化工分离过程第一章绪论

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分离工程(邓修)1 绪论34页PPT

Why Separate?
WHY
一、分离过程的地位
化工生产
反应（Reactive）
分离
萃取物（Extractive Natural raw material）
配制（Formulation）
分离分离
炼油、石油化工：
石油炼制工业通过炼油过程把原油加工为汽油、喷气燃料、煤油、汽油、燃料油、润滑油、石蜡油、石油沥青、石焦油和各种石油化工原料等；
分离工程(邓修)1 绪论
化工分离工程
Chemical Separation Engneering
主要内容
第1章绪论第2章精馏第3章吸收第4章液液萃取第5章分离过程的节能第6章其他分离技术和分离方
法的选择
第1章绪论
1.1 概述 1.2 分离因子 1.3 过程开发及方法 1.4 分离方法的选择
冷或热固体吸附剂
热溶剂固体树脂
产品液体+蒸汽液体+蒸汽液体+气体液体+液体液体+固体固体+液体或气体固体+蒸汽固体+液体液体+固体
分离原理蒸汽压不同蒸汽压不同溶解度不同溶解度不同
过饱和吸附力不同湿组分蒸发溶解度不同
离子的可交换性
2）速率控制分离过程
过程名称气体扩散
原料气体
分离剂压力梯度和膜
产品气体
热扩散气体或液体湿度梯度
气体或液体
分离原理
多孔膜中扩散的速率差异
热扩散速率差异
电渗析电泳
反渗透超过滤
液体液体液体液体
电场和膜电场
压力梯度和膜压力梯度和膜

化工分离过程1绪论第1讲.ppt

催化剂和反应萃取之类的耦合分离技术的基础特性数据更为缺乏。大型塔器设计的放大的主要难度在于塔内两相流和传质特性十分复杂，数学模型尚不完善。沿用了百余年的平衡级模型虽然简单直观，但用于多组分分离过程的缺点已显而易见。非平衡模型被称为“可能开创板式分离设备设计和模拟新纪元”优点显著，但缺乏传质系数实验数据和模型参数过多，使其工程应用存在困难。已开发出的软件功能强大，已在工程设计中得到应用，但工程经验和中试实验仍是不可缺少的。
••••••
13
按分离规模分类
分析分离 • 规模小 • 定量分析
例: 色谱分离
制备分离 • 规模小 • 研究用材料
例: 离心分离
工业分离 • 规模大 • 经济
例: 精馏分离
化工厂中分离设备投资约占总投资的50～90％！！！
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分离操作在化工生产中的重要性
典型的化工生产装置包括：反应器；原料、中间产物和产品分离设备；泵、换热器等。分离贯穿化工过程，占有十分重要的地位。分离装置的费用占总投资的50～90％。
分
离
过
研究体系的复杂性（多元）
程
课
程
过程的特殊性（特殊分离方法）
的
特
更加注重工程意识的培养
点
37
本课程的教学任务和内容
本课程是化学工程专业的专业基础课，在本课程的学习中要学会利用已有的专业理论知识（平衡热力学，动力学，传热，传质和动量传递理论等）研究化工生产实际中遇到的复杂体系的分离提纯技术。
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WHY
Why Separate?
WHY
11Βιβλιοθήκη 化工生产过程反应（Reactive）
分离
萃取物（Extractive Natural raw material）

