新型分离技术在化工生产中的应用
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膜分离技术在化工中的应用随着科技的发展,化工行业在不断推进,膜分离技术作为一种新型技术,已经被应用到了化工行业的很多领域,具有非常广阔的发展前景。
本文就来介绍一下膜分离技术在化工中的应用。
一、膜分离技术的基本原理膜分离技术是在膜的作用下,使溶液、混合气体等物质透过膜,分离出不同大小、形状、性质的物质的一种分离技术。
膜分离技术是以膜作为物理屏障,通过膜的选择性过滤和筛选,实现不同物质的迅速分离。
膜分离技术不仅有高效过滤、分离和提纯的特点,而且还能在保留溶液和气体完整性的同时,实现一定程度的削弱、改变介质性质等效果。
二、1.水处理领域膜分离技术在水处理领域有着广泛的应用。
膜分离技术可以用来处理各种污水,如酸性污水、电解污水、废油污水等,可以有效地去除溶解和悬浮性固体、重金属离子、有机物、微生物等。
同时,膜分离技术还可以用于制造高纯水,如电子工业中所需的纯水、空气净化行业中的净水等。
2.制药领域膜分离技术在制药领域也有着广泛的应用。
通过膜分离技术,可以分离出不同粒径和相对分子质量的物质。
例如,该技术可以用于生产高质量的注射用水,通过一步一步筛选,去除各种杂质和微生物,使其达到纯净的水质。
3.食品加工领域膜分离技术在食品行业的应用涉及到四大类:浓缩、分离、除菌和脱色。
如要生产浓缩果汁、乳制品、调味品等,在保留食品的原有口感、营养物质成分等的情况下,通过膜分离技术可以排除掉农药残留、乳清蛋白等杂质物质,使食品更加健康。
4.化学分离领域膜分离技术还可以在化学分离领域中应用。
通过膜分离技术,可以实现大分子物质和小分子物质的分离。
例如,通过膜分离技术还可以将混合的气体分离成几种组份,进行单一有用组份的提取。
5.环保领域膜分离技术在环保领域也有广泛的应用。
例如,通过膜分离技术可以处理地下水、含油废水、烟气脱硫等固、液、气三态污染物,从而实现环境污染的控制和治理。
三、膜分离技术的优势与传统的化工技术相比,膜分离技术的优势主要表现在以下几个方面:1.高效节能由于使用了膜作为过滤介质,因此可以实现无需加热、无需高压的过滤操作。
化学工程与工艺中先进分离技术在纯化过程中的应用摘要:本文探讨了化学工程与工艺领域中先进分离技术在纯化过程中的应用。
先进技术如膜分离、超临界流体萃取和离子交换等,为化工行业带来了显著进步。
这些技术不仅提高了产品质量和纯度,还减少了能源消耗并降低了环境污染。
然而,虽然这些技术具有高效、环保的特点,但其高成本、工艺控制和技术选择等方面仍面临挑战。
随着技术不断发展完善,先进分离技术将在化工工业中发挥越来越重要的作用,推动其可持续发展。
关键词:化学工程与工艺;先进分离技术;纯化过程;应用引言在当今化学工程与工艺领域,先进分离技术的应用日益成为重要话题。
这些技术在纯化过程中扮演着关键角色,为提高产品质量、能源效率和环境可持续性带来了新的可能性。
从传统的蒸馏、萃取到如今的膜分离、超临界流体萃取和离子交换,技术不断演变,为化工产业带来了革命性的改变。
本文将深入探讨先进分离技术的多样性、应用场景以及它们在提高纯度、减少废物排放和能源消耗方面的重要作用。
通过对这些技术的综述和案例分析,我们将探讨其在化工领域中的前景和挑战,以及对工艺流程和环境可持续性的积极影响。
一、先进分离技术的概述先进分离技术是指利用各种物理、化学或生物学原理,对混合物中的成分进行有效分离和纯化的一系列技术手段。
传统的分离技术包括蒸馏、萃取、结晶和过滤等,而先进技术则包括膜分离、超临界流体萃取、离子交换和超声波提取等。
二、先进分离技术在化工领域的应用(一)膜分离技术膜分离技术是基于半透膜的一种分离方法,能有效地将混合物分离为不同的组分。
