成绩。随着分析技术的提高，及跟其它测试手段的使用。泡沫浮选技术必将在稀溶液的分离，有价物质的回收方面有更加广泛的使用。 二、基本概念 泡沫分离技术是近十几年发展起来的新型分离技术之一，在化工、生化、医药、污水处理等领域得到了广泛的应用。泡沫分离是根据吸附的原理，向含表面活性物质的液体中鼓泡，使液体内的表面活性物质聚集在气液界面（气泡的表面）上，在液体主体上方形成泡沫层，将泡沫层和液相主体分开，就可以达到浓缩表面活性物质（在泡沫层）和净化液相主体的目的。目前一般只能分离溶液中ppm 量级的物质。高纯金属中微杂质的分离亦有采用此法的。被浓缩的物质可以是表面活性物质，也可以是能与表面活性物质相络合的物质，但它们必须具备和某一类型的表面活性物质能够络合或鳌合的能力。人们通常把凡是利用气体在溶液中鼓泡，以达到分离目的的这类方法总称为泡沫吸附分离技术，简称泡沫分离技术。按分离对象是溶液还是含有固体例子的悬浮液、胶体溶液，泡沫分离可以分成泡沫分馏和泡沫浮选两种分离方法。泡沫浮选分离就是利用某种物质(如离子、分子、胶体、固体颗粒、悬浮微粒)，表面活性的不同，可被吸附或粘附在从溶液中升起的泡沫表面上，从而与母液分离的技术。泡沫浮选分离技术用于分离不溶解的物质，它的优点是使用的分离装置简单并易于放大，可连续和间歇操作并能实现自动化和连续化操作。 三.原理 表面活性剂在水溶液中有富集（吸附）在气/液界、泡沫浮选的简单原面（溶液中气饱表面）的倾向，它在气泡表面是定向排列的，分子内带电的极性端?朝向气-液界面的水的一边，这时表面活性剂将与一种或一类的离子由于物理
分离技术论文 目录 一．超临界萃取技术的简介 二．超临界萃取技术的原理 三．超临界萃取技术的特点 四．超临界萃取技术的技术应用 五．超临界萃取技术的装置 六．综述 一．超临界萃取技术的简介 超临界为超临界流体，是介于气液之间的一种既非气态又非液态的物态，这种物质只能在其温度和压力超过临界点时才能存在。超临界流体的密度较大，与液体相仿，而它的粘度又较接近于气体。因此超临界流体是一种十分理想的萃取剂。 超临界流体的溶剂强度取决于萃取的温度和压力。利用这种特性，只需改变萃取剂流体的压力和温度，就可以把样品中的不同组分按在流体中溶解度的大小，先后萃取出来，在低压下弱极性的物质先萃取，随着压力的增加，极性较大和大分子量的物质与基本性质，所以在程序升压下进行超临界萃取不同萃取组分，同时还可以起到分离的作用。 温度的变化体现在影响萃取剂的密度与溶质的蒸汽压两个因素，在低温区（仍在临界温度以上），温度升高降低流体密度，而溶质蒸汽压增加不多，因此，萃取剂的溶解能力时的升温可以使溶质从流体萃取剂中析出，温度进一步升高到高温区时，虽然萃取剂的密度进一步降低，但溶质蒸汽压增加，挥发度提高，萃取率不但不会减少反而有增大的趋势。 除压力与温度外，在超临界流体中加入少量其他溶剂也可改变它对溶质的溶解能力。其作用机理至今尚未完全清楚。通常加入量不超过10%，且以极性溶剂甲醇、异丙醇等居多。加入少量的极性溶剂，可以使超临界萃取技术的适用范围进一步扩大到极性较大化合物。二．超临界萃取技术的原理 所谓超临界流体，是指物体处于其临界温度和临界压力以上时的状态。这种流体兼有液体和气体的优点，密度大，粘稠度低，表面张力小，有极高的溶解能力，能深入到提取材料的基质中，发挥非常有效的萃取功能。而且这种溶解能力随着压力的升高而急剧增大。这些特性使得超临界流体成为一种好的萃取剂。而超临界流体萃取，就是利用超临界流体的这一强溶解能力特性，从动、植物中提取各种有效成份，再通过减压将其释放出来的过程。 超临界流体萃取法是一种物理分离和纯化方法，它是以CO2为萃取剂，在超临界状态下，加压后使其溶解度增大。将物质溶解出来，然后通过减压又将其释放出来。该过程中CO2循环使用。在压力为8--40MPa时的超临界CO2足以溶解任何非极性、中极性化合物，在加入改性剂后则可溶解极化物。该技术除可替代传统溶剂分离法外，还可以解决生物大分子、热敏性和化学不稳定性物质的分离，因而在食品、医药、香料、化工等领域受到广泛重视。超临界流体的萃取流程 三．超临界萃取技术的特点 （1）、超临界萃取可以在接近室温(35～40℃)及CO2气体笼罩下进行提取，有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散。因此，在萃取物中保持着药用植物的有效成分，而且能把高沸点、低挥发性、易热解的物质在远低于其沸点温度下萃取出来； （2）、使用SFE是最干净的提取方法，由于全过程不用有机溶剂，因此萃取物绝无残留的溶剂物质，从而防止了提取过程中对人体有害物的存在和对环境的污染，保证了100%的纯天
泡沫分离技术研究进展及发展趋势The development situation and trend of foam fractionation 姓名：吕虹锋 学号：C31114041 专业：11级高分子材料与工程 课程：现代分离技术 教师：陈鹏鹏
