现代分离技术(第三章萃取分离与逆流分配)
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名词解释:萃取:是利用两物质在两相中溶解度不同而使其分离的技术。
超临界萃取:利用超临界流体的特殊性质,与待分离的物质接触,萃取出目的产物,然后通过降压或升温的方法,使萃取物得到分离。
反相微胶团萃取:如果溶剂为非极性液体,加入表面活性剂时,表面活性剂的非极性基团部分朝外,朝向非极性溶剂部分,而极性基团部分则朝内,因而形成一种与水相微胶团结构反向的聚集体,这种聚集体就称为反相微胶团。
如果待分离组分以是以反微胶团的形式被萃取,就称之为反相微胶团萃取。
分离膜:是指能以特定形式限制和传递流体物质的分隔两相或两部分的界面。
迁移率:在电位梯度E的影响下,带电颗粒在时间t中的迁移距离d。
色谱分离技术:利用混合液中各种组分之间的理化性质差别,在固定相和流动相中具有不同的平衡分配系数(或溶解度),当两相作相对运动时,不同的组分在两相中被反复多次地分配,形成特有的区段,从而得到分离。
有机沉淀剂沉淀分离法概念:在含有溶质的水溶液中加入一定量亲水的有机溶剂,降低溶质的溶解度,使其沉淀析出。
膜分离的概念:利用膜的选择性(孔径大小),以膜的两侧存在的能量差作为推动力,由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。
电泳迁移率:在电位梯度E的影响下,带电颗粒在时间t中的迁移距离d。
其单位是cm2.sec-1.V-1简答题:分离技术方法的确定:⑴查找待分离组分的基础性研究资料,包括待分离组分的相对分子质量、化学结构、理化性质以及生物活性等。
⑵选择和确立对该组分进行定性、定量测定的方法,目的在于能对分离效率有一个有效的评价。
⑶了解原料的特性以及待分离组分的存在和含量情况。
⑷确定选用分离技术并对分离条件进行实验选择、优化。
⑸对分离效果进行评价。
⑹中间试验和工业生产应用的放大设计。
沉淀分离技术通常包括下列各种沉淀方法:⑴无机沉淀剂沉淀分离法:通常是以盐类作为沉淀剂的一类沉淀方法,如盐析法,多用于各种蛋白质和酶类的分离纯化,以及某些金属离子的去除。
现代分离技术复习思考题及答案教学内容现代分离技术复习思考题及答案第⼀章膜分离1.什么是分离技术和分离⼯程?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。
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。
2.分离过程是如何分类的?机械分离、传质分离(平衡分离、速率控制分离)、反应分离第⼆章膜分离1.按照膜的分离机理及推动⼒不同,可将膜分为哪⼏类?根据分离膜的分离原理和推动⼒的不同,可将其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。
2.按照膜的形态不同,如何分类?按膜的形态分为平板膜、管式膜和中空纤维膜、卷式膜。
3.按照膜的结构不同,如何分类?按膜的结构分为对称膜、⾮对称膜和复合膜。
4.按照膜的孔径⼤⼩不同,如何分类?按膜的孔径⼤⼩分多孔膜和致密膜。
5.⽬前实⽤的⾼分⼦膜膜材料有哪些?⽬前,实⽤的有机⾼分⼦膜材料有:纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。
6.MF(微孔过滤膜),UF(超过滤膜),NF(纳滤膜),RO(反渗透膜)的推动⼒是什么?压⼒差。
7.醋酸纤维素膜有哪些优缺点?醋酸纤维素是当今最重要的膜材料之⼀。
醋酸纤维素性能稳定,但在⾼温和酸、碱存在下易发⽣⽔解。
纤维素醋类材料易受微⽣物侵蚀,pH值适应范围较窄,不耐⾼温和某些有机溶剂或⽆机溶剂。
8.醋酸纤维素膜的结构如何?表⽪层,孔径(8-10)×10-10m。
过渡层,孔径200×10-10m。
多孔层,孔径(1000-4000)×10-10m9.固体膜的保存应注意哪些问题?分离膜的保存对其性能极为重要。
主要应防⽌微⽣物、⽔解、冷冻对膜的破坏和膜的收缩变形。
