《新型分离技术》课件—11耦合与集成技术
新型分离与技术
丙烷
正戊烷
96.6
197.0
4.24
3.37
0.217
0.237
65
二氧化碳作为超临界溶剂的优点:
• 临界温度接近室温（适用于热敏性物质）,临界压力 容易达到 • 化学性质稳定，不燃，不爆，无腐蚀 • 无色，无味，无毒 • 防氧化性，抑制微生物活动（适用于食品工业） • 来源广泛，价格便宜，易得到纯度较高的二氧化碳
59
第五部分 超临界流体萃取技术
60
PT相图上的超临界区
3 2：三相点 4：临界点 12：升华曲线 23：熔化曲线 压 力 固相 PC 液相
4
气相
24：汽化曲线
1
2
温 度 TC
物质处于其临界温度和临界压力以上状态时，这种流体称 为超临界流体（Supercritical Fluids, 简称SCF） 61
19
三、分子蒸馏
•分子蒸馏在极高真空下操作，它依据分子 运动平均自由程的差别，使液体在远低于 其沸点的温度下实现分离。
•真空蒸馏一般操作压力在104～1O2Pa之间； 高真空蒸馏的压力范围为102～1Pa •分子蒸馏特别适用于高沸点和热敏性及易 氧化物料的分离。
20
第二部分 结晶
• 结晶是固体物质以晶体状态从蒸气、 溶液或熔融物中析出的过程。 溶液结晶 熔融结晶
28
熔融结晶设备：
29
30
结晶过程有以下特点：
（1）能分离出高纯或超纯的晶体，产品在包装、 运输、储存或使用上都较方便。 （2）许多难分离的混合物系适宜用结晶分离。
（3）结晶能耗低得多，因结晶热一般为蒸发潜热 的1/3～1/10。操作相对安全。一般无有毒废气逸 出，有利于环境保护。
新型分离技术
应物存在于混合物中，则可利用化学反应将其从混合物中分离出来或直接把它去
掉。不是所有的化学反应都可以用于分离为目的的过程，分离过程常用的化学反
应：可逆反应、不可逆反应、分解反应。
1.3 新型分离技术的进展
新型分离技术在近 20 年发展迅速，新型分离技术大致可分为三类：
第一类：对传统分离过程或方法加以变革后的分离技术，如基于萃取的超临界流
原料：即被分离物，可以是单相或者 多相，但至少含有两个组分；
原料
分离装置
产物：即分离产品，通常为两股，也
产物
可为多股；
分离装置：是分离过程得以实现的必要物质装备，可以是某个特定装置，也可指
从原料到产品之间的整个流程。
按分离过程原理，可以分为机械分离、传质分离和反应分离三大类。
1.2.2 机械分离
利用机械力简单地将两相混合物相互分离的过程称为机械分离过程，分离对
基于萃取技术的液膜分离技术，传质比表面积大，且可利用化学反应和载体 促进传质，具有非常高的选择性和传质速率。
色谱萃取技术基于传统的吸附平衡机理，是利用组分在固定相和流动相内的 分配平衡差异进行分离的。吸附色谱的分离原理与吸附分离相似，而分配色谱则 与精馏相似。色谱之所以比吸收及精馏有高得多的分离效率是由于流动相和固定 相之间不断的接触平衡所造成的。装填好的色谱柱可从几百到上千的平衡级，特 别适用于精馏等过程难以分离的体系。
（1）传统分离与膜分离集成技术：膜分离技术与常规的反应或者分离方法 相耦合，组成集成技术。如膜分离分别与蒸馏、吸收、萃取等结合。
①精馏-渗透汽化集成技术：近 10 年来，采用亲水性渗透汽化与常规精馏过 程集成可将醇/水混合物中的水脱除，得到无水醇。
②渗透汽化-萃取集成技术：从有机物水溶液中萃取有机物或污水中除去有机 物，常用亲水和亲有机物渗透汽化膜与萃取结合过程。
新型分离技术及其应用
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。
新型分离技术
（4）分离仪器设备迅速发展 超声萃取、加压萃取、微波萃取、超临界萃取
（5）分离富集技术旳自动化、在线化
全自动萃取仪、自动固相萃取仪、自动固相微萃取。
