分离技术复习题

第一章二、分离技术的分类传质分离是指在分离过程中，游戏服务器.,,有物质传递过程的发生。

分为两大类：平衡分离过程和速率控制分离过程。

平衡分离过程为借助分离媒介（如热能、溶剂、吸附剂等）使均相混合物系统变为两相系统，再以混合物中各组分在处于相平衡的两相中不等同的分配为依据而实现分离。

速率控制分离过程是指借助某种推动力，如浓度差、压力差、温度差、电位差等的作用，某其他物理场辅助分离技术1.超声波萃取2.微波辅助萃取3.超声微波协同萃取食品分离技术指各种分离技术在食品科学与食品工程中的应用，它依据某些理化原理将食品物料中的不同组分进行分离，是食品加工中的一个主要操作过程，是食品工业单元操作的深化和归属第二节食品分离过程的特点及选择原则一、食品分离技术的分类食品分离技术按其分离规模可分为：实验室规模和工业生产规模。

食品分离技术按分离方法可分为：①物理法。

②化学法。

③物理化学法。

食品分离技术按分离性质可分为非传质分离和传质分离两大类。

二、食品分离过程的特点①分离对象种类多，性质复杂。

②产品质量与分离过程密切相关。

③产品要求食用安全。

④分离对象在分离过程的易腐败三、食品分离技术的选择原则总的原则是先要确定分离的目的，了解待分离混合物中各组分的物理、化学、生物学方面的性质，并要充分关注分离的目标成分。

根据目标成分的性质，确定分离工作的步骤。

分离工作的步骤①选择和确定对目标成分的定性、定量方法，以便在分离过程中能对目标成分进行检测，对分离效果进行评价。

②了解物料的性质。

例如，物料的粘度、目标成分在物料中存在的部位、含量等。

③确定分离方法并进行实验。

是否可利用自然的能量进行分离？是否为超高纯度的分离？分离规模的大小？按这些要求选择合适的分离技术④确定分离方法的评价指标。

一般来说，评价指标有：回收率、截留率、选择性、经济性等⑤中试或工业生产应用的放大设计。

分离方法的选择时要考虑的因素1.产品纯度和回收率。

2.产品价格3.目标产物的特性4.混合物中的分子性质5.经济因素6.安全与环保四、食品分离技术的评价①回收率和产品纯度②产品质量③产品安全性④简化生产工艺⑤降低能耗、场地，节省成本三个关键环节：概念形成到课题的选定、技术与经济论证(可行性)和工业放大技术。

三、食品分离技术的发展趋势未来食品工业所关注的重点问题有：①环境问题。

减少温室气体的排放，消除水、土壤的污染。

②工艺改进。

需要开发更好的食品工业分离技术。

③产品开发。

产品多样化，新的及有高附加值的产品开发。

④能源问题。

提高能源利用率，找到能替代高耗能的工艺。

⑤安全问题。

有时这与新的分离技术关系密切。

第二章膜材料有机膜材料1．纤维素衍生材料：醋酸纤维素、硝酸纤维素等。

2. 聚砜:性能优于纤维素3. 其它高分子材料：较高的机械强度，耐pH范围宽及较耐高温无机膜材料金属、金属化合物、陶瓷、玻璃以及沸石等。

有实用价值的膜需具备下列条件1. 高的截留率和高透水率；2. 强的抗物理、化学和微生物的侵蚀性能；3. 良好的柔韧性和足够的机械强度；4. 使用寿命长，使用pH范围广；5. 运行操作压力低；6. 制备方便，便于工业化生产。