微滤、超滤、纳滤和反渗透是常见的膜类型。
在化工生产中,膜分离技术被广泛应用于水处理、酒精精馏、药物纯化等领域。
其高效能和节能特性为工艺流程提供了重要支持。
微滤用于去除悬浮物,超滤则可分离较大分子,而纳滤和反渗透则可分离离子和溶质。
这些膜技术提供了高度可控的分离过程,减少了能源消耗和化学品使用,并降低了处理过程中产生的废物量,从而对提高产品质量和减少环境影响起到了关键作用。
石油化工中的分离技术石油化工行业是一个庞大而复杂的产业,它涵盖了石油开采、炼油、石化和化肥等多个领域。
在这些领域中,分离技术是至关重要的环节。
本文将介绍石油化工中常用的分离技术及其应用。
一、蒸馏技术蒸馏技术是石油化工中最常见的分离技术之一。
它利用不同物质的沸点差异,将混合物分离成不同组分。
在炼油过程中,原油经过预分离后进入蒸馏塔,通过加热使其分为不同沸点范围的馏分,如汽油、柴油、液化石油气等。
蒸馏技术在石油化工中起到了至关重要的作用,不仅可以提供各种燃料,还可以提取用于石化生产的原料。
二、结晶技术结晶技术是通过溶解物质在溶液中结晶沉淀,以分离纯净晶体的方法。
在石化领域中,结晶技术常用于有机物的提纯和分离。
例如,对取自石油化工生产过程中的溶液进行结晶处理,可以分离出高纯度的有机物,用于制备高附加值的化学品。
三、吸附技术吸附技术是利用不同物质在表面上的吸附作用,通过吸附剂将混合物中的目标组分吸附下来,从而实现分离的方法。
在石油化工中,吸附技术常用于气体分离和有机物的提纯。
例如,在天然气加工中,利用吸附剂可以将天然气中的杂质分离出来,提高天然气的纯度和质量。
四、萃取技术萃取技术是利用溶液之间的相溶性差异,通过溶剂将混合物中的目标组分从其他组分中分离出来的技术。
在石油化工中,萃取技术常用于有机化合物的提纯和分离。
例如,利用溶剂将酚类化合物从含有酚酮混合物中提取出来,可以得到高纯度的酚类产物。
五、膜分离技术膜分离技术是利用膜的选择性渗透作用,将不同成分的溶液通过膜分离出来的技术。
在石油化工中,膜分离技术常用于气体和液体的分离。
例如,利用膜分离技术可以将石油化工废水中的有机物和无机盐分离出来,实现废水的处理和资源回收。
综上所述,石油化工中的分离技术多种多样,每种技术都有其特定的应用领域和优势。
这些分离技术的应用不仅能够提高产品的纯度和质量,还可以减少能源消耗和环境污染。
随着科学技术的不断发展,石油化工分离技术将继续创新和发展,为产业的可持续发展做出更大贡献。
化学分离技术在工业中的应用化学分离技术是一种广泛应用于化学工业中的技术,它可以有效地将混合物中不同成分分离出来,以满足不同的需求。
在化工产品的生产过程中,需要对原料和成品进行分离、纯化和浓缩,这就需要采用化学分离技术。
本文将探讨化学分离技术在工业中的应用及其重要性。
一、化学分离技术的种类化学分离技术包含了多种不同的方法,具体可分为以下几类:1. 蒸馏技术:蒸馏是将混合液体分离为不同成分的一种方法。
它基于液体汽化点的差别,通过加热使其中一种液体汽化,再将其冷凝收集。
在化工工业中,蒸馏广泛应用于石油、化学、制药等领域。
2. 离子交换技术:离子交换技术是一种通过固定相介质将离子或分子从溶液中分离出来的技术。
常见的离子交换固定相介质包括阴离子交换树脂和阳离子交换树脂。
离子交换技术被广泛运用于水处理、医药、食品等领域。
3. 萃取技术:萃取技术是将混合物中的一个或多个组分转移到另一种不同溶剂中,并通过稀释或再次萃取来分离成分的一种方法。
萃取技术广泛应用于化工生产中,特别是在有机合成领域。
4. 结晶技术:结晶技术是将固体混合物溶解于溶剂中,通过控制溶液中的温度、溶质浓度等参数,使其中一种物质先形成晶体然后分离出来的一种方法。
在化学工业中,结晶技术被广泛应用于制药、食品、颜料等领域。