（2）分离目旳（科研、生产）
（3）分离量（多种措施处理量不同）
（4）试验条件（了解和熟练掌握多种分离技术， 明确各措施旳应用范围和优缺陷,满足以上条件 基础上选择便宜措施）
实例1 毛花洋地黄粗总甙旳提取分离
提取
沉淀除杂 减压蒸馏
减压蒸馏 萃取除杂
萃取除杂
减压蒸馏 溶解
一般蒸馏 结晶
重结晶 干燥
续实例1
作量和投资占整个过程旳50—80%。
（3）有机化合物旳性能研究和分析
如： 保健品中褪黑激素旳测定； 运动员体液兴奋剂检测；
（4）诸多药物有立体异构，其药理性质不同
①氯霉素（广普抗菌药） D-(-)有杀菌活性 L-(+)无
OH
O2N
OH
NHR
O
R= C CHCl2
②葡萄糖 D-(+)在动物代谢作用
（2）化学分离法：按被分离组分化学性质差别，经 过合适旳化学过程使其分离。如沉淀分离、溶剂萃取、 色谱分离、选择性溶解；
（3）物理化学分离法：按被分离组分旳物理化学性 质差别进行分离。如电泳、膜分离。
按分离过程旳本质分类
（1）平衡分离过程 利用外加能量或分离剂使混合物体系形成两相界面， 经过两相界面旳平衡关系使均相混合物得以分离。 如液-液萃取（到达平衡时旳分配系数不同）；结 晶（固-液平衡）；蒸馏（液-气平衡）
1.4 分离措施旳分类
力学能：机械能、流体动能、位 能、热能
分离技术概论耦合与集成技术ppt课件
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
软件法
Aspen Plus
HYSIM
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
与普通反应器相比，膜反应器特色非常明 显：在反应产物生成的同时不断地将其移 走，使反应转化率不受反应平衡的限制， 提高反应速度；对某些中间反应物为目标 产物的连串反应，及时将目标产物分离， 可提高选择性；可缩短生产工艺路线，实 现降低能耗与资源的合理利用。
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
渗透汽化膜反应器
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
渗透汽化膜反应器
(a.PFPMR；b.CSPMR；c.BPMR；d.RFPMR；e.R CSPMR；f. R BPMR)
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
概述
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
集成与耦合的特点
将二种或以上的单元操作通过优化 组合来实现常规工艺难以适应的分 离过程具有十分重要的意义，这类 过程被称之为耦合(coupling process)或集成过程(integrated or hybrid process) 。
新型分离科学与技术教学大纲(研究生)
分离科学与技术课程英文名称： Separation Science and Technique课程编号：课程类别：专业基础课适用专业：分析化学、应用化学、环境工程、材料化学等专业分离科学与技术龙活虎（学时范围： 60 学时）一、课程性质本课程是分析化学专业硕士研究生的专业课，也可作为应用化学、环境工程等专业硕士研究生的选修课。
二、课程教学目的通过本课程的学习，使学生了解各种化学组分的分离和预富集方法的基本原理、操作技术及实际应用。
三、课程教学的基本内容本课程的主要内容有：沉淀与共沉淀、蒸馏与挥发、液－液萃取、离子交换、离子色谱、气相色谱、液相色谱、萃取色谱、超临界流体萃取、电化学分离、浮选分离、选择性溶解、膜分离、分离方法的选择。
四、课程教学的基本要求了解的内容：液相色谱、萃取色谱、浮选分离、超临界流体萃取、膜分离。