摘要：本文综述了泡沫分离的原理，技术设备；还讨论了泡沫分离技术目前存在的问题以及发展趋势。 关键词：泡沫分离技术；原理；表面活性剂；发展趋势 Abstract：the purpose of this article was to review the theory and equipment of foam fractionation,and also discussed the problem and development trend of foam fractionation. Key Words:foam fractionation;theory;surfactant;tendency 1.引言 泡沫分离技术是一种新兴的分离与净化技术，广泛应用于工业领域中。通常把凡是利用气体在溶液中鼓泡，以达到分离或浓缩的方法总称为泡沫分离技术Ⅲ。作为分离对象的某溶质，可以是表面活性物质和洗涤剂，也可以是能与表面活性物质相结合的任何溶质，例如矿石颗粒、沉淀颗粒、阴离子、阳离子、染料、蛋白质、酶、病毒、细菌或某些有机物质。在间歇塔式设备内部鼓泡时，该溶质可被选择性地吸附在自下而上的气泡表面，并在溶液主体上方形成泡沫层，将排出的泡沫消泡，可获得泡沫液(溶质的富集回收)；在连续操作时，液体从塔底排出，可以直接排放，也可以作为精制后的产品液。 2.分离原理 泡沫分离是根据表面吸附的原理，借助鼓泡使溶液中的表面活性物质聚集在气/液界面，随气泡上浮至溶液主体上方，形成泡沫层，将泡沫和液相主体分开，从而达到浓缩表面活性物质（在泡沫层），净化液相主体的目的。从液相主体中浓缩分离的既可以是表面活性物质，也可以是能与表面活性物质相互亲和的任何溶质，比如金属阳离子、蛋白质、酶、染料等等。另外，一些固体粒子（沉淀微粒或矿石小颗粒），也可以被表面活性物质吸附，从溶液中分离出来。泡沫分离必须具备两个基本条件，首先，所需分离的溶质应该是表面活性物质，或者是可以和某些活性物质相络合的物质，它们都可以吸附在气/液界面上；其次，富集
吸附分离技术的应用 陈健古共伟郜豫川 四川天一科技 股份有限公司 610225 吸附分离的应用丰富多彩，广泛应用于石油化工、化工、医药、冶金和电子等工业部门，用于气体分离、干燥及空气净化、废水处理等环保领域。吸附分离技术可以实现常温空气分离氧氮，酸性气体脱除，从各种气体中分离回收氢气、、CO、甲烷、乙烯等。 CO 2 一、吸附分离在空气净化上的应用 吸附分离在空气净化领域有广泛的应用。如空气干燥、臭气和酸气脱除及回收、清除挥发性有机物等。 空气干燥 空气中通常含有一定水分，而这种水分在很多场合是有害的，必须被除去。吸附法是除去空气中水分最常用的方法之一。 硅胶和活性氧化铝是通用的干燥剂，分子筛在某些场合也被用作干燥剂。在一些应用场合吸附剂不需要再生，但在另一些场合则需要再生重复使用。非再生（一次性使用）的吸附剂被用作包装干燥剂、双层(dual pane)窗户中的干燥剂、制冷和空调系统中的干燥剂等。硅胶是包装中最常用的作为干燥剂的吸附剂。吸附剂在很多场合上的应用是需要再生的，因为吸附剂的成本太高而不允许一次性使用。再生可以采用变温吸附（TSA）和变压吸附（PSA）两种方式。
为了防止热交换器在低温下冻结堵塞，作为深冷法空分装置原料的空气必须有是无水和无CO 2 的，空气必须进行干燥和净化，这里吸附剂作用的是13X分子筛。作为吸附法常温分离氧氮原料的空气也需干燥，干燥剂可用活性氧化铝等。 PSA最初的一个工业使用是气体干燥，采用两床Skarstrom循环工艺。该循环使用吸附、逆向放压、逆向冲洗和顺向升压过程，生产水分含量小于1ppm的干燥空气流。约一半的仪表空气干燥器使用类似的PSA循环。 ) 脱除无机污染物 工业生产中产生大量的CO 2、SO 2 和NO x 等酸性有害气体，它们会引起温室效 应、酸雨等现象，破坏地球和人们的生活环境。随着工业化发展，这些气体的危害程度越来越大，因此人们在致力于开发各种方法来治理这些有害气体。其中吸附分离的方法是有效的治理方法之一。 一些无机污染物可通过TSA过程除去。Sulfacid和Hitachi固定床工艺、Sumitomo和BF移动床工艺及Westvaco流化床工艺都使用活性碳吸附剂脱除SO 2 。 丝光分子筛、13X型分子筛、硅胶、泥煤和活性碳等是良好的NO x 吸附剂。在有 氧存在时，分子筛不仅能吸附NO x ，还能将NO氧化成NO 2 。通入热空气（或空气 与蒸汽的混合物）解吸，可回收HNO 3或NO 2 。硝酸尾气中的NO x 经过吸附处理可 控制在50ppm以下。吸附法还可用于其它低浓度NO x 废所的治理。从烟道气脱除 NO x 也可采用吸附方法。国内采用吸附法治理NO x 废气技术已由四川天一科技股份 有限完成工业性试验并在硝酸生产厂得到应用。 近年四川天一科技股份有限公司在该法的研究开发上取得较大进展，研制了对NO x 有强吸附能力的专用吸附剂并对工艺过程作出改进。与其它方法相比，变压吸附硝酸尾气治理技术有以下特点： ①尾气中的NO x 被分离和浓缩后返回吸收塔，可提高硝酸生产总收率2%－5%；