二、化学分离技术的应用及重要性化学分离技术在工业领域中具有广泛的应用。
例如,将原油中的各种成分分离出来可以得到不同种类的石油产品;将药品中的原料分离出来可以获得高品质的成品药品;将食品成分分离出来可以生产出口感好、有营养的食品。
同时,化学分离技术还能提高产品的纯度和质量。
在制药生产中,药品的纯度对药效十分重要。
使用化学分离技术可以有效地将不同组分分离出来,同时纯化药品,提高药品的质量。
此外,化学分离技术还能够减少废弃物和污染物的产生。
通过对废物的回收和再利用,可以实现资源的节约和环境的保护。
三、结语总之,化学分离技术在工业中的应用广泛,它是制造高纯度产品的必要手段之一。
填料分离技术在化学工业中的应用填料分离技术是一种常用于化学工业中的分离技术,其基本原理是利用各种不同的材料,如氧化铝、硅胶、金属氧化物等,将混合液体中的不同成分分离出来。
填料分离技术具有很强的可行性和实用性,广泛应用于化工生产当中,如炼油、化纤、冶金和食品等领域。
本文将深入探讨填料分离技术在化学工业中的应用。
一、填料分离技术的原理填料分离技术是一种重要的分离技术,它主要是依靠材料填充在塔内,将混合液经过填充床层,实现不同组分的分离。
由于填料分离技术具有分离效率高、操作简单、可重复使用等特点,因此在工业生产中得到了广泛的应用。
在填料分离技术中,不同组分的分离是通过物理和化学作用的差异来实现的。
例如,氧化铝填料是一种亲水性较强的材料,在沸水中表现出很好的分离效果。
而硅胶填料对于甲烷、丙烯等疏水性物质的分离效果更好。
金属氧化物填料则具有针对性地将其中的某些离子分离出来。
二、填料分离技术在化学工业中的应用1、炼油行业在炼油工业中,填料分离技术是一项基本工艺。
利用填料分离技术可以很好地将不同的油品进行分离,制备出符合市场需求的产品。
例如,对于精炼的汽油和柴油,可以通过利用塔内填充大量的沥青、氧化铝等材料,将其中的硫、氮等杂质去除掉,从而提高其质量和增加市场竞争力。
2、化纤行业化纤行业是填料分离技术的主要应用领域之一。
例如,在聚酰胺制造过程中,利用填料分离技术可以有效将聚酰胺与原料中的其他成分分离出来,提高其质量和韧性。
3、冶金行业在冶金行业,填料分离技术广泛应用于炼钢和炼铁工艺中。
利用填料分离技术可以将酸性的气体、水蒸气和固体颗粒物等分离出来,防止对设备和环境的污染,保障生产的正常进行。
4、食品行业在食品行业,填料分离技术主要应用于蛋白质分离和萃取。
例如,在制作大豆蛋白粉中,填料分离技术可以实现大豆中的蛋白质分离出来,提高其质量和营养价值。
三、填料分离技术的发展趋势填料分离技术在化学工业中的应用越来越广泛,其发展趋势也越来越明显。
分离技术在化工生产中的应用摘要:分离技术在化工生产中有着不可替代的重要位置,在医药、食品、石油、化工、冶金、原子能等领域有着非常广泛的应用,物料的分离过程中的能量消耗占总能量消耗的很大一部分。
许多年前,一些传统分离技术如沉降分离等只能在液固分离中分离混合物,还有一部分微小固体和液体会形成浓度较小的悬浊液而无法分离。
随着化工产业的飞速发展,出现了越来越多、越来越有效的分离技术,正在努力解决传统分离技术中分离效率不高、规模小、费时费力的一系列问题,研究化工分离技术已经成为研究化工生产的重要课题。
本文主要介绍了超临界流体萃取技术、膜分离技术、分子蒸馏技术的原理、优点、在化工生产中的应用。
关键词:超临界流体萃取技术;膜分离技术;分子蒸馏技术引言近些年来,随着人类社会化学工业的逐步发展,能源利用率不高、浪费严重,能源逐渐枯竭已经逐渐成为一个巨大的全球性问题,因此,改良生产工艺,提高原料利用率,节约能源,回收利用现有能源,可持续发展开始被人类重视。