掌握的内容：沉淀与共沉淀、蒸馏与挥发、溶剂萃取、离子交换与吸附、离子色谱、气相色谱、电化学分离、选择性溶解五、本课程与其它课程的联系与分工学习本课程应具有基础化学知识。
前导课程：四大基础化学。
六、实践性教学内容的安排与要求本课程以介绍各种分离技术的应用实例作为实践性教学内容。
七、课程学时分配总学时：60内容学时1、概论 22、沉淀与共沉淀 43、蒸馏与挥发 24、溶剂萃取 65、离子交换与吸附 66、离子色谱 67、气相色谱 68、液相色谱 69、萃取色谱 410、超临界流体萃取 211、电化学分离 612、浮选分离 213、选择性溶解 214、膜分离 415、分离方法的选择 2八、本课程在课外练习方面的要求讲解每一部分内容后，要求学生阅读相关的文献。
九、本课程在使用现代化教学手段方面的要求使用多媒体教学。
十、其它有关问题说明大纲撰写人：王英滨大纲审阅人：学院负责人：制订日期：2001年12月。
新型分离技术 ppt课件
课件
38
3、加盐精馏
(Salted Distillation)
盐对汽液平衡的影响 溶盐精馏 加盐萃取精馏
课件
39
盐对汽液平衡的影响
课件
40
溶盐精馏
采用溶盐为萃取剂 溶盐无挥发性
从塔顶加入 从塔底排出 应用实例：图1－27 加入CaCl2 制取无水酒精
课件
41
溶盐精馏的优缺点
课件
4
概论：分离技术的作用和地位
分离装置的投资大
一般占炼油厂、石化厂投资的50％～90％
分离过程的能耗高
一般占化工厂总能耗的60％以上
分离技术为产品的质量把关
课件
5
概论：分离过程分类
（一）平衡分离过程
名称 蒸发 精馏 吸收 萃取 吸附 离子交换 萃取精馏
物料 液体 液或汽 气体 液体 气或液 液体 液体
5 结晶 6 离子交换
7、8 吸附
9、10 膜分离
11 层析 12 超临界萃取
13 场致分离 14 亲和分离
课件 15 液膜分离
8
The basis of different separation method
1.Molecular properties(分子特性）
Molecular weight（分子量） Polarizability（极化性） Van der waals volume（范德华体积） Van der waals area（范德华面积） Molecular shape(acentric factor)（分子形状） Dipole moment（偶极距）
课件
9
The basis of different separation method
新型分离技术
新型分离技术1. 简介新型分离技术是指一种通过创新的方法和技术，实现物质或信号的分离和提取的技术。
在科学研究、生产制造、环境监测等领域都有广泛的应用。
本文将介绍几种常见的新型分离技术，包括膜分离技术、离子交换技术和磁性分离技术。
2. 膜分离技术膜分离技术是利用特制的膜材料对物质进行分离和提取的技术。
膜材料通常具有一定的选择性，可以根据物质的大小、形状、电荷等属性进行筛选。
膜分离技术被广泛应用于液体分离、气体分离和固液分离等方面。
膜分离技术的优点在于操作简单、分离效率高、能耗低。
它可以帮助工业生产中的废水处理、饮用水净化和药物分离纯化等领域。
例如，膜分离技术可以将沉淀物与溶液分离，使废水中的污染物得以去除。
3. 离子交换技术离子交换技术是指通过特定的离子交换树脂将溶液中的离子进行选择性吸附和释放的技术。
离子交换树脂通常是由树脂球或柱、具有化学反应活性基团的剂量的填充而成。
根据需要对树脂进行选择，可以实现对特定离子的分离和提取。
离子交换技术主要应用于水处理、化学品生产和药物分离纯化等领域。
例如，在水处理中，离子交换技术可以去除水中的硬度离子，获得更纯净的水质。
在医药行业中，离子交换技术可以用于药物的纯化和分离过程，提高产品的质量。