目录： 1.泡沫分离技术 1.1泡沫分离技术的原理及其特点 1.2泡沫分离技术的常用方法 1.3泡沫分离技术的应用 2.液膜分离技术 2.1液膜分离技术的原理及其特点 2.2液膜分离技术的应用 2.2.1 乳状液膜法提取黄连素 2.2.2 乳状液膜法提取北豆根总碱 2.2.3 乳状液膜法分离富集烟碱 3.双水相萃取技术 3.1双水相萃取技术的原理及其特点 3.2双水相萃取技术的应用 4.微波萃取技术 4.1微波萃取技术的原理及其特点 4.2微波萃取技术的应用 4.2.1 有机金属化合物 4.2.2 用于挥发油的提取 4.2.3 用于黄酮的提取 4.2.4 用于皂苷的提取 前言：泡沫吸附分离技术是根据表面吸附的原理，通过向溶液鼓泡并形成泡沫层，将泡沫层与液相主体分离，由于表面活性物质聚集在泡沫层内，就可以达到浓缩表面活性物质或净化液相主体的目的。 液膜过程的萃取与反萃取分别发生在膜的两侧界面,溶质从料液相萃入膜相,并扩散到膜相另一侧,再被反萃入接收相,由此实现萃取与反萃取的“内耦合”(inner-coupling) 双水相分离技术室基于液—液萃取理论同时考虑保持生物活性所开发的一种新型的液—液萃取分离技术。
微波萃取又称微波辅助提取,是指使用适合的溶剂在微波反应器中从天然药用植物、矿物、动物组织中提取各种化学成分的技术和方法。 1、泡沫吸附分离技术 1.1 泡沫分离技术的原理及其特点 泡沫吸附分离技术是根据表面吸附的原理，通过向溶液鼓泡并形成泡沫层，将泡沫层与液相主体分离，由于表面活性物质聚集在泡沫层内，就可以达到浓缩表面活性物质或净化液相主体的目的。被浓缩的物质可以是表面活性物质，也可以是能与表面活性物质相结合的任何物质圈。 1.2 泡沫分离技术的常用方法 鼓泡分离法。是从分离器底部鼓人气体，形成的气泡将液相中的表面活性物质或微量的有机物质夹带至分离器顶部，从而完成分离、富集的一种方法。 萃取浮选法。又称作溶剂消去法、溶剂浮选法，是将一层与水溶液不相混溶的有机溶剂置于溶液顶部，利用鼓泡把水溶液中的表面活性物质带到此层，从而完成分离任务。 1.3 泡沫分离技术的应用 对溶液中的离子、分子的分离分离对象是真溶液，是一种通过鼓泡将具有表面活性的物质，或不具有表面活性但具有与表面活性物质结合的物质带出，从而实现分离的方法。 对蛋白质、细胞等生物产品的分离生物物质的分离与矿石、离子、分子有很大差别，生物物质(如细胞等)受培养基成分及外界条件影响很大，同种细胞在不同培养条件下，浮选条件和效率也不一样。 2、液膜分离技术 2.1 液膜分离技术的原理及其特点 主要有单滴型、隔膜型以及乳状液膜型等。根据膜的种类不同,其分离机理可分为选择性渗透、渗透伴有化学反应、萃取和吸附等。通过高度分散的微细液界面的传质,比溶剂萃取和离子交换吸附等传统的分离技术具有传质速度快、选择性高、萃取和反萃同时进行、能耗低等一系列优点。在传质过程结束后,乳状液膜通常采用静电凝聚法破乳,膜相可以反复使用,内包相进一步处理后回收浓
分离技术的发展现状和展望 摘要: 简要阐述了分离技术的产生和发展概况，各主要常规和新型分离技术的发展现状、研究前沿及未来的发展方向，并讨论了分离技术将继续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；发展现状；展望 Development Status and prospect on separation technology Abstract:The history of produce and development on separation engineering is briefly introduced. The status and study advance of most traditional and new separation techniques and its developing direction in future is briefed. In the past, separation technology brought into important play in chemical engineering.It is discussed that it will also impel modern chemical engineering and relative industries in future. Moreover it will strut its stuff in high technology. Key words: separation technology; development; prospect 本文从分离技术的产生和发展概况入手，综述了精馏、吸附、干燥等常规分离技术和超临界流体分离、膜分离、耦合分离等新型分离技术的研究，并分析了各种技术在现代化工中的重要作用。
