精细化工

精细化工的定义：以无机、有机原料或产品为起始物，经过深度加工后能增进或赋予一类产品以特定功能或本身拥有特定功能的小批量高纯度的化学品，称其为精细化工产品，生产其工业即为精细化工。

精细化工的特点：1.知识密集度高 2.研究与开发难度大 3.技术和产品更新快 4.质量要求高

精细化工的生产特性：1.小批量、多品种 2.综合生产流程和多功能生产装置 3.技术密集度高、垄断性强 4.大量应用配方技术 5.商品性能

精细化工的经济特性：1.投资效率高 2.利润率高 3附加价值率高

精细化学品的作用：1.赋予各种材料以特殊的性能和功能 2.促进农林牧副渔各行业的优质高产 3.提高人类的生活质量 4.促进科学技术的不断进步 5.高经济效益

精细化率：精细化率表征精细化工的发展程度，精细化率即为精细化工在整个化学工业中所占的比重。精细化率=精细化工产值/化学工业总产值*100%

精细化学品的种类：表面活性剂、饲料添加剂、水处理化学品、油田化学品、新型精细化学品、环境保护

物料输送：物料从一个设备到另一设备，一地方到另一地方，一生产过程到另一过程

液体常用设备是泵，气体是离心通风机，固体为输送机。

反应：精细化工产品经过一系列化学和物理处理，涉及很多化学反应，基本都在反应器里进行，因此反应器是核心设备。

设备结构取决于：所处理物料的特性和实现过程的条件，决定设备构造的因素：物料的聚集状态和混合物的稠度、混合的强度、操作温度和压力、热效应和传热强度以及物料的化学性质。传热强度和混合强度为主要因素。

悬浮液的分离：含有固体颗粒的液体为悬浮液。使固体颗粒与液体相分离的操作称为分离。分离分过滤和沉降两类。过滤式使悬浮液通过多孔的过滤介质，将固体颗粒截留，介质另一侧得到液体物料，其推动力为重力或压力差(颗粒直径小于0.5um分离较困难)。沉降是利用重力或离心使固体粒子下沉而分离。

蒸发：将含有非挥发性溶质和挥发性溶剂组成的溶液进行浓缩的过程。

减压蒸发是精细化工生产使用最多的，它效率高、热量损失小、可以利用低压蒸汽、对热敏性溶液也适用。

结晶操作：溶质以晶体状态从溶液中析出的过程。结晶是溶质在一定条件原子、离子或分子排列成晶体过程。影响：溶液组成、溶剂性质、PH值、溶液过饱和度及过冷度，搅拌速度、温度。过饱和溶液制备：冷却法、蒸发法、真空蒸发冷却法、化学结晶法、盐析法。

干燥：加热条件下，利用热能除去固体物料中溶剂的操作。(传导/对流/辐射/介电干燥，对流干燥最普遍)条件：保证干燥过程湿物料表面所产生水蒸气压力大于空气水蒸气压力。临界含水量决定物料干燥时间长短。

物料粉碎：将固体物料在外力作用下分裂分小块或粉粒的操作。(操作分干法和湿法)粉碎的原理是抗拒固体的内聚力，使其分裂成细粒，以增大固体物质单位质量的表面积。（粉碎设备中主要作用力为冲击力、挤压力和剪应力。）

混合：物料被不断分割成大量局部的小区域，使不同物料之间不断扩散融合的过程。以均匀性判断物料混合程度。

乳化：使一种液体分散在另一种互不相溶的液体中，构成乳状分散体系的过程。乳化产生的分散体系为乳液，分散开来的液珠滴为分散相，即内相。包围液珠的液体系连续相，即外相。可将两种互不相溶的液体经过剧烈搅拌，其中一相液体以微细的粒子分散在另一相液体中而获得乳液。O/W水包油型。W/O油包水型。乳化液稳定性因素：界面张力、界面电荷、界面膜、体系粘度、相得密度差。 系统积累量=输入量-输出量-生成量+消耗量