4. 磁性分离技术磁性分离技术是利用磁性颗粒将目标物质从混合物中分离和提取的技术。
磁性分离技术的基本原理是利用磁性材料在外加磁场作用下具有磁性响应的特性。
通过控制磁场的强度和方向，可以实现对特定物质的分离和提取。
磁性分离技术在生物医学、生物化学和环境分析等领域具有广泛的应用。
例如，在生物医学研究中，磁性分离技术可以用于分离和提取细胞、蛋白质和核酸等生物标本。
在环境分析中，磁性分离技术可以用于检测水体和土壤中的污染物。
5. 总结新型分离技术的发展使得物质的分离和提取更加高效和精确。
通过膜分离技术、离子交换技术和磁性分离技术，我们可以实现对液体、气体和固体的分离和纯化，满足现代工业和科学研究的需要。
分离科学与技术 第一章 现代分离科学概论 现代分离科学与技术 教学课件
第三类：膜与传统分离相结合形成的分离技术（耦合与集成技术）：如 膜吸收（membrane-based absorption）、膜萃取（membrane-based extraction）、亲和超滤（affinity ultrafiltration) 、膜反应器 （membrane reaction）等。
现代分离科学与技术的发展趋势Leabharlann
利用方法间的共性，探讨方法间的联系和统一理论和数学 模式的表达 将新技术、新材料引入分析技术中，发展新分离原理和 方法; 解决现代科技和生产过程中重大的分离和纯化问题; 利用现代分析手段，如波谱、电镜、粒子束分析研究分 离过程机理，探讨分离过程动力学及其模型; 计算机模拟分离过程和数学模型的建立; 多种分离方法和技术联用，研究最优化分离条件; 分离发现新的重要物质; 利用电、磁、光、热等建立无污染的分离过程.
分离科学的研究内容
分离过程的共同规律
分离过程中的热力学动力学理论等
各种不同分离技术的分离原理方法设备与应用
①分离过程中的热力学; 功 能量 方向与限度 平衡 ②分离过程中的动力学; 溶质的迁移和扩散 速度与效 率 ③分离过程中发生在界面上的计量置换；
④平衡分离的分子学基础； ⑤疏水效应； ⑥分离过程中的最优化； ⑦分离方法的简介和比较
人们对“分离”一词的反应是强烈的，比如亲人间、朋
友间的分离大多是痛苦的。因此人类社会的分离要考虑是否
有必要。 物质分离也要考虑是否有必要，因为它是需要付出代价
的。
作为物质分离，在科学研究和工业生产中，在日常生活 中也无处不在。
日常生活中的分离
饮食起居:自来水(过滤);净水器（分离膜/吸附 剂）；泡茶（固体浸出法）;榨果汁 环境保护: 污水治理;垃圾分类； 医药卫生：抗菌素的纯化；血透; 病毒的分 离 能源:铀的富集
新型分离技术第六章 耦合与集成技术
高总收率和处理能力；
(2) 可在反应过程中不断消除对反应特别是对催化剂有害 的物质，维持高的反应速率； (3) 利用反应热供分离所需，降低能耗； (4) 简化产品后续分离流程，减少投资。
（1）催化膜反应器
（2）渗透汽化膜反应器
•酯化反应脱水
•醚化反应脱水
渗透汽化膜反应器-精馏塔集成生产甲叔丁基醚
第六章 耦合与集成技术 一、耦合与集成技术概念
分离技术的耦合或集成过程：指将两种或两 种以上的单元操作通过优化组合来实现常规工 艺难以适应的分离过程。广义上也可理解为将 一系列分离器与反应器集成于一个系统中操作。
二、耦合与集成技术举例 1. 反应-分离过程的耦合与集成
特点 ： (1) 在反应过程中将对反应有抑制作用的产物分离，可提
2. 分离-分离的集成过程
•有机物脱水
异丙醇脱水的精馏-渗透汽化集成工艺
•有机/有机体系的分离
精馏-渗透汽化集成生产碳酸二甲基酯
新型化工分离技术