以化工分离技术为例,化工生产中所要用到的原材料、产物、中间产物、副产物等绝大部分都是混合物,某些不纯的物质在一定条件下极易发生爆炸,如果生产出具有很多杂质的产物作为药物使用会严重危害人类健康,所以,如果要得到高纯度高质量的产品必须对各类混合物进行分离提纯,只有这样,才能获得安全性好、质量高的合格产品,才能对原材料进行有效的利用,节省成本,节约资源。
1.超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术是一种新型物质分离技术。
它是以超临界流体代替传统的有机溶剂作萃取剂,把一种所需要的化学物质从多组分各相态混合物中以高纯度分离出来的新型化工分离技术。
当超临界流体与待分离的化学物质接触进行萃取时,能够有选择性地把极性大小不同、沸点高低不同和分子量大小不同的各类物质依次以很高的纯度萃取出来。
在萃取过程中,可以通过控制反应条件温度、压力等得到各物质比例达到最佳比例的混合物成分,然后依靠减小压力、升高温度的方法使分离出的超临界流体转化为普通流体,所需物质可以在很大比例下被析出进行分离提纯。
精馏原理在化工生产上的应用1. 概述精馏是一种重要的分离技术,在化工生产中被广泛应用。
它基于物质在不同温度下的沸点差异,通过加热液体混合物,蒸发后冷凝得到纯度较高的组分。
2. 精馏原理精馏原理基于液体的汽化和凝华过程。
在精馏塔中,液体混合物首先经过加热后变为蒸汽,然后进入冷却器进行冷凝,最后得到高纯度的组分。
这一过程基于液体组分的沸点差异,使得不同组分分别蒸发和冷凝。
3. 精馏的应用精馏在化工生产中有广泛的应用,以下是一些典型的应用案例:3.1 石油工业在石油工业中,精馏广泛应用于原油的分馏。
原油中含有不同沸点的烃类化合物,通过精馏可以将原油分解成不同的组分,如汽油、柴油、煤油等。
这些组分可以用于不同的工业用途。
3.2 化学工业在化学工业中,精馏被用于获得高纯度的化学品。
例如,酒精和水的精馏可以得到高纯度的乙醇。
此外,许多有机化合物的生产过程中也会使用精馏技术,以便得到所需纯度的产物。
3.3 制药工业制药工业中的许多药物都需要高纯度的原料。
通过精馏,可以得到纯度较高的药物原料,以确保药物的质量和效果。
此外,精馏也可以用于制药工艺中溶剂的回收和再利用。
3.4 食品工业在食品工业中,精馏被用于提取香精、色素等。
通过精馏,可以去除不需要的杂质,获得高纯度和浓度的食品添加剂。
3.5 环保工业精馏在环保工业中也有着重要的应用。
例如,废水中的有机物可以通过精馏技术进行浓缩和分离,从而达到废水处理和资源回收的目的。
4. 精馏的优势精馏作为分离技术的一种,具有以下优势: - 高效性:精馏可以实现对混合物中组分的高效分离,获得高纯度的产品。
- 可控性:通过调整温度和压力,可以控制精馏过程,以达到所需的分离效果。
- 可应用性广泛:精馏适用于多种化工分离需求,具有广泛的应用领域。
5. 总结精馏作为一种重要的分离技术,在化工生产中发挥着重要的作用。
它可以实现对混合物的高效分离,获得高纯度的组分。
精馏在石油工业、化学工业、制药工业、食品工业以及环保工业等领域都有广泛的应用。
膜分离技术在化工生产中的应用膜分离技术是一种在化工生产过程中被广泛应用的分离技术。
通过使用特殊的半透膜,将物质分离成不同的组分,达到纯化、回收或分离的目的。
近年来,膜分离技术的应用领域不断拓展,逐渐成为化工生产的重要组成部分。
本文将介绍膜分离技术在化工领域的应用及其优势。
一、膜分离技术在化工生产中的应用1、膜分离在离子交换中的应用离子交换膜是一种特殊的膜,能够在化学反应中发挥非常关键的作用。
在化工生产中,离子交换膜被应用于流体处理、水净化和离子分离等领域。
以离子交换膜为例,用于电解水制氢、电解水制氧等反应,通过离子交换膜分离阴阳离子,分离出高纯度的氢气和氧气,不仅纯度高,而且节约了大量的水资源,提高了反应的效率和经济性。
