第六章 新型分离技术

附着后: W2=σ气粒
界面能的减少△Ｗ=σ水气+σ水粒－σ气粒 三力之间关系： σ水粒 = σ气粒 + σ水气 COS(180-θ)
σ
l-g
△Ｗ = σ水气 (1-COSθ)
θ
σ
s-g
悬浮物与气泡附着的条件：
△Ｗ>0 ，△Ｗ越大，推动
力越大，越易气浮。
σ
s-l
△Ｗ = σ水气 (1-COSθ)

气浮分离应具备两个必要条件：
A. 所需分离溶质应为表面活性物质，或能与表面活性剂相结 合（静电作用、疏水性吸附等）的物质，它们都可吸附在气 液界面上。 B. 富集质在分离过程中借泡沫与原料液分离并在塔顶富集。
分离作用主要取决于组分在气－液界面上吸附的
选择性和程度，其本质是各种物质在溶液中表面活 性的差异。
教学内容
6.1 气浮分离原理
6.2 气浮分离法类型
6.3 气浮分离装置与操作
6.4 影响气浮分离效率的主要因素
6.5 气浮分离特点及应用
6.1 气浮分离原理

气浮分离： 以气泡作分离介质来富集和分离表面 活性物质的一种新型分离技术。根据表面吸附的 原理，利用通气鼓泡在液相中形成的气泡为载体， 对液相中的溶质或颗粒进行分离，因此又称泡沫 吸附分离或泡沫分离。 过程：通入空气→产生微细气泡→SS附着在气泡 上→上浮
泡沫层
有机溶剂 (可溶解浮 选物)
析出第 三相
光度测定
选择另一溶 剂溶解后光 度测定
溶剂浮选与吸光光度法直接结合，即溶剂浮选光度 法，具有分离量大、选择性及灵敏度高的独特优点。
饮用水中痕量铜的测定
水样用酒石酸和 EDTA 隐蔽，控制 pH6-6.4 ，加 N aDDTC （砷试剂，二乙基二硫代氨基甲酸钠）浮选，

生物产品溶剂萃取的典型应用主要在两个方面： ❖ 从发酵培养液中萃取产物； ❖ 从生物反应液或生物转化液中萃取产物。
根据被萃取物的分子大小，一般可区分为两种主要类型： ❖ 小分子类 ❖ 大分子类
4、其它萃取技术
近年来，溶剂萃取法与其他技术相结合发展了一些新 的萃取技术，如：
超临界流体萃取（Supercritical fluid extraction） 反胶团萃取（Reversed micelle extraction） 双水相萃取（Partition of two aqueous phase system） 微波萃取（Microwave Extraction) 固相萃取（Solid Phase Extraction) 固相微萃取（Solid Phase Micro Extraction） 液-液-液三相萃取 ……等
第六章 Extraction Technology
萃取分离技术
——溶剂萃取
Solvent Extraction
以液体为萃取剂，含 有目标产物原料为液
体
萃取
含目标产物的原料为固体
以超临界流体为 萃取剂，含有目 标产超临界 或浸取 流体萃取
根据萃取剂的种类和形式的不同分为：
萃取在化工上是分离液体混合物常用的单元操作，在发酵 和其它生物工程生产上的应用也相当广泛。
萃取操作可以提取和增浓产物，使产物获得初步的纯化， 所以广泛应用在抗生素、有机酸、维生素、激素等发酵产 物 的提取上。
料液：在溶剂萃取中，被提取的溶液 溶质：欲提取的物质 萃取剂：用以进行萃取的溶剂 萃取液：经接触分离后，大部分溶质转移到萃取剂中， 得到的溶液 余液：被萃取出溶质的料液
根据其相似相溶机理可分为四种： 反相SPE、正相SPE、离子交换SPE、吸附SPE。