几种新型化工分离技术的简介摘要：本文主要介绍了膜分离技术、超临界萃取技术、双水萃取技术、色谱分离技术、分子蒸憎技术、微波萃取技术、耦合分离的技术原理及应用关键词：新型化工分离技术膜分离技术超临界萃取技术Introduction of New Chemical Separation Technology Abstract:The principle and application of some separation technologies are introduced, such as the membrane separation technology, supercritical fhuid extraction technology, the aqueous two phase extraction technology, the chromatographic separation tech no logy, the molecular distillation tech no logy, the microwave extractio n snd coupli ng separati on,etc.Key words: new chemical separation technology; membrane separation technology; super fluid extraction technology前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。
精憎、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；山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。
化工专业《新型分离技术》教学大纲
《新型分离技术》教学大纲课程编码：0412102502课程名称：新型分离技术学时/学分：24/1.5先修课程：《物理化学》、《化工原理》、《化工热力学》适用专业：化学工程与工艺开课教研室：化工教研室一、课程性质与任务1．课程性质：本课程是学生在具备了物理化学、化工原理、化工热力学等基础知识后的一门专业选修课。
本课程可以开阔化工类学生的视野、拓宽学生在分离工程领域的知识面，从而适应多种专业化方向的要求，并且为进一步的科学研究或工程应用打下基础。
2．课程任务：本课程的任务是讲授膜分离技术、新型萃取技术、新型蒸馏技术、生化分离技术等新型分离技术的基础知识，以及反应-分离耦合集成和分离-分离集成的设计等。
本课程强调工程观点、强调理论与实际相结合；通过分离任务的提出、解决方案的建立、分离流程的设计、以及分离设备的选用等，提高学生分析问题、解决问题的能力。
二、课程教学基本要求通过本课程的教学，要求学生掌握各种新型分离技术的基本理论，操作特点，同时对分离技术在过程工业中的重要意义及新型分离技术的开拓和发展有一定的了解。
成绩考核形式：期末成绩（闭卷考试）（70%）＋平时成绩（作业、课堂提问等）（30%）。
成绩评定采用百分制，60分为及格。
三、课程教学内容第一章绪论1.教学基本要求掌握选择分离技术的一般规则；了解分离技术在过程工业中的意义；了解新型分离技术的开拓和发展。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章的教学，要求学生掌握分离技术的分类；掌握选择分离技术的一般规则。
3.教学重点和难点教学重点是分离技术的分类；新型分离技术在化学工业、环境保护、生物技术、制药、电子、能源等领域的应用。
教学难点是新型分离技术在化学工业、环境保护、生物技术、制药、电子、能源等领域的应用。
4.教学内容（1）分离技术在过程工业中的意义主要知识点：分离技术在过程工业中的重要意义；分离技术的分类。
（2）新型分离技术的开拓和发展主要知识点：新型分离技术的开拓和发展；新型分离技术在化学工业、环境保护、生物技术、制药、电子、能源等领域的应用。