2、膜分离在纯化中的应用化工生产中常常需要进行纯化处理,以获得更高的产品质量和更好的处理效果。
膜分离技术在化工生产中的纯化领域得到了广泛的应用。
具体而言,可以将含有杂质的溶液经过膜的过滤和分离,使水、有机溶剂和化合物的组分得到有效的分离,从而得到更高纯度的产品。
3、膜分离在气体分离中的应用在一些化工反应中,通过膜分离技术可以实现对气体的分离,得到纯度更高的气体。
目前被广泛应用的膜分离技术主要有平板式膜分离和中空纤维膜分离。
比如将烃类加工过程中得到的废气通过水膜分离器和其他设备处理,溶液和气体的分离达到了更高效和规范化的效果。
二、膜分离技术的优势相比于传统的分离技术,膜分离技术有着不可比拟的优势。
1、高效性膜分离的过程非常快速、高效,不需要占用过多的空间和时间。
而且,由于膜的特殊性质,可以有效的分离出高纯度的组分,提高了工艺的效率。
2、沉淀体积小传统的分离技术往往需要利用离心机等设备进行深度分离,而这些设备体积庞大、费用昂贵,占用大量空间和资源。
膜分离技术具有很小的体积和重量,而且容易维护和清洗,大大降低了生产成本和能源开支。
3、节能环保传统的分离技术往往需要废弃很多进行分离的溶液或溶剂,产生大量的废液和有害物质,对环境造成了很大的污染。
化工工艺中常见的节能降耗技术研究随着全球工业化进程的不断推进,能源资源的节约与利用逐渐成为各行各业乃至整个社会关注的焦点。
作为能源消耗大户的化工行业,更是亟需研发和应用节能降耗技术,以减少能源消耗和环境污染。
本文将从化工工艺中常见的节能降耗技术进行研究,并探讨其在实际生产中的应用。
一、热能利用技术1.1余热利用技术在化工生产过程中,常常会产生大量的余热。
余热利用技术可以将这些废热进行有效的回收和利用,以达到节能降耗的目的。
在炼油、化肥等工艺中,采用余热锅炉技术可以将废气中的余热进行回收,用于产生蒸汽或热水,从而减少燃料的消耗,实现能源的循环利用。
1.2蒸汽系统优化蒸汽是化工生产中常用的能源形式,但在传统生产中,由于蒸汽系统的设计不合理、设备老化等原因,部分蒸汽会被浪费掉。
通过对蒸汽系统的优化设计和设备的更新改造,可以降低蒸汽的消耗,减少能源的浪费。
采用换热器、蒸汽回收装置等设备,可以将蒸汽中的热能进行回收利用,从而达到节能的效果。
二、原料和催化剂节能技术2.1原料替代技术化工生产中常用的原料如石油、天然气等属于非可再生资源,其开采和利用会对环境造成严重的影响。
通过替代原料的研究和应用,可以降低对非可再生资源的依赖,减少环境污染。
利用生物质替代传统石油原料,不仅可以减少对石油资源的需求,还能减少二氧化碳的排放,达到节能环保的目的。
2.2催化剂技术在化工生产中,催化剂是起到加速反应速率、提高产品纯度和降低能耗等作用的关键因素。
通过研发高效的催化剂技术,可以降低反应温度、减少反应时间,从而减少能源的消耗。
通过对催化剂的再生利用和优化设计,可以延长催化剂的使用寿命,减少废旧催化剂的处理成本,实现节能降耗的目的。
三、生产工艺流程优化技术3.1合理排放废水废气技术化工生产中会产生大量的废水和废气,其中含有大量的有机物和重金属等有害物质。
通过对废水废气的处理技术进行优化,可以实现废水废气的回收利用和资源化,减少对环境的污染。
热泵精馏在化工行业中的应用
热泵精馏是一种新型的分离技术,它将热泵技术和精馏技术相结合,
可以在较低的温度下实现高效的分离。
在化工行业中,热泵精馏已经
得到了广泛的应用,特别是在石油化工、化学制药、精细化工等领域。
石油化工是热泵精馏的主要应用领域之一。
在石油化工生产中,热泵
精馏可以用于分离石油中的不同组分,如石蜡、沥青、汽油、柴油等。
通过热泵精馏技术,可以实现高效的分离,提高产品的纯度和质量,