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、
浅析泡沫分离技术的应用及其发展趋势 摘要：泡沫分离技术作为一种新兴的分离与净化技术，广泛应用于工业领域中。本文依据近年来有关泡沫分离的报道，综述了泡沫分离技术的研究进展，介绍了分离过程中操作参数，溶液体系性质，分离设备等因素对分离效果的影响，并介绍了泡沫分离在固体粒子、溶液中的离子分子、废水处理以及生物产品的分离过程中的应用，指出了泡沫分离技术目前存在的问题及发展方向。 关键词：泡沫分离技术；原理；设备；影响因素；应用 Abstract: The foam fractionation and purification technique, which are widely used in industry. Based on recent reports of foam separation, the purpose of this paper was to review the foam fractionation, introduced the effects of the operating parameters, the nature of solution system and the equipment, and also introduced the application of foam separation. To discuss the current problem and development trend of foam fractionation. Key words: foam fractionation; theory; equipment; the factors of effect; applications 第一章引言 泡沫分离技术是近几十年发展比较快的新兴分离技术，广泛应用于工业领域中。泡沫分离是膜分离技术的一种，它是以泡沫作为分离介质，以组分之间的表面活性差异作为分离依据，利用在溶液中的鼓泡来达到浓集物质目的的一种新型分离技术【1】。作为分离对象的某溶质，可以是表面活性物质和洗涤剂，也可以是不具有表面活性的物质，但它们必须具备和某一类型的表面活性物质能够络合或螯合的能力，当在塔式设备内部鼓泡时，该溶质可被选择性的吸附在自下而上的气泡表面，并在溶液主体上方形成泡沫层，将排出的泡沫消泡，可获得泡沫液（溶质的富集回收），在连续操作时，液体从塔底排出，可以直接排放，也可以作为精制后的产品液【2、3】。 泡沫分离技术的研究开发工作已开展了近一个世纪，为统一泡沫分离的概念，1967年Karger、Grieves等人共同推荐并向IUPAC提出一项建议，把泡沫分离技术方法按照图1分类【4、5】
泡沫分离技术的应用及研究进展 摘要：泡沫分离技术是近些年得到重视的分离技术之一，介绍了泡沫分离技术的应用，介绍了此技术可分离细胞，可分离富集蛋白质体系，泡沫分离_Fenton氧化工艺处理表面活性剂废水，泡沫分离_Fenton 氧化处理炼油废水，两级泡沫分离废水中大豆蛋白的工艺，聚氨酯泡沫塑料分离富集石墨炉原子吸收光谱法测定痕量金，硅片线锯砂浆中硅粉与碳化硅粉的泡沫浮选分离回收，超滤与泡沫分离内耦合应用于表面活性物质浓缩分离的实验研究，重点研究了此技术分离皂苷的有效成分。 关键词：泡沫分离；富集蛋白质；泡沫浮选法；两级泡沫分离；聚氨酯泡沫塑料分离；超滤与泡沫分离 0 前言 泡沫分离技术可用于分离各种物质——小到离子而至粗大的矿石颗粒。泡沫浮选法精选矿石已有60年以上的历史。虽然1937年Langmuir 等已发现离子也有可能应用浮选来提取,可是直到1959年才由Sebba提出泡沫浮选也可能应用于分析技术中。但实际应用于分析分离还只是近十年左右才实现的。到目前为止已对Ag、As、Au、Be、Bi、Cd、Ce、Co、
Cr、Cu、F、Fe、Hg、In、Mn、Mo、Ni、Pb、Pd、Pm、Ra、Re、Sb、Th、U、V、W等元素以及一些有机物的泡沫分离作了广泛的研究。 1 泡沫分离技术的简介 泡沫分离技术是通过向溶液中鼓泡并形成泡沫层，将泡沫层与液相主体分离，由于表面活性物质聚集在泡沫层内，就可以达到浓缩表面活性物质或净化液相主体的目的被浓缩的物质可以是表面活性物质，也可以是能与表面活性物质相结合的任何物质吸附作用使气泡表面的溶质浓缩，清除在液体表面上形成的泡沫，即可除去被浓缩的物质。泡沫分离是吸附性气泡分离技术中的一种，由于气泡能够以极少量的液体提供极大的表面积，因此如果某种溶质能够选择性地吸附在气液界面，该溶质在泡沫中的浓度将大于其在主体液相中的浓度。这种技术最初用于矿物浮选、污水处理等领域。近年来，基于其在生物医药和食品工业领域的巨大应用潜力，泡沫分离技术在生物分离特别是分离稀溶液中蛋白质的过程中受到了越来越多的关注，因此泡沫分离技术是近些年得到重视的分离技术之一。泡沫分离是根据吸附的原理，向含表面活性物质的液体中鼓泡，使液体内的表面活性物质聚集在气液界面（气泡的表面）上，在液体主体上方形成泡沫层，将泡沫层和液相主体分开，就可以达到浓缩表面活性物质（在泡沫层）和净化液相主体的目的。被浓缩的物质可以是表面活性物质，也可以是能与表面活性物质相络合的物质，但它们必须具备和某一类型的表面活性物质能够络合或鳌合的能力。人们