课件--发酵和分离的耦合技术讲解
图9-1 Gallup-Gerhardt透析培养器系统
左----培养基室， 中----透析器，右----培养室，P----泵，v----阀门。 箭头表示培养基和培养物循环方向
微生物透析培养有下列主要特点：
① 在培养室中可获得较为纯化 的细胞或高分子产物 ② 透析培养时细菌的对数生长 期有明显的延长，从而获得稠密 的细菌体
定义： • 在生物反应发生的同时，选择一种合适 的分离方法及时地将对生物反应有抑制 或毒害作用的产物或副产物选择性地从
生物反应与分离耦合的关键
选择一种合适的分离技术
来实现产物或副产物的移走
分离技术的选择依据
① 充分考虑产物的理化特性和生物学特性
③ 溶剂在水相中不易乳化，也不与水互溶
④溶剂粘度较低
⑤溶剂易从产物中分离出来
第六节 吸附培养
在微生物发酵培养的过程同时利用吸附剂除去
有害成分或提取回收有用目标产物称为生物反
应过程的吸附分离技术
真空发酵的工艺
按照真空发酵的原理，只需将 一个真空发酵罐 一部真空压缩机（真空泵）连接起来 并将抽出的气体（包括乙醇和水蒸汽、CO2）经过分 凝器、总凝器凝结送到收集器 即可构成一套真空发酵的装置。
第五节 萃取发酵
萃取 萃取是用一种溶剂（如有机溶剂）将溶质（如发 酵产物）从另一种溶剂（如水）中抽提出来的分 离技术。 将萃取引入发酵过程，实现边发酵边萃取（在线 萃取）产物，用来消除终产物抑制，就形成了一 个新的概念——萃取发酵
挥发出来的产物可以通过冷凝、吸附、吸收 等方法加以回收。
真空发酵的依据
由于一种物质的沸点是随气压变化而改变的，气压越低 沸点也越低。 例如酒精在760.0 mmHg气压下的沸点为78.15 ℃，在 129.7 mmHg下沸点降到39.20 ℃；在70.0 mmHg下则 降至27.96 ℃ 因此，在酒精发酵时维持发酵罐内一定的低气压(或叫真 空度)，就能使发酵醪液处于沸腾状态，酒精蒸汽被蒸馏 出去，从而使醪液中始终保持低浓度酒精，这样就不会 发生高浓度酒精的抑制作用
课件--发酵和分离的耦合技术
第三节 膜分离和培养耦合
膜分离 定义：膜分离技术是利用膜的选择性，以 膜的两侧存在一定量的能量差作为推动力 ，由于溶液中各组分透过膜的迁移速率不 同而实现的分离。
膜的分类
截留离子 小分子 大分子 只能水通过
大直径的菌体、悬浮固体等
真空发酵的工艺
按照真空发酵的原理，只需将 一个真空发酵罐 一部真空压缩机（真空泵）连接起来 并将抽出的气体（包括乙醇和水蒸汽、CO2）经过分 凝器、总凝器凝结送到收集器 即可构成一套真空发酵的装置。
第五节 萃取发酵
萃取 萃取是用一种溶剂（如有机溶剂）将溶质（如发 酵产物）从另一种溶剂（如水）中抽提出来的分 离技术。 将萃取引入发酵过程，实现边发酵边萃取（在线 萃取）产物，用来消除终产物抑制，就形成了一 个新的概念——萃取发酵
定义： • 在生物反应发生的同时，选择一种合适 的分离方法及时地将对生物反应有抑制 或毒害作用的产物或副产物选择性地从 细胞或生物催化剂周围移走的过程
生物反应-分离耦合过程的种类
生物反应与分离耦合的关键
选择一种合适的分离技术
来实现产物或副产物的移走
分离技术的选择依据
① 充分考虑产物的理化特性和生物学特性
生物反应体系不断广延
研究和应用对象除了初级代谢产物以外，更多地转向高附加值的药物产品(如抗生 素等)、食品添加剂(维生素、色素、香料等)和一些高分子量的产物(如酶、治疗用 的蛋白质、单抗、生物碱等)
耦合过程的内涵不断深化
有抑制或毒害作用的副产物的选择性分离；选择性地供给营养底物；不可发酵底
物或老龄化细胞的分离等。
图9-6 膜分离耦合连续发酵装置图
第七章 反应-分离耦合催化反应新技术