含有水分的物料为基准称为湿基，不含水分的为基准称干基。

小于1Mpa：理想气体计算，pv=nrt（PQ=FRT）大于1Mpa：真实气体，pv=znrt（PQ=ZFRT）

一般压力下：混合气体的密度由近似规则：1/P=加和Wi/Pi Wi为组分的质量分数。

表面张力：液体的表面产生内向聚集呈球形现象，液体保持此现象的力称为表面张力。

表面活性：溶剂的表面张力会由由于溶质的加入而降低的性质。

表面活性剂的定义：把极少量存在于溶剂中就能显著降低溶剂的表面张力，改变体系的界面状态，从而产生润湿或防水、乳化或破乳、分散或聚集、起泡呀消泡、增溶等作用，即能显著降低溶剂的表面张力和界面张力的物质称为表面活性剂。

什么是CMC：当表面活性剂溶于水时，表面活性剂分子会发生凝聚而生成胶束，开始出现这种变化的极限浓度称为临界胶束浓度，即CMC。

HLB值的定义及作用：表面活性剂的亲水——亲油平衡值用HLB表示，它是表面活性剂亲水基与亲油基的比值，是衡量表面活性剂使用性质及效率的重要指标。HLB值越大，该表面活性剂的亲水性越强，HLB值越小，该表面活性剂的亲油性越强。

表面活性剂的物化参数：1.CMC——临界胶束浓度（衡量表面活性剂效率的参数）

2.Ycmc——临界胶束浓度时溶液的表面张力 （衡量表面活性剂降低表面张力的能力，Ycmc越小，活性剂越强、效率越高） 3.Krafft点——表面活性剂溶解度突变的温度点：离子型表面活性剂在水中的溶解度随温度升高而升高，到达某点，溶解度会显著增大，这个点即为Krafft点 4.浊点 非离子型表面活性剂在水中的溶解度随温度升高而降低，达到某一温度点溶液清亮变浑浊，此温度点即为该表面活性剂的浊点。

Krafft点：离子型表面活性剂在水中的溶解度随温度升高在缓慢上升，当达到某一温度点时，溶解度会显著增大，这个温度点即为Krafft点。

浊点：非离子型表面活性剂在水中的溶解度随温度上升而降低，当达到某一温度点时溶液就会由清亮变浑浊，这个温度点被称为该表面剂的浊点。

表面活性剂的基本性质：界面吸附、定向排列和形成胶束。表面活性剂的作用：1.润湿及反润湿作用 2.乳化和破乳作用 3.增溶作用 4.发泡与消泡作用 5.分散作用 6.抗静电作用

润湿作用：是指固体表面的一种流体被另一种与之不相混溶的液体反取代的过程。（表面张力越低，润湿越强）

反润湿的目的是使固体表面上液体取代气体过程不容易进行。

乳化剂的作用是获得稳定的乳液。乳化剂也是一种表面活性剂。破乳就是破坏乳液的稳定性。增溶的原理：表面活性剂的胶束能把不溶性物质吸附包裹在它的内部疏水基之间，使不溶性表面形成亲水基而增大溶解度。影响因素：表面活性剂性质、临界胶束浓度、被增溶质分子结构性质。

发泡：液体将空气包裹在中间而形成气泡的过程。 使泡稳定存在：1加表面活性剂2加入胶性物质增加溶液浓度。

表面活性剂的分类：1.阴离子表面活性剂 2.阳离子表面活性剂 3.两性表面活性剂

4.非离子表面活性剂 5.其他类型表面活性剂

为什么表面活性剂有“工业味精”之美誉：因为表面活性剂是一种有双亲结构的有机化合物，至少会有两种极性亲液性迥然不同的基团部分，它在加入量很少时能大大降低溶液的表面张力，改变体系界面状态，从而产生润湿，乳化，起泡以及增溶等一系列作用，可用来改进工艺，提高质量，增加节约收效。

阴、阳离子表面活性剂的作用：具有乳化，润湿，分散等作用，其表面咀嚼附图 在表面活性剂中最强，具有杀菌，消毒性。对织物，染料，金属，矿石有强吸附作用，还可以用做织物的柔软剂，抗静电剂，染料固定剂，金属防锈剂，矿石浮选剂和沥青乳化剂。

沉淀工艺的原理：是利用某种方式使需合成的产品或杂质在溶液中的溶解度降低而形成固体沉淀。适用于制备难溶性高纯度沉淀产品。影响沉淀纯度因素：共沉淀：表面吸附、吸留、混晶、后沉淀。沉淀产品制备方法：1直接沉淀法2均相沉淀法3盐析沉淀法4有机溶剂沉淀法