四、膜的制备方法铸造法首先将聚合物、溶剂、膨胀剂和其他添加剂混合成均匀的胶状液，然后铸造成型，最后退火成膜。

喷丝法将上法中的胶状液通过一环形的喷丝头喷出，形成中空的纤维。

这是制备中空纤维膜的主要方法之一。

核径迹法这种方法分2步进行：第一步是将厚为5~15 μm薄膜用放射性粒子照射，使高分子主干的化学键断裂形成径迹。

孔的密度由照射时间加以控制。

第二步是将照射的膜用酸碱液进行腐蚀，使辐照受损的材料形成垂直孔道。

适宜于聚碳酸酯和聚乙酯作微孔膜。

转相法（沉淀法）转相法是制膜最重要的方法，不仅能制备对称性反渗透膜和超滤膜，也能制备微孔膜。

浸渍法将支撑层浸入聚合物溶液中或将聚合物溶液均匀喷涂到支撑层上，然后置一定温度下慢慢蒸发溶剂。

界面聚合法在两种液体的相界面即发生聚合反应，形成活性层。

最后在一定温度下使形成的凝胶层进行交联，改善与多孔支撑层的联结。

等离子聚合法等离子体使单体离子化和激化，以三维交联网络形式聚合。

沉降在膜上形成等离子聚合膜。

无机膜的制备方法。

考虑选用膜技术的原则适宜膜技术的分离过程1.稀溶液的浓缩，尤其适用于热敏性物质2.欲分离的两种物质的分子量最少相差10倍以上3.有机分子与无机盐的分离4.不宜采用膜技术的分离过程5.具有相似分子量的化合物的分离6.渗透压较高的低分子物质的高倍浓缩7.欲达到非常高的含固量的分离浓缩过程第二节反渗透分离技术一、反渗透基本概念渗透：溶剂分子从纯溶剂侧经半透膜渗透到溶液侧。

渗透压：渗透一直进行到溶液侧的压强高到足以使溶剂分子不再渗透为止，此时即达平衡。

平衡时膜两侧的压差。

反渗透：溶剂分子将从溶液侧向溶剂侧渗透。

二、反渗透膜的透过机理（一）氢键和结合水－孔穴有序扩散模型（二）优先吸附毛细管流模型（三）溶解－扩散模型（四）孔隙开闭机理四、影响反渗透操作的因素（一）浓度差极化：在边界层附近形成一种浓度梯度，紧靠于膜表面的溶质浓度最大，这种浓度梯度就称为浓差极化(1)透水速率透水速率越大，溶质被带到界面处的数量越多，极化现象就越明显。

(2)溶液粘度溶液粘度越大，被带到界面处的溶质越难反扩散回到主流中，因而极化现象越厉害。

(3)溶质在溶液中的扩散系数这也是关系溶质向主流反扩散和浓差极化的一个因素。

(4)表面溶液的流动情况这是关系扩散速率的流体动力学条件的问题。

控制浓差极化的措施1.预过滤能去除微粒状物质，降低待阻留溶质的浓度。

2.采用逆洗3.超声波处理膜或进料液4.增加液体的湍流程度5.震动和脉冲喂料6.改善膜的性能（二）膜的压实（三）膜的降解（化学降解，生物降解）（四）膜的结垢五、反渗透所用的膜（一）纤维素膜CA（二）聚酰胺膜PS（三）复合膜六、反渗透膜组件反渗透膜组件的结构有管式、平板式、中空纤维式和螺旋式四种。

注意集和段还有各种流程图！！！第三节超滤分离技术超滤是以压差为推动力作用下进行的筛孔分离过程。

一、基本原理以压差为推动力作用下，根据相对分子质量不同来进行的分离过程。

膜材料纤维素(CA)：价格低廉，成膜特性好聚砜(PSF)：较好的耐热性能(＜90℃)、酸碱稳定性以及较高的抗氧化性能聚氯乙烯(PVC)：优良的耐酸碱性。

聚醚砜(PES)：可耐蒸汽杀菌。

影响膜污染的因素控制措施：①预先过滤除去料液中的大颗粒；②增加流速，减薄边界层厚度，提高传质系数；③选择适当的操作压力和料液黏度，避免增加沉淀层的厚度与密度；④采用具有抗污染性的修饰膜；⑤定期对膜进行清洗和反冲。

影响超滤效果的因素透过速率与浓差极化1、料液速度2、压力小于临界压力3、温度4、时间5、浓缩倍数膜的寿命五、超滤在食品工业中的应用（一）乳品工业中的应用（二）在果汁澄清中的应用（三）在制备大豆分离蛋白中的应用（四）在酱油酿造中的应用液膜一、液膜的分类液态膜，顾名思义是一层很薄的液体。