同时降低能耗和生产成本。
化学制药是另一个热泵精馏的应用领域。
在化学制药生产中,热泵精
馏可以用于分离药品中的不同成分,如酸、碱、盐等。
通过热泵精馏
技术,可以实现高效的分离,提高药品的纯度和质量,同时降低能耗
和生产成本。
精细化工是热泵精馏的另一个应用领域。
在精细化工生产中,热泵精
馏可以用于分离不同的化学品,如酸、碱、盐、醇等。
通过热泵精馏
技术,可以实现高效的分离,提高产品的纯度和质量,同时降低能耗
和生产成本。
总的来说,热泵精馏在化工行业中的应用前景非常广阔。
随着技术的
不断发展和完善,热泵精馏将会在更多的领域得到应用,为化工行业的发展做出更大的贡献。
新型分离技术在化工生产中的应用摘要:本文主要介绍了膜分离技术、超临界萃取技术、分子蒸馏技术、耦合分离的技术原理及应用关键词:化工分离、分离工程、膜分离、萃取、吸附分离引言:化工分离技术是化学工程的一个重要分支, 任何化工生产过程都离不开这种技术,原料的精制、中间产物以及产品的分离提纯、废气废水的处理等等,都离不开化工分离技术。
化工分离技术应用领域广泛、分离要求多种多样,这就决定了分离技术的多样性。
精馏、萃取、吸收、吸附等都是传统的化工分离技术,无论是技术还是应用方面都发展得很成熟。
然而,随着基础工业和高科技的发展,分离技术越来越面临着新的挑战:石油、天然气、煤炭等资源的不可再生要求分离过程必须充分得利用资源,降低能耗;迅速发展的生物医药工程对产品纯度、活性等指标的限制对分离技术提出了更高的要求;由环境保护意识的增强提出的各种废弃物排放限制越来越严格也给分离技术带来了难题;此外新材料的开发、食品工业和天然资源综合利用等领域的迅速发展也对分离技术提出了更高的要求。
所有这些需求都推动了人们对新型化工分离技术的探索。
正文:国内外对分离技术的发展十分重视,但由于应用领域十分广泛,原料、产品和对分离操作的要求多种多样,这就决定了分离技术的多样性。
按机理划分,可大致分为五类,即:生成新相以进行分离(如蒸馏、结晶);加入新相进行分离(如萃取、吸收);用隔离物进行分离(如膜分离);用固体试剂进行分离(如吸附、离子交换)和用外力场或梯度进行分离(如离心萃取分离、电泳)等。
现在运用较多且有很大发展前景的新型分离技术有超临界流体萃取技术、分子蒸馏技术和膜分离技术。
1超临界流体萃取技术及其应用超临界流体萃取是一种以超临界流体代替常规有机溶剂对目标组分进行萃取和分离的新型技术,其原理是利用流体(溶剂)在临界点附近区域(超临界区)内与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能,且对溶质的溶解能力随压力和温度的改变而在相当宽的范围内变动来实现分离的。
超临界流体具有一系列重要的性质:1)超临界流体相当粘稠,其密度接近于液体,具有较大的溶解能力;2)超临界流体的扩散系数比液体大23个数量级,其粘度类似于气体,远小于液体。
这对于分离过程的传质极为有利,缩短了相平衡所需时间,大大提高了分离效率,是高效传质的理想介质;3)具有不同寻常的、巨大的压缩性,使得压力的微小变化将会引起流体密度和介电常数的很大变化。
由于二氧化碳具有无毒、不易燃易爆、廉价、临界压力低、易于安全地从混合物中分离出来,所以是最常用的超临界流体。
相对于传统提取分离方法(煎煮、醇沉、蒸发浓缩等)具有以下优点:萃取效率高、传递速度快、选择性高、提取物较干净、省时、减少有机溶剂及环境污染、适合于挥发油等脂溶性成分的提取分离。
1.1 超临界流体萃取技术特点1)由于在临界点附近,流体温度或压力的微小变化会引起溶解能力的极大变化,使革取后溶剂与溶质容易分离。
2)由于超临界流体具有与液体接近的溶解能力,同时它又保持了气体所具有的传递性,有利于高效分离的实现。