离子液体及其在萃取中的应用 姓名: 许文洁专业: 物理化学学号: 030130248 摘要：环境问题日益成为人们关注的焦点。离子液体作为一种绿色溶剂可以较好的解决原有的挥发性有机溶剂造成的环境污染问题。本文阐述了离子液体在萃取分离中的应用进展。重点介绍了离子液体在萃取分离有机物、金属离子和生物分子及燃料脱硫方面的应用研究。 关键词：离子液体；绿色溶剂；金属离子；萃取；分离 Abstract：Environmental problem is increasingly become the focus of attention. As a green solvent, ionic liquid is a good solution to the original environment pollution problem caused by the volatile organic solvents. This paper expounds the application of ionic liquids in extraction and separation. Focus on the ionic liquids applied research in extraction and separation of organic matter, metal ions and biological molecules and fuel desulfurization aspects. Key Words：ionic liquid；green solvent；metal ions；extraction；separation 1．离子液体 离子液体是指呈液态的离子化合物,最简单常见的离子液体是处于熔融状态的氯化钠。由于一般的离子化合物都是固体,所以在以往的印象中离子液体必然是与高温相联系的。但高温状态下物质的活性大、易分解,很少可以作为反应、分离溶剂使用。室温离子液体是指在室温附近很大的温度范围内均为液体的离子化合物,它很好的解决了高温条件下的不稳定问题,因此室温离子液体具有很大的潜力作为溶剂使用。现在在研究当中称离子液体一般即指室温离子液体。离子液体体系中没有分子而均为离子,因此液体具有很高的导电性,常被用于作为电池的电解液[1,2]。由于离子液体是离子态的物质,挥发性很低,不易燃,对热稳定,这就保证了它对环境没有以往挥发性有机溶剂(VOC)所无法避免的污染。正是如此,它被称为是一种绿色溶剂,可以被用来替代原有的有机溶剂作为反应和分离介质来开发清洁工艺[2,3]。由于环境的压力在逐渐加大,室温离子液体的研究开发逐渐得到更多的重视。 2．离子液体的合成方法 离子液体的合成步骤一般包括阴离子和阳离子的合成以及阴阳离子的反应结合。以烷基咪唑类离子液体为例,合成时首先在咪唑的1,3 位上引入烷基基团变成氯化1-甲基-3-乙基咪唑,然后与目标阴离子进行阴离子交换反应形成所需产物。以往一般使用银作为与目标阴离子配对的阳离子,然后银盐和氯化1-甲基-3-乙基咪唑在水相或者在甲醇水体系中进行离子交换。这种方法的缺点在于它需要使用价格较高的银。现在的离子交换反应一般在非水相中进行,也就是采用将氯化1-乙基-3-甲基咪唑溶解在丙酮或乙腈中,然后将铵化阴离子再溶解到其中形成需要的离子液体化合物,这一步的关键是在于NH4Cl 在有机相中不溶,从而可以推动整个反应趋向平衡[5]。 3．离子液体的性质研究 室温离子液体研究的一个关键问题是如何降低体系的熔点,这直接关系到离子液体的使用温度范围。离子液体的熔点是通过选用不同的阴阳离子来调节的,为了削弱离子键,一般都使阳离子在结构上不对称,分子尺寸相对较大。对于烷基咪唑类和烷基吡啶类的离子液体,烷基侧链的分子数越多,则分子尺寸越大,熔点就越低,然而当分子数增加到一定时,不同的烷基链间的分子间作用力加强,有可能会抵消离子键的削弱,反而会导致熔点升高。J.D.Holbrey 等[4]对1,3-二烷基咪唑类离子液体中烷基的碳原子个数多少对熔点的影响作了研究。以[BF4]- 为阴离子的1-烷基-甲基咪唑,碳原子数目在5~9时熔点最低达到- 90。C,如果再增加碳原子的数目熔点反