它能够把两个组成而又互溶的溶液隔开，并通过渗透现象起着分离一种或一类物质的作用。

这层液体可以是水溶液，也可以是有机溶液。

当被隔开的两溶液是亲水相时，液膜应为油型，水包油包水型（W/O/W）。

当被隔开的溶液是亲油相时，液膜应为水型，油包水包油型（O/W/O），适用于处理水溶液。

液膜按其构型和操作方式的不同，主要分为支持液膜和乳化液膜支撑液膜是由溶解了载体的液膜，在表面张力的作用下，依靠聚合物凝胶层中的化学反应或带电荷材料的静电作用，浸没在多孔支持体的微孔内而制成的。

二、液膜的组成（一）膜溶剂：90％（二）表面活性剂：1-5％（三）流动载体：1-5％（四）膜增强剂三、液膜分离机理（一）无载体扩散迁移1.单纯扩散迁移2.Ⅰ型促进迁移3.Ⅱ型促进迁移4.萃取与吸附机理（二）有载体扩散迁移1.同向迁移2.逆向迁移1.单纯扩散迁移•属于这种分离机制的液膜中不含流动载体，内、外水相中也无与待分离物质发生化学反应的试剂。

仅靠待分离组分在膜中的溶解度和扩散系数的差异，导致透过膜的速度不同而实现的一种液膜分离过程。

•分离的选择性取决于溶质在膜中的渗透速度，＝扩散系数和分配系数的乘积。

2.Ⅰ型促进迁移•在接受相内添加与溶质发生不可逆化学反应的试剂(R)，使待迁移的溶质(A)与其生成不能逆扩散透过膜的产物(P)，而使渗透物在内相中的浓度为零，直至R被反应为止，从而保持渗透物在膜相两侧的最大浓度差，以促进溶质A的迁移。

•相反，溶质B不能与R反应，即使它也能渗透入内相，但很快就达到使其渗透停止的浓度，从而强化了A和B的分离。

3、Ⅱ型促进迁移整个过程中，流动载体没有被消耗，只起了搬移溶质的作用，被消耗的只是内相中的试剂。

这种含流动载体的液膜在选择性、渗透性和定向性三方面更类似于生物细胞膜的功能，使分离和浓缩同时完成。

4.萃取与吸附机理它能把有机化合物萃取和吸附到液膜中，也能吸附各种悬浮的油滴及悬浮固体等，达到分离的目的。

（二）有载体扩散迁移•有载体的液膜分离过程主要取决于载体的性质。

•根据载体是离子型和非离子型，将支持液膜的渗透分离机理分为同向迁移和逆向迁移两种。

•主动运输过程，通过偶联反应供能•二）影响液膜分离效果的因素• 1.液膜体系组成的影响• 2.液膜分离工艺条件的影响2.液膜分离工艺条件的影响•①搅拌速度的影响：制乳时的搅拌速度一般控制在2000~3000 r/min。

搅拌速度过高，会使液膜破裂，而搅拌速度过低，导致料液和乳液混合不均匀•②料液与乳液接触时间的影响：由于液膜的表面积大，渗透速度快，料液与乳液在最初接触的一端时间内，溶质会迅速渗透过膜而进入内相。

若继续延长接触时间，连续相（料液）中的溶质浓度由于乳液滴的破裂又会回升。

•③料液浓度和pH的影响：料液的pH会影响渗透物的存在状态，只有在一定pH条件下，渗透物才能与液膜中的载体形成络合物而进入膜相而达到分离目的•④乳水比的影响：液膜乳化体积与料液体积之比称为乳水比。

乳水比越大，渗透过程的接触面就越大，分离效果就越好。

•⑤操作温度的影响：提高温度虽可加快传质速率，但却降低了液膜的稳定性，反而不利于分离提取。

六、液膜分离技术的应用液膜分离技术由于具有良好的选择性和定向性,分离效率很高,而且能达到浓缩、净化和分离的目的。

•一）液膜分离柠檬酸•（二）液膜分离乳酸•生化、Ｅ学、废水处理等领域应用广泛。

电渗◆电渗析是利用离子交换膜和直流电场的作用，从水溶液分离出电解质组分的一种电化学分离过程◆阴阳离子交换膜对溶液中阴阳离子的选择透过性，而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。

◆阴膜只让阴离子穿过；阳膜只让阳离子穿过传递过程•反离子的迁移（主要过程）•同名离子的迁移（次要过程）•电解质的浓差扩散•水的渗透•水的电渗透•压差渗漏•与膜带的电荷性相同的离子称为同名离子，与膜带的电荷性相反的离子称为反离子。