3)利用超临界流体可在较低温度下溶解或选择性地提取出相应难挥发的物质,更好地保护热敏性物质。
4)萃取效率高,萃取时间短。
可以省却清除溶剂的程序,彻底解决了工艺繁杂、纯度不够、且易残留有害物质等问题。
5)萃取剂只需再经压缩便可循环使用,可大大降低成本。
6)超临界流体萃取能耗低,集萃取、蒸馏、分离于一体,工艺简单,操作方便。
7)超临界流体萃取能与多种分析技术,包括气相色谱、高效液相色谱、质谱等联用,省去了传统方法中蒸馏、浓缩溶剂的步骤。
避免样品的损失、降解或污染,因而可以实现自动化。
1.2 超临界流体技术之应用1)中药制药中药有效成分、有效部位的提取。
利用超临界二氧化碳萃取技术来提取丹参、干姜、木香、姜黄、莪术、牡丹皮等中药中的有效成分,一步即可取得,含量一般可达50%,最高可达90%。
中药新药的生产。
柴芩菊感冒胶囊、口疮泰软胶囊等都是以多种中药材为组成成分,通过超临界二氧化碳萃取技术萃取而获得。
中药的二次开发或浓缩回收。
超临界二氧化碳萃取分离改良复方丹参片、心痛宁滴丸的分离技术,使得药品有效率明显提高。
2)农产品加工由于超临界流体萃取技术在农产品加工中的应用日益广泛,已开始进行工业化规模的生产。
例如:原西德、美国等国的咖啡厂用该技术进行脱咖啡因;澳大利亚等国用该技术萃取啤酒花浸膏;欧洲一些公司也用该技术从植物中萃取香精油等风味物质,从各种动物油中萃取各种脂肪酸,从奶油和鸡蛋中去除胆固醇,从天然产物中萃取药用有效成分等等。
迄今为止,超临界二氧化碳萃取技术在农产品加工中的应用及研究主要集中在五大方面:第一,农产品风味成分的萃取,如香辛料、果皮、鲜花中的精油、呈味物质的提取;第二,动植物油的萃取分离,如花生油、菜籽油、棕橱油等的提取;第三,农产品中某些特定成分的萃取,如沙棘中沙棘油、月见草中(一亚麻酸、牛奶中胆固醇、咖啡豆中咖啡碱的提取;第四,农产品脱色脱臭脱苦,如辣椒红色素的提取、羊肉嬗味物质的提取、柑桔汁的脱苦等;第五,农产品灭菌防腐方面的研究。
2分子蒸馏技术分子蒸馏是一种特殊的液-液分离技术,在极高真空下操作。
它是根据不同物质其分子运动有不同的平均自由程这一物理特性而达到分离的目的,因而能使液体在低于其沸点的温度下将其分离,特别适用于高沸点、热敏性及易氧化物系的分离。
由于其具有蒸馏温度低于物料的沸点、蒸馏压强低、受热时间短、分离程度高等特点,因而能大大降低高沸点物料的分离成本,极好地保护了热敏物料的品质。
与常规蒸馏相比,具有明显地优点:分离程度比常规蒸馏的高,蒸馏压强极低,蒸发温度低,受热时间短等。
2.1 分子蒸馏技术的主要特点1)分子蒸馏是在远低于沸点的温度下进行操作的;2)分子蒸馏是在很低的压强下进行操作,一般为×10-1Pa数量级(×10-3托数量级),可使物料避免氧化受损;3)物料受热时间短,避免了因受热时间长造成某些组分分解或聚合的可能;4)分子蒸馏的分离程度更高,能分离常规蒸馏不易分开的物质;5)无毒、无害、无污染、无残留,可得到纯净安全的产物;6)可进行多级分子蒸馏,适用于较为复杂的混合物的分离提纯,产率较高;7)特别适合于不同组分分子平均自由程相差较大的混合物的分离;8)更适用与对热敏感、产物附加值高的粘性物料;9)可与超临界流体技术和膜分离技术等配合配套使用。
2.2 分子蒸馏技术之应用分子蒸馏技术主要在农产品加工中应用广泛,且工艺日趋成熟。
1)天然维生素E的浓缩精制为避免植物油加工过程中维生素E的损失,通常采用直接提取法,即脱胶、脱酸后进行分子蒸馏,制得的Ⅶ浓缩物可以达到药典指标。
对油脂脱臭馏出物中的天然维生素E的进行浓缩精制,成品有机农药残留很低,安全f生和氧化稳定性提高,成品附加值很高。
2)高碳脂肪醇的精制二十八烷醇等高碳脂肪醇因对人体具有众多生理活性而倍受人瞩目,若应用分子蒸馏精制,可有效地避免溶剂残留,工艺过程简单,操作安全可靠,自动化程度高。