离心分离技术
利用离心机的高速旋转产生的离 心力场，使不同密度的物质在离 心场中受到不同的离心力，从而 实现各组分的分离。
新型分离技术的原理
膜分离技术
基于分子大小和形状的差异，通过半 透膜实现选择性透过，从而达到物质 分离的目的。
离心分离技术
基于不同密度物质在离心力场中受到 的离心力不同，通过高速旋转产生的 离心力场实现物质分离。
03
新型分离技术的应用
在工业生产中的应用
01
02
03
高效节能
新型分离技术能够提高工 业生产的效率和能源利用 率，降低生产成本。
产品质量提升
通过新型分离技术，可以 更精确地控制产品的质量 和纯度，满足高端市场需 求。
生产自动化
新型分离技术可以与自动 化技术结合，实现生产过 程的自动化和智能化，提 高生产效率。
新型分离技术的意义
提高分离效率
新型分离技术能够显著提高分离效率，缩短分离 时间，降低能耗和成本。
保护环境
新型分离技术通常采用更为环保的方法，减少对 环境的污染和破坏。
促进可持续发展
新型分离技术有助于推动工业和实验室的可持续 发展，满足现代社会对环保和经济效益的需求。
02
新型分离技术概述
新型分离技术的种类
引领工业革命
随着新型分离技术的不断发展和完善，它有望引领新一轮的工业革命， 改变传统工业生产模式，推动全球工业的进步。
THANKS
感谢观看
01
02
吸附分离技术
基于固体吸附剂对不同组分吸附能力 的差异，通过吸附和解吸过程实现物 质分离。
03
萃取分离技术
基于溶质在两种不混溶的液体或气体 之间分配原理的差异，通过萃取和解 萃过程实现物质分离。

随着时代的发展，对于各种物质的分离有了越来越高的要求，因此，各种新型分离技术也就随之而出现了。

下面就对几种新型分离技术作一简单介绍。

一、分子蒸馏技术传统蒸馏是基于不同物质的沸点差进行分离的，因此在沸点温度下易氧化、分解或聚合的某些物质难以分离。

分子蒸馏的分离作用则是利用液体分子受热时会从液面逸出，不同种类分子逸出后的运动平均自由程不同而实现物质的分离：混合液被加热后，轻、重分子均向气相逸出，由于轻、重分子自由程不同，轻分子自由程大，可达到冷凝板，冷凝后沿冷凝板向下流动，重分子自由程小，达不到冷凝面而在气相中饱和，并返回液相，沿加热板向下流动，从而形成轻、重分子的分流与分离。

分子蒸馏具有操作真空度高、加热温度低、受热时间短、分离程度高等特点，因此，特别适宜于高沸点、热敏性及易氧化物质的分离。

分子蒸馏技术具备着许多常规蒸馏无法比拟的优点。

1.操作温度低。

常规蒸馏是靠不同物质的沸点差进行分离的, 而郑佳敏210711382107122分子蒸馏是靠不同物质分子运动自由程的差别进行分离的,因此, 后者是在远离(远低于)沸点下进行操作的。

2.蒸馏压强低。

由于分子蒸馏装置独特的结构形式, 其内部压强极小, 可以获得很高的真空度。

同时, 由分子运动自由程公式可知, 要想获得足够大的平均自由程, 可以通过降低蒸馏压强来获得, 一般为X×10-1Pa数量级。

3.受热时间短。

鉴于分子蒸馏是基于不同物质分子运动自由程的差别而实现分离的因而受加热面与冷凝面的间距要小于轻分子的运动自由程(即距离很短), 这样由液面逸出的轻分子几乎未碰撞就到达冷凝面, 所以受热时间很短。

另外, 若采用较先进的分子蒸馏结构, 使混合液的液面达到薄膜状, 这时液面与加热面的面积几乎相等, 那么, 此时的蒸馏时间则更短。

假定真空蒸馏受热时间为1h, 则分子蒸馏仅用十几秒。

4.分离程度高。

分子蒸馏常常用来分离常规蒸馏不易分开的物质,然而就这两种方法均能分离的物质而言, 分子蒸馏的分离程度更高。