第一课现代分离技ppt

大豆分离蛋白生产过程中的乳清一直是环保治理的难点，
乳清中的乳清蛋质，大豆低聚糖和盐类，排放到自然水体会造成污染，回收利用则变废为宝。借助于对浓缩相不断稀释的全过滤，则可以获得蛋白质含量更高的乳清蛋白粉。此外，引入超滤和反渗透组合技术，可以在浓缩乳清蛋白的同时，从膜的透过液中除掉乳糖和灰分等，这样就大大扩大了全干乳清的应用范围。引入超滤和反渗透后，乳清蛋白的质量明显提高。
1.1分离过程的演变历史
一、分离工程的起源
早在数千年前，人们已利用各种分离方法制作许多人们生活和社会发展中需要的物质。例如，利用日光蒸发海水结晶制盐；农产品的干燥；从矿石中提炼铜、铁、金、银等金属；火药原料硫磺和木炭的制造；从植物中提取药物；酿造葡萄酒时用布袋过滤葡萄汁；制造蒸馏酒等等。
反应平衡常数离解常数反应速率常数电离电势 ......
生物学性质
生物亲和力、生物吸附平衡、生物学反应速率常数
第2章料液的预处理与固液分离
2.1 预处理 2.2 固液分离
在化工生产过程中，原料液中除了含有目的物外，往往还存在大量的未反应完全的反应物、原料带来的杂质、催化剂、反应中间产物及副产物等组分。为了得到目的物产品，常规的做法是首先将料液中的固形悬浮颗粒或小液滴等非均相组分与可溶性组分分开。此时，往往需要对原料进行预处理。
还有一种可以进行连续操作的分子筛，物料连续进入填充床，分子筛可以只吸附固定体积的分子，再释放，而将体积过大的分子拦住，石油气和天然气的分离经常采用这种方式。
吸附作用是催化、脱色、防毒等工业应用中必不可少的单元操作。
常用的吸附剂是活性炭，活性炭的吸附是物理吸附和
化学吸附综合作用的结果。活性炭的吸附能力的大小可用吸附量qe来衡量。

《生化分离工程》思考题及答案

《生化分离工程》思量题及答案第一章绪论1、何为生化分离技术？其主要研究那些内容？生化分离技术是指从动植物组织培养液和微生物发酵液中分离、纯化生物产品的过程中所采用的方法和手段的总称。

2、生化分离的普通步骤包括哪些环节及技术？普通说来，生化分离过程主要包括 4 个方面：①原料液的预处理和固液分离，常用加热、调 PH、凝结和絮凝等方法；②初步纯化(提取)，常用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作；③高度纯化(精制)，常选用色谱分离技术；④成品加工，有浓缩、结晶和干燥等技术。

3、生化分离工程有那些特点，及其重要性？特点： 1、目的产物在初始物料(发酵液)中的含量低； 2、培养液是多组分的混合物，除少量产物外，还有大量的细胞及碎片、其他代谢物(几百上千种)、培养基成份、无机盐等； 3、生化产物的稳定性低，易变质、易失活、易变性，对温度、pH 值、重金属离子、有机溶剂、剪切力、表面张力等非常敏感； 4、对最终产品的质量要求高重要性：生物技术产品普通存在于一个复杂的多相体系中。

惟有经过分离和纯化等下游加工过程，才干制得符合使用要求的产品。

因此产品的分离纯化是生物技术工业化的必需手段。

在生物产品的开发研究中，分离过程的费用占全部研究费用的 50％以上；在产品的成本构成中，分离与纯化部份占总成本的 40~80％；精细、药用产品的比例更高达 70~90％。

显然开辟新的分离和纯化工艺是提高经济效益或者减少投资的重要途径。

5、为何生物技术领域中往往浮现“丰产不丰收”的现象？第二章预处理、过滤和细胞破碎1、发酵液预处理的目的是什么？主要有那几种方法？目的：改变发酵液的物理性质，加快悬浮液中固形物沉降的速率；出去大部份可溶性杂质，并尽可能使产物转入便于以后处理的相中(多数是液相)，以便于固液分离及后提取工序的顺利进行。

：①加热法。

升高温度可有效降低液体粘度，从而提高过滤速率，常用于粘度随温度变化较大的流体。

控制适当温度和受热时间，能使蛋白质凝结形成较大颗粒，进一步改善发酵液的过滤特性。

《生化分离工程》思考题及习题

《生化分离工程》思考题及习题第一章绪论1、何为生化分离工程bioseparation engineering/ 下游加工过程,biotechnoiogy ?其主要研究那些内容？2、生化分离技术依据的分离原理有哪些？3、生化分离工程有那些特点？其包括那几种主要分离方法？4、何为传质分离过程？5、简述生化分离工程的发展趋势。