分离工程期末论文 泡沫分离法分离蛋白质Foam separation separation protein 学院：化学工程学院 专业班级：化学工程与工艺化工081 学生姓名：喻唯学号： 050811103 指导教师：戴卫东（副教授） 2011年6月
期末论文中文摘要 泡沫分离法分离蛋白质 摘要：泡沫分离蛋白质是利用蛋白质的表面活性对其进行分离的一种方法,分离过程中的条件温和,对蛋白质的活性影响较小,是一种成本较小、有着很好应用前景的分离方法.实验中,以两种蛋白质BSA和HSA作为分离模拟体系的目标蛋白质,利用自制的泡沫分离塔,作了一系列的泡沫分离实验,考察了各种操作参数对分离结果(回收率和增浓比)的影响.实验发现,液柱高度、泡沫层高度、鼓入气体的流速、进料流量和pH值、料液浓度以及温度等对分离的效果有着不同程度的影响:较低的进气速度、较高的泡沫高度与液柱高度、适宜的温度(BSA在25℃,HSA在35℃)、适当的pH值(蛋白质的等电点附近)以及较低的母液浓度有利于得到较高的富集比.在最佳条件下富集比最高可达28.6,回收率可达93.1％.在模型的建立过程中,假设吸附过程始终处于平衡态、气泡大小均一以及每一个气泡均为正十二面体,建立了分离的数学模型,得到可以求解的微分方程组. 关键词：蛋白质泡沫分离数学模型回收率富集比泡沫分离法 期末论文外文摘要 Foam separation separation protein Abstract:Foam separation protein is the surface activity by protein on the separation of a kind of method, the separation process of mild conditions, the less influence the actiity of the protein, is a kind of cost, lesser, has the very good application prospect of separation method. Experiments with two proteins, BSA and HSA as the target protein separation simulation system, a self-made foam separation tower, made a series of foam, examined the separation experiments of operation parameters on the separation results (recovery and increase the influence of strong than). Experiments have found that fluid column height, foam height, drums into gas velocity, feeding flow and pH value, material liquid concentration and temperature on the separation effect of different effect: lower inlet velocity, higher foam height and fluid column height, appropriate temperature (25 ℃, BSA HSA in 35 ℃), appropriate in the pH value (protein isoelectric point) and low near the mother liquor to get a higher concentration of enrichment ratio. At the best possible conditions than the maximum concentration, recovery can reach dropped to 93.1% 28.6. In model of the process, the hypothetical adsorption process always in equilibrium, bubble size uniformity and each bubble are are twelve surface body, the mathematical model was established, get separation of differential equations can be solved.
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