微⽣物的破坏主要发⽣在醋酸纤维素膜;⽽⽔解和冷冻破坏则对任何膜都可能发⽣。
温度、pH值不适当和⽔中游离氧的存在均会造成膜的⽔解。
超临界流体萃取1、超临界流体萃取(SFE)的基本原理SFE利用SCF作为萃取溶剂,SCF所具有独特的物理化学性质,使其极易于渗透到样品基体中去,通过扩散、溶解、分配等作用,使基体中的溶质扩散并分配到SCF中,从而将其从基体中萃取出来。
提取完成后,改变体系温度或压力,使超临界流体变成普通气体一散出去,物料中已提取的成分就可以完全或基本上完全析出,达到提取和分离的目的。
2、超临界流体萃取(SFE)的特点①通过调节温度和压力可提取纯度较高的有效成分或脱出有害成分;②选择适宜的溶剂如CO2可在较低温度或无氧环境下操作,分离、精制热敏性物质和易氧化物质;③SFE具有良好的渗透性和溶解性,能从固体或粘稠的原料中快速提取有效成分;④通过降低超临近流体的密度,容易使溶剂从产品中分离,无溶剂污染,且回收溶剂无相变过程,能耗低;⑤兼有萃取和蒸馏的双重功效,可用于有机物的分离和精制。
超临界萃取优于液体萃取超临界流体的密度接近于液体超临界流体的粘度接近于普通气体超临界流体的扩散能力比液体大100倍超临界萃取的原则流程流程主要分为两部分:①在超临界状态下,溶剂气体与原料接触进行萃取获得萃取相;②将萃取相进行分离,脱除溶质,再生溶剂。
2.2 超临界萃取的特点(1).选择性超临界流体萃取中使用的溶剂必须具有良好的选择性。
提高溶剂选择性的基本原则是:①操作温度应和超临界流体的临界温度相接近②超临界流体的化学性质应和待分离溶质的化学性质相接近若两条原则基本符合,效果就较理想,若符合程度降低,效果就会递减临界温度接近操作温度者,溶解度大临界温度相同的气体中与溶质化学性质相似的气体溶解度大(2).溶解度溶质的溶解度随着流体相密度的增加而强烈的增加。
物质在超临界流体中的溶解度C 与超临界流体的密度ρ之间的关系可以用下式表示:lnC=mlnρ+b选用的超临界流体与被萃取物质的化学性质越相似,溶解能力就越大。
(3).传递性质超临界流体的传递性质值的范图在气体和液体之间,例如在超临界流体中的扩散系数比在液相中要高出l0~100倍,但是黏度就比其小10~l00倍,这就是说超临界流体是一种低黏度、高扩散系数易流动的相,所以能又快又深地渗透到包含有被萃取物质的固相中去,使扩散传递更加容易。
现代分离方法现代分离方法是一种高效的技术,广泛应用于许多领域,包括医药、化工、食品、环保等。
它通过改变物质的物理或化学性质,将混合物中的不同成分分离出来。
本文将详细介绍现代分离方法的原理、分类、优缺点以及应用。
一、原理现代分离方法的原理是利用不同物质之间的物理或化学性质差异,通过某种技术手段将它们分离出来。
其中,物理性质包括相对分子质量、密度、沸点、溶解度等;化学性质包括酸碱性、氧化还原性等。
常用的现代分离方法有吸附分离法、离子交换分离法、膜分离法、超临界流体萃取法等。
二、分类现代分离方法可以分为以下几类:1.吸附分离法:将混合物中的成分在吸附剂上吸附后分离。
吸附剂可以是固体或液体,常用的有活性炭、硅胶、分子筛等。
2.离子交换分离法:利用离子交换剂与原混合物中的离子互相作用,进行分离。
常用的离子交换剂有阴离子交换剂和阳离子交换剂。
3.膜分离法:利用半透膜对混合物中的物质进行筛选分离。
膜分离法包括超滤、逆渗透、气体分离等多种方法。
4.超临界流体萃取法:利用超临界流体与混合物中的成分进行物理或化学作用,进行分离。
超临界流体有超临界二氧化碳、超临界水等。
三、优缺点现代分离方法具有以下优点:1.分离效率高:现代分离方法能够更加有效地分离出需要的成分,具有快速、精准、高效等特点。
2.对物质破坏小:现代分离方法不会对需要分离的物质产生影响,不会破坏物质的分子结构和化学性质。
3.成本低、操作简便:现代分离方法可以在较低的成本下进行,且操作简单、易于掌握。
4.能够处理一定量的样品:现代分离方法可以同时处理多个样品,提高分离效率,节约时间和人力成本。
然而,现代分离方法也存在一些缺点,主要包括:1.需要高质量的设备:现代分离方法需要使用高质量的设备,包括吸附剂、离子交换剂、膜等。
这些设备会增加实验成本。