• 根据以上原则,催化精馏塔的装填通常采用如下4种方式： • （1）板式塔装填方式； • （2）填充式装填方式； • （3）悬浮式装填方式； • （4）催化剂散装填料。
板式塔催化剂填装示意图
1-升气孔，2-塔板，3-底隙，4-催化剂筐，5-集液板， 6-催化剂，7-提液管，8-填料，9-填料筐，10-塔板液层
催化反应精馏塔示意图
• （2）填充式装填方式
捆扎包的结构
催化剂在塔内的布置
• （3）悬浮式装填方式
（4）催化剂散装填料 散装催化剂填料主要是由离子交换树脂直接加工成的填料。
散装催化剂填料的作用：具有催化作用和散装填料的分离作用
散装催化精馏塔的特点：
具有单位体积催化精馏塔效率最高； 反应段比表面积和空隙率大； 床层压降低等特点。
• 近年来，诸如催化精馏、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、络合吸附、化学吸收和电泳萃取等新型 耦合分离技术得到了长足的发展，并成功地应用于生产。它们综合了 两种分离技术的优点，具有独到之处。
• 例如催化精馏在MTBE等工艺中的成功应用简化了流程，提高了收率 和降低单耗。
1%
表皮层，孔径
（8－10）×10－10m
过渡层，孔径 200×10－10m
99％
多孔层，孔径 （1000－4000） ×10－10m
显 微 镜 下 膜 的 照 片
中空纤维超滤膜结构
单内皮层
双皮层
蛋白质的精制
再生剂
亲 和 剂
蛋白质混合液
再生器
洗脱器
亲和剂
超滤器 洗脱剂
产品蛋白
吸附池
超滤器
杂质蛋白
• 简介
原料预处理
新型分离技术综述
新型分离技术摘要随着社会的发展，对分离技术的要求越来越高，不但希望采用更高效的节能、优产的方法，而且希望所采用的过程与环境友好。
本文主要分别对分子蒸馏、新型萃取分离、新型生物膜法、膜分离等新型分离技术的应用和研究现状进行了的阐述。
关键词：分子蒸馏；新型萃取分离；新型生物膜法；膜分离世界万物都是由有序自发地走向无序，所有的纯物质都逐渐变成混合物。
分离技术是研究生产过程中混合物的分离、产物的提纯或纯化的一门新型学科，正是这种需求，推动了人们对新型分离技术不懈的探索。
新型分离技术目前受到材料开发、生产成本及其他学科发展的限制，工业化应用程度还不高，但它们已经在某些高新领域显示出良好的分离性能和强劲的发展势头。
目前新型分离技术主要包括：膜分离技术、膜技术-传统技术的改进、传统分离技术的新应用和反应-分离技术的耦合四个方面。
下面对膜分离技术、新型萃取分离技术、新型生物膜法和分子蒸馏技术的应用和研究现状进行阐述。
1.膜分离技术借助于具有分离性能的膜而实现分离的过程称为膜分离过程。
由于膜分离过程一般没有相变，既节约能耗，又适用于热敏性物料的处理，因而在生物、食品、医药、化工、水处理过程中备受欢迎。
膜分离是利用一张特殊制造的、具有选择透过性能的薄膜，在外力推动下对液相或者气相混合物内的不同成分进行分离、提纯、浓缩的先进加工技术。
根据膜分离过程的不同特征可分为微滤( MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)、渗透蒸发(PV)、渗析(D)、电渗析(ED)、电去离子技术(EDI)和气体分离(Gs)等过程，膜分离过程的优势特征：(1)膜分离过程通常在常温下进行，营养成分损失极少，特别适用于热敏性物质；(2)膜分离过程多数不发生相变化，不用化学试剂和添加剂，无二次污染，能耗低，并具有冷杀菌优势，且分离效率高；(3)膜分离过程在密闭的系统中进行，被分离原料无色素分解和褐变反应，所以挥发性成分损失极少，可保持原有的芳香；(4)膜分离过程可在分子级内进行物质分离，适用于许多特殊溶液体系的分离，具有普通滤材无法取代的卓越性能；(5)膜分离多以压力作为推动力，故分离装置简单，易连续操作自控，维修方便，膜组件可单独使用也可联合使用，工艺简单，容易实现自动化操作和高级加工。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基与RO、NF、UF、MF等膜分离的 集成过程