3)风味物质的获取分子蒸馏技术尤其适用于易挥发的风味物质。
目前已经成功地应用涂膜式分子蒸馏技术和降膜式分子蒸馏技术从果汁、山核桃、奶酪、扇贝及调味大料油等香辛料中分离获取了香气成分,分离出的香气浓缩物还原性好。
4)DHA和EPA的富集根据EPA和DHA的沸点高低不同,运用分子蒸馏法分离富集。
分离脂肪酸甲酯和乙酯的效果比分离脂肪酸的效果更好。
5)食用植物油的提取运用分子蒸馏技术从葵花籽、红花籽、黄豆、花生、麦胚、棕榈、苏籽、鳄梨、可可豆等中提取的食用植物油脂,话性成分含量高,氧化稳定性强,磷含量低,着色度低,无臭味,回收率高,且不存在溶剂萃取法的溶剂分离回收问题。
6)胡萝h素的回收红棕榈油中含有0.昕%的胡萝卜素,将红棕榈油在低温下用甲醇甲酯化后,用三级分子蒸馏回收胡萝卜素,可获得40%以上的天然胡萝卜素,且其质量要优于传统方法得到的胡萝卜素。
分子蒸馏技术还可应用于其他食品加工过程,如(一3不饱和脂肪酸的浓缩、牛奶内酯的获取、二聚脂肪酸的制取、米糠中有效成分的分离等。
3膜分离技术膜分离技术是人们掌握的最节能的物质分离和浓缩技术之一。
近二十年来发展极其迅速, 已从单独的海水与苦咸水脱盐、纯水及超纯水的制备、工业用水的回用, 逐步拓展到环保、化工、医药、食品等领域中, 发展前景备受关注。
目前工业化的膜技术主要有微滤、超滤、纳滤、电渗析、膜电解、气体分离等。
微滤主要从气相和液相物质中截留微米及亚微米的细小悬浮物、微生物、微粒、细菌等, 以达到净化和浓缩的目的。
膜孔径大约0.1μm,其分离的实质是利用膜的“筛分”功能,通过颗粒的机械截留、颗粒间的相互作用、颗粒与膜表面的吸附、颗粒间的桥梁作用实现分离。
超滤主要用于分离液相物质中诸如蛋白质、核酸聚合物、淀粉等大分子化合物、胶体分散液和乳液等。
膜孔径在10-100nm,其分离机理一般认为是压力驱动的筛孔分离过程。
纳滤膜能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离,实现脱盐与浓缩的同时进行,是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程。
膜孔径在1-10nm,纳滤膜的分离机理模型目前的看法有:空间位阻-孔道模型,溶解扩散模型、空间扩散模型、空间电荷模型、固定电荷模型。
反渗透广泛应用于医药、电子、化工、食品、海水淡化等诸多行业,产水质量高,运行成本低、无污染、操作方便、运行可靠,是现代工业中水处理的首选技术。
反渗透又“高滤”,膜孔径小于1nm,其过滤实质是利用反渗透膜具有选择透过溶剂而截留离子物质的性质,分离过程以静压差为推动力。
目前膜分离技术在许多方面得到广泛应用,而且在某些方面应用得还比较成熟。
在对产品质量要求不断提高、生产成本要求不断降低的今天,膜技术的优势越来越明显, 其必将取代传统的低效分离技术。
但膜分离技术的大量应用毕竟是近几十年开始的,许多方面还不成熟,还有待进一步深人的研究,目前还存在诸如选择性问题、通量稳定性问题和产值问题。
4耦合分离技术两种或多种不同的单元操作耦合或结合在一起并用于分离的过程的方法,即为耦合分离技术。
近年来诸如催化剂精馏、膜精馏、吸附精馏、反应萃取、络合吸附、反胶团、膜萃取、发酵萃取、化学吸收和电泳萃取等新型耦合分离技术不断发展, 并成功地应用于生产。
总结目前,各新型分离技术日新月异,已逐步走向工业化,并在中药制药、农产品加工、环境治理与保护等多领域的综合技术。
由于受工艺技术和仪器发展水平的限制,我国对这些技术的应用研究还只是刚刚起步,要赶上国际先进水平还有待于进一步的努力。
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