泡沫浮选分离技术--曹肖烁 摘要：综述了泡沫浮选技术的定义、分类以及原理，介绍了泡沫浮选分离技术中使用的试剂（捕收剂、起泡剂、活化剂、无机调整剂、有机调整剂）、浮选机械等因素对分离效果的影响，并介绍了泡沫浮选分离技术的应用，指出了泡沫浮选分离技术的发展前景。 一.泡沫浮选的定义与分类 泡沫浮选是以气泡分离介质来浓集表面活性物质的一种新型分离技术，主要特点是利用气泡的气-液界面，分离被水润湿性不同的物料。疏水的物料随气泡漂浮到水面上，形成含某种成分很高的泡沫层；而被水润湿的物料，沉于水中，因而可以把它们分开[1]。人们通常把凡是利用气体在溶液中鼓泡，以达到分离或浓缩目的的这类方法总称为泡沫浮选分离技术，简称泡沫浮选技术。 根据被分离物质的不同，它可以分为两类：一类是本身具有表面活性物质的分离以及各种天然或合成表面活性剂的分离，例如医药生物工程中蛋白质、酶、病毒的分离；另一类是本身为非表面活性剂，但可以通过配合或其它方法使其具有表面活性，这类体系的分离被广泛地用于工业污水中各种金属离子如铜、锌、铁、汞、银等的分离回收。 根据被分离物质的溶解性，泡沫分离也可以分为不溶物的浮选和溶解物的浮选两大类。矿物浮选在不溶物浮选中最重要，也是最成熟的。表面活性剂在固体颗粒的表面形成半胶束单分子吸附层，且呈亲水基向里憎水基向外的状态，从而降低固体表面的润湿性，表现出疏水性吸附至气泡界面的倾向，使浮选得以进行。离子浮选是溶解物浮选的一类。其过程和前述过程十分相似，所不同的是表面活性剂并非吸附在被浮选物的表面。气泡形成时气液界面有表面活性剂吸附层，被浮选的离子通过静电吸引被束缚在气泡的界面上而随气泡上升。分子浮选是溶解物浮选的另一类别，是将少量溶解的分子如点白纸、醇等有机物从水中分离的过程。被分离物被气泡气液界面表面活性剂半胶束单分子层增溶富集而随气泡上升，得以浮选[2]。
1、列举一个给你日常生活带来很大益处，而且是得益于分离科学的事例。分析解决这个分离问题时可采用哪几种分离方法，这些分离方法分别依据分离物质的那些性质。 2、中国科学家屠呦呦因成功研制出新型抗疟疾药物青蒿素，获得2015年诺贝尔医学奖。青蒿素是从中医文献中得到的启发，用现代化学方法提取的，请通过查阅资料说明提取分离中药有效成分都有哪些具体的实施方法。 3、了解国内纯净水生产的主要分离技术是什么，该技术掉了原水中的哪些物质（写出详细工艺流程）。 4、活性炭和碳纳米管是否有可能用来做固相萃取的填料？如果可以，你认为它们对溶质的保留机理会是一样的吗？ 5、固体样品的溶剂萃取方法有哪几种，从原理、设备及复杂程度、适用物质对象和样品、萃取效果等方面总结各方法的特点。 1答：海水的淡化可采用膜分离技术 膜分离技术( Membrane Separation，MS) 是利用具有选择透过性的天然或人工合成的薄膜作为分离介质，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分药材进行分离、分级、提纯或富集的技术。膜分离技术包括微滤、纳滤、超滤和反渗透等。 2答： 1．经典的提取分离方法传统中草药提取方法有：溶剂提取法、水蒸汽蒸馏法两种。溶剂提取法有浸渍法、渗源法、煎煮法、回流提取法、连续提取等。分离纯化方法有，系统溶剂分离法、两相溶剂举取法、沉淀法、盐析法、透析法、结晶法、分馏法等。 2．现代提取分离技术超临界流体萃取法、膜分离技术、超微粉碎技术、中药絮凝分离技术、半仿生提取法、超声提取法、旋流提取法、加压逆流提取法、酶法、大孔树脂吸附法、超滤法、分子蒸馏法。 超临界流体萃取法（SFE）：该技术是80年代引入中国的一项新型分离技术。其原理是以一种超临界流体在高于临界温度和压力下，从目标物中萃取有效成分，当恢复到常压常温时，溶解在流体中成分立即以溶于吸收液的
含铜和含锌溶液的吸附泡沫分离技术的研究 发表时间：2015-02-03T16:43:43.497Z 来源：《教育研究·教研版》2015年1月供稿作者：王优然[导读] 泡沫吸附分离低浓度的含锌溶液的操作参数影响规律分析。王优然 近年来，泡沫分离技术发展的越来越快。下面我们就来分一下含铜和含锌溶液的泡沫分离技术的发展状况。 1 泡沫分离法的应用与发展 1.1 泡沫分离法发展情况。泡沫分离法是一项利用物质在气泡表面上吸附性质的差异进行分离的技术，在20 世纪初泡沫浮选就已广泛应用于矿冶工业，但针对离子、分子、胶体及沉淀的泡沫吸附分离技术，则是近30 年中发展起来的一种新型分离技术。 1.2 泡沫分离法分析。泡沫分离法是基于溶液中溶质间表面活性的差异，使得表面活性强的物质优先吸附于分散相与连续相的界面处，然后通过鼓泡使溶质选择性的聚集在气- 液界面并借助浮力上升至溶液主体上方形成泡沫层，从而实现分离、浓缩溶质或净化液相主体的目的。这项技术具有设备简单、耗能低、适合于低浓度溶液的分离回收、处理量大等特点，因此在许多领域都得到广泛的应用。 2 泡沫吸附分离低浓度的含锌溶液的操作参数影响规律分析 2.1 气体流量的影响。