• 饮用水处理
Thanks！
常用的无机膜反应器类型
• 1)无活性而有选择性的膜内填充催化剂；2)具有催化活性和选择透过性膜；3)具有 催化活性膜内填充催化剂；4)具有催化活பைடு நூலகம்而无选择性的膜；5) 电解质膜
催化膜反应的典型反应分离系统
渗透汽化膜反应器
渗透汽化膜反应器
• (a.PFPMR；b.CSPMR；c.BPMR；d.RFPMR；e.R CSPMR；f. R BPMR)
精馏-渗透汽化的集成
• 见渗透汽化相关章节
耦合与集成过程的设计与优化
软件法
• Aspen Plus • HYSIM
McCabe-Thele图解法
1. 根据所给的膜面积，进入膜组件的物料流量和组 成等操作参数，根据物料平衡和膜的传递性质计 算出透过物和透余物的流量和组成
2. 当精馏塔所有进、出料被给定之后，可以确定精 馏塔的每个操作段的物料平衡关系，利用 McCabe-Thiele图解法划出各段的操作线；
概述
集成与耦合的特点
• 将二种或以上的单元操作通过优化组合来 实现常规工艺难以适应的分离过程具有十 分重要的意义，这类过程被称之为耦合 (coupling process)或集成过程 (integrated or hybrid process) 。
什么是耦合过程？
• 耦合过程指的是反应与分离两者相结合并 具有相互影响的过程，典型的代表为各类 膜式反应器，将催化剂固定在膜上，使反 应物生成的同时，及时移走抑制反应进行 的部分生成物或副产物，使反应进一步进 行。
第11章 其他分离技术
--耦合与集成技术
主要内容
• 概述 • 反应-分离的耦合与集成过程 1. 催化膜反应器 2. 渗透汽化反应器 3. 膜生物反应器 • 分离-分离的耦合与集成过程 1. 膜与吸收-汽提的集成 2. 精馏-渗透汽化的集成 • 集成过程的设计与优化 • 基与RO、NF、UF、MF等膜分离的集成过程
渗透汽化膜反应器
• 主要用于： 1. 酯化反应； 2. 醚化反应； 3. 生化反应； 4. 其它反应。
膜生物反应器
1
废水
废水
2
3
淤泥
(a) 分置式
净化水
2 3
净化水
淤泥
(b) 一体式
分离-分离集成过程
膜与吸收-汽提的集成
膜与吸收-汽提的集成
• UOP氢气回收示意图
膜与吸收-汽提的集成
• 膜法回收有机蒸汽示意图
3. 根据操作线和汽液平衡线，用迭代法或者 Smoker方程计算精馏塔每个操作段的平衡级数 ，利用操作线斜率和截距以及组分的相对挥发度 分析各操作段理论级数。
集成与耦合过程的应用
基与RO、NF、UF、MF等膜分离的 集成过程
• 井水除硝酸盐
基与RO、NF、UF、MF等膜分离的 集成过程
• MF/UF与蒸发相结合
• 与普通反应器相比，膜反应器特色非常明显：在 反应产物生成的同时不断地将其移走，使反应转 化率不受反应平衡的限制，提高反应速度；对某 些中间反应物为目标产物的连串反应，及时将目 标产物分离，可提高选择性；可缩短生产工艺路 线，实现降低能耗与资源的合理利用。
催化膜反应器
• （a）惰性膜反应－分离的集成 (b) 催化膜反应－分离的 耦合
什么是集成过程？
• 集成过程是指将两个不同的分离单元操作 或反应与某一分离单元操作组合在一起的 过程，在不同的分离单元中完成各自的功 能，二者之间可以发生物料循环。具有代 表性的，如精馏与渗透汽化集成过程浓缩 与提纯发酵酒精，具有节能和提高产品纯 度的优点。
反应-分离的耦合与集成过程
• 典型代表是膜与反应器相偶合的膜反应器，具有 反应分离一体化的功能。此类膜反应器包括催化 膜反应器、渗透汽化膜反应器、膜生物反应器等 三种。