2.对于一些高分子化合物的分离比较困难:现代分离方法在处理高分子化合物的时候,分离效率会较低,因为高分子化合物分子结构复杂,难以分离。
逆流萃取原理解析逆流萃取是一种常见的分离和纯化技术,广泛应用于化工、石油、制药等领域。
本文将深入探讨逆流萃取的原理和应用,并分享我的观点和理解。
一、逆流萃取的基本原理逆流萃取是基于液液相平衡原理的一种质量传递过程。
它利用不同溶液的亲和性差异,通过相合实现溶质的分离和纯化。
逆流萃取通常包括三个主要步骤:混合、相接触和相分离。
1. 混合:将待分离的溶液(即进料)与适宜的溶剂混合,形成一个混合相。
混合相中的溶液成分通过分子间的相互作用,与溶剂形成溶液体系。
2. 相接触:混合相中的溶液与另一个溶剂(即萃取剂)形成相接触。
萃取剂的选择是基于希望提取或分离的目标物质的属性。
在相接触过程中,溶质的分配在两个相中发生。
3. 相分离:在相接触后,混合相分裂为两个相(即溶液相和萃取相)。
这个过程涉及到液相间的分配平衡,即溶液中的溶质在两个相中达到平衡分布。
然后通过物理或化学方法将两个相彻底分离,获得纯化的目标物质。
逆流萃取的原理基于相分离过程,通过连续的相接触和相分离操作,实现了在不同相中的溶质分配,从而达到有效的分离和纯化目的。
二、逆流萃取的应用逆流萃取广泛应用于各个领域,特别是在化工、石油和制药工程中。
以下是逆流萃取应用的一些示例:1. 提取和分离天然产物:逆流萃取常用于从植物、动物和微生物产物中提取和分离有用的天然产物,如植物油脂、生物碱、抗生素等。
2. 分离和纯化化学品:逆流萃取在化工领域中被广泛用于分离和纯化化学品,例如有机合成中的中间体、成品药物、溶剂和溶液中的杂质等。
3. 废水处理:逆流萃取技术可以用于废水中有害物质的提取和分离,达到废水处理和资源回收的目的。
4. 石油精炼:在石油精炼工艺中,逆流萃取可用于原油中硫化物、酸性物质和杂质的提取和分离。
5. 金属提取:逆流萃取广泛应用于金属提取和分离过程,包括提取稀有金属、贵金属和放射性物质等。
三、逆流萃取的优缺点和挑战逆流萃取作为一种分离和纯化技术,具有以下优点:1. 高效性:逆流萃取可以在相对较短的时间内实现高度纯化。
组分在物理性质或化学性质上的差异,通过适当的装置或方法,使各组分分配至不同的空间区域或者不同的时间依次分配至同一空间区域的过程。
2胶团萃取:是被萃取物以胶团形式从水相萃取到有机相的溶剂萃取方法。
3反胶团:是表面活性剂分子在非极性有机溶剂中自发形成的纳米级分子聚集体。
4离子交换分离法:利用溶液中各带电组分与交换剂之间结合力的差异进行分离的实验技术。
5逆流色谱法:分离原理是基于样品在两种互不混溶的溶剂之间的分配作用,溶质中各组分在通过两溶剂相的过程中因分配系数不同而得以分离,是一种不用固态支撑体的全液态的色谱方法。
6反渗透:借助于半透膜的截留作用,在高于溶液渗透压的压力推动下,使溶剂透过半透膜实现分离的膜过程。
7透析:是一种扩散控制的,以浓度梯度为驱动力的膜分离方法。
8气体膜分离:在膜两侧压差的推动下,利用混合气体中各组分在膜面吸附及膜内溶解-扩散性质不同而导致的渗透速率差异进行分离的膜技术。
9电泳:是在电场作用下,电解质溶液中带电粒子向两极作定向移动的一种电迁移现象。
质分子运动的平均自由程的差异而实现的分离。
11超分子:是两种以上化学物种通过分子间非公价键相互作用缔结而成的具有特定空间结构和功能的聚集体。
12渗透气化:在液体混合物中各组分分压差的推动下,利用各组分透过致密膜溶解-扩散性质的差异进行分离的膜过程。
13超临界流体萃取:以超临界流体做流动相,直接从固体或液体样品中萃取目标物质的分离方法。
14泡沫吸附分离:是以泡沫作分离介质,并利用各种类型对象物质与泡沫的吸附相互作用,实现表面活性剂物质或能与表面活性剂结合的物质从溶液主体中分离。
15电透析分离:以直流电为驱动力,利用离子交换膜的选择透过性进行分离性组分的分离。
16液滴逆流色谱法:由一组直立的、小孔径的硅烷化玻璃柱组成,玻璃管内充满固定相,流动相液滴不断穿过管柱体系。
具有至少一个萃取功能基团。
具有足够的疏水性。
良好的选择性。
有较高的萃取容量。