气体流量的影响主要体现在塔的流体力学特性的改变上。从理论上来讲，气体流量越大越有利于分离，但在一段反应时间后，随着气体流量的增大浓缩比反而减小，这是因为气体流量过大会导致溶液的气含率较高，气泡在溶液中的停留时间变短，易引发气泡破碎、合并，因此浓缩比下降。但是气体流量增大，单位时间内产生的气泡数增多，总的传质面积也增大，结果使单位时间的传质量增加。 2.2 液位高度的影响。事实上，液位高度的所产生的影响并不十分显著，但是也可以作为影响因素来研究。总的来说，液位的高低决定了塔内的压力，如果液位过高，那么液体向下流的速度就会减慢，这样就会使反应的时间过长，不利于试验的进行，但是如果液面的高度过低，则会产生反应过快，而且反应不充分的现象。所以对于液位的选取也是很重要的一个方面。 2.3 进料量的影响。当然了，进料量对也会对反应产生一定的影响。实验中必须选择一个合适的进料量，如果进料量太小，在经济上不合理;而进料量太大，则待去除组分在气浮池的停留时间缩短，去除率降低，因为进料量增加，待分离组分在气浮池中停留时间缩短，气泡与锌离子复合体相互碰撞的机会减小，去除效率就会降低.同时也可以看出泡沫分离法在分离低浓度溶质方面效果较为显著。 2.4 表面活性剂浓度的影响。当表面活性剂浓度较低时，溶液中的金属离子并不能完全的与表面活性剂配和，所以自由离子很难吸附到气泡表面，但随着表面活性剂浓度不断的增大，浓缩比也会增大。产生这种现象的原因是当表面活性剂浓度增大时，气液界面的吸附量增多，浓缩比增大。但当表面活性剂浓度太高时，气泡界面上的吸附趋于饱和，而过多的表面活性剂就会与金属离子的气泡复合体抢占气泡界面，因此浓缩比会迅速下降。 3 铜的泡沫吸附分离 3.1 正交试验。由于影响铜泡沫吸附分离效果的因素有很多，比如气体流量、液位高度、进料量、表面活性剂的浓度和pH 等，因此为了得到更好地分离效果，可以将每一个影响因素在进行单因素试验时得到的较好的试验条件，进一步和其他各个因素的试验适宜值相组合，通过更加深入的试验，以获得最好的试验结果。当然，试验数据的选取还是要视具体条件而定，可以一个影响因素同时选择3 至4 个值继续试验，但是不建议选择的太多，因为这样会大大增加试验量，而且可能试验的结果都差不多，所以也要适当的设计试验，以达到最终的目的。 3.2 铜离子泡沫分离的最佳PH 值范围分析。如果要进行最佳单因素的研究，就要在控制其他因素不变的条件下开始，正因为是研究一个最佳的pH 范围，所以在设定要试验的pH 范围一定要宽一些，这样的结果才更有说服力。在单一离子存在的情况下，金属铜离子水溶液pH>5.3 时，开始出现氢氧化物沉淀，而金属锌离子水溶液则在pH>6.8 时，有沉淀析出。在混和离子共存条件下，由于共沉淀和载体沉淀作用，锌离子形成氢氧化物沉淀的pH 值范围明显往酸性方向偏移，因此为了使分离形式控制在泡沫分离上，最优化的pH 值一般选取5.0。 3.3 离子对平衡常数与表面相组成的理论估算。在硫酸铜与十二烷基硫酸钠的的反应体系中，存在着硫酸铜与十二烷基硫酸钠反应生成十二烷基硫酸铜和硫酸钠，因此，在这个溶液中就会存在离子对的平衡。设定十二烷基硫酸铜的平衡浓度为x mol/L 和反应起始物质的反应初速度，根据平衡常数的定义列出平衡常数的表达式，进一步分析铜离子、钠离子对十二烷基硫离子的亲和力强弱，借此分析吸附分离的效果。 4 泡沫吸附分离铜、锌离子的选择性及表面活性剂复配对泡沫分离的影响分析 4.1 泡沫吸附分离铜、锌离子的选择性。金属离子的电性能是影响其与表面活性剂结合能力的关键因素，同价离子的半径越小，其水合半径越大，电势越小。而对于铜离子和锌离子来说，因为它们是同价离子，所以其水合半径将决定其电势的大小。由于铜离子半径为72 pm，锌离子半径为74 pm，两者相差不大，所以其二者电势也应相差不大，因此铜离子、锌离子与一些活性成份的结合能力也相差不大。从而可以推断出一些物质对铜离子、锌离子泡沫分离选择性的好坏。 4.2 表面活性剂的复配性对泡沫吸附分离的影响。设置其他实验条件保持相同，可以得出表面活性剂的复配对泡沫吸附分离的影响。一般的，阴阳离子复配会产生混浊，没有分离效果。而当非离子表面活性剂被加入时，由于碳氢链间的疏水作用加上极性端的氢键结合，以及混合溶液的临界胶束浓度、表面活性离子在表面上的定向排列紧密，可以显著的改变水表面性质，使之接近非极性表面，表现出很低的表面张力，表面活性增高，使原来的离子表面活性剂的极性端之间的电性斥力减弱。再加上两种表面活性剂分子的碳氢链间的疏水作用，而较易形成胶团，故此复配比是较为理想的。参考文献 1 董红星等.泡沫分离法的现状与研究进展[J].化工时刊，2009；18（5）：20~22 2 杨运泉等.阳离子型表面活性剂界面性质研究[J].湘潭大学学报（自然科学版），2010；16（4）：25~28 作者单位：哈尔滨石油学院