重结晶原理：是使晶体物质中的杂质在产品与溶剂中进行再分配；结晶过程中，物质分子又按其特有的晶体结构进入晶格；并根据产品与杂质在不同温度条件下的溶解度不同进行分离，从而达到提纯的目的。重结晶适用于提纯许多可溶性的固体物质。影响提纯效果因素：溶剂、温度、溶液过饱和点、分离方式及条件。

重结晶的影响因素：1.接触碰撞能量的影响 2.搅拌器的影响 3.晶体粒度的影响 4.其他因素的影响

离子交换树脂的分子结构特点：通过交联剂将纯属的有机分子联接在一起，形成的多孔性网状有机高分子，由此构成了树脂的三维空间立体结构骨架；骨架上固定联结着不能自由移动的功能基，即活性基团；活性基团上又带有具有相反电荷的活性离子，活性离子可以在网络骨架和溶液间自由移动。

离子交换的原理：离子交换平衡 影响交换速度因素：扩散速度：溶液浓度、离子、温度、树脂粒度、交联度、溶液状态。

离子交换树脂结构骨架性能稳定，不溶于酸和碱，也不溶于各种有机溶剂。

交联度作用：交联度低的树脂膨胀率高，树脂内部的网孔相对大，扩散就较容易。在内部扩散控制时，可以通过降低树脂的交联度来提高交换的速度。

选择性原因：离子交换树脂对溶液中的不同离子有不同的亲和力，树脂的活性基对离子的的亲和力越大，离子就越容易被该树脂吸附。影响选择性主要因素：树脂特性、被吸附离子性质。

溶剂萃取分离：用与之不相溶的溶剂将复杂溶液中的某种溶质分离出来的方法。

萃取操作：料液和萃取剂充分混合并进行溶质传递；萃取液和萃余液分离；溶剂回收。

超临界流体的性质：都有固有临界温度和临界压力。

超临界流体：当环境温度、压力达到物质的临界点时，液体密度就等于其饱和蒸汽的密度，气液两相的临界面消失，称为均相体系。若温度，压力进一步升高，物质就处于超临界状态，而称为超临界流体SCF。

超临界流体萃取技术是利用超临界具有选择性地溶解其他物质的能力。

超临界流体萃取原理：在被分离物质中加入溶剂气体，并使其处于超临界状态，控制体系压力和温度使其选择性的萃取其中某有效组分，将它与萃余残渣分离后通过改变体系温度和压力，降低超临界流体溶剂的密度，SCF即释放所萃取的物质，从而分离。

CO2是应用最广泛的超临界流体。

膜分离过程原理：以膜作为分离介质，对混合物中的不同组分进行选择性透过，实现分离。其推动力可是膜两侧的压力差、浓度差或电位差。

分离膜是一种能够选择性地截留混合物的障碍层，是传质过程的屏障，它能以特定的形式传递和阻挡各种化学物质，以实现分离 、分级、提纯和浓缩操作。膜污染是颗粒堵塞和膜表面产生的物理吸附，消除方法：预处理，提高料液流速和传质、控制流动状态，周期性清洁膜面。

渗透：混合溶液中的溶剂和部分有机小分子选择性的通过半透膜。反渗透：外加压力的作用下，溶剂和部分有机小分子透过半透膜的方向即发生的逆转现象。各组分在膜中的溶解度和扩散能力的差异决定了膜的选择性。 反渗透和纳滤原理：在压力梯度作用下，混合溶液的某些组分透过膜而其他物质被截留。性质：四种中反渗透膜孔结构最小，几乎可以截留所以盐和有机物，只有最小的有机分子才能和水体一起通过半渗透膜。对不同价态离子实现分离称选择性反渗透。

电渗析原理：在直流电场作用下，以电位差为推动力，借助于离子交换膜的选择透过性而对电解质溶液进行分离的过程。作用：主要用于海水和苦咸淡化制备饮用水、工业用水、工艺废水处理、食品医药。只适用于电解质，不能用来制备高纯度水。

离子交换膜是电渗析的心脏，可以把离子交换膜看作是薄膜状离子交换树脂，但他们在离子的透过性是不同的，因此他们不同。

液膜分离原理：用一层与之不相溶的液态膜界面，将组成不同的同一溶液分开，并通过两液相的液膜界面进行选择性渗透使物质得到分离和提纯。液膜一般由膜溶剂、表面活性剂和载体组成。膜溶剂为主体，表面活性剂为主要物质。