6亲和技术目前已衍生出那些子代分离技术？7、生化反应与生化分离耦合技术有那些特点？8、为何在生物技术领域中往往出现“丰产不丰收”的现象？9、生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？10、设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？11、初步纯化与高度纯化分离效果有何不同？12、如何除去蛋白质溶液中的热原质？13、生物分离为何主张采用集成化技术？14、若每一步纯化产物得率为90%共6步纯化得到符合要求产品，其总收率是多少？第二章预处理与固-液分离法1、发酵液预处理的目的是什么？主要有那几种方法？2、何谓絮凝？何谓凝聚？各自作用机理是什么？3、絮凝剂可分为那三种？有那些因素影响絮凝过程？4、在生化工业中常用的过滤方式那两种？各自有何特点？5、离心分离分那两大类？各自有何特点及用途？常用离心法有那几种？6何谓密度梯度离心？其工作原理是什么？7、如何使用助滤剂？8、错流微滤与传统过滤相比有何优点？第三章细胞破碎法1、细菌细胞壁与真菌（酵母）细胞壁在组成上有何区别？2、细胞破碎主要有那几种方法？3、机械法细胞破碎方法非机械破碎方法相比有何特点？4、何谓脂溶破碎法？其原理是什么？包括那几种？5、酶法细胞破碎常用那几种酶类？6包涵体是如何产生的？如何使重组蛋白复性？7、如何测定细胞破碎程度？第四章沉淀法1. 理解概念：盐溶，盐析2. 常用的沉淀法有哪几种？3. 生产中常用的盐析剂有哪些？其选择依据是什么？4. 何谓分步盐析沉淀？5. 有机沉淀法与盐析沉淀法相比有何优缺点？第五章溶剂萃取法1、何谓溶剂萃取？其分配定律的适用条件是什么？2、在溶剂萃取过程中pH值是如何影响弱电解质的提取？3、何谓乳化液？乳化液稳定的条件是什么？常用去乳化方法有那些？4、在发酵工业中，去乳化有何实际意义？5、理解概念：HLB分配系数，分离因子，介电常数，带溶剂6生物物质的萃取与传统的萃取相比有哪些不同点？7、p H对弱电解质的萃取效率有何影响？8、发酵液乳化现象是如何产生的？对分离纯化产生何影响？如何有效消除乳化现象？9、什么叫超临界流体？10、为何在临界区附近，稍微改变流体的压力和温度，都会引起流体密度的大副变化？11、要提高超临界流体萃取的效率，可以考虑哪些方面？12、名词解释：胶束/反胶束13、影响反胶束萃取蛋白质的因素有哪些？第六章双水相萃取1、何谓双水相萃取？2、双水相体系可分为那几类？目前常用的体系有那两种？3、为什么说双水相萃取适用于生物活性大分子物质分离？4、影响双水相萃取的因素有那些？当电解质存在，PH是如何影响双水相萃取的？5、用双水相萃取细胞破碎（匀浆）液时，一般是把目标产物分布在上相，而细胞碎片、杂蛋白等杂质分布在下相，为什么？6何谓双水相亲和萃取？第七章膜分离法1、何谓膜分离？主要有那几种膜分离方法？2、膜在结构上可分为那几种？膜材料主要用什么？3、膜组件在形式上有那几种？各自有何优缺点？4、为何说非对称性膜的发明为膜分离走向工业化奠定了基础？5、简述微滤、超滤膜、反渗透膜在膜材料、结构、性能及其应用等方面的异同点6膜分离的表征参数有那些？何谓膜截留分子量？7、何谓浓差极化现象？它是如何影响膜分离的？减少浓差极化现象的措施？8、膜的清洗及保存方法有那几种？9、膜分离设备按膜组件形式可分为几种？相比较的优缺点？10、反渗透与超滤在分离机理上有何区别？11、超滤、反渗透膜分离主要有那些方面应用？12、比较膜分离技术与亲和层析技术的特点13、亲和剂由哪几部分组成？14、简述亲和膜分离的过程？15、液膜由哪几部分组成？各自的功能是什么？17、影响液膜稳定性的因素有哪些？第八章吸附法1、吸附作用机理是什么？2、吸附法有几种？各自有何特点？3、大孔网状聚合物吸附与活性炭吸附剂相比有何优缺点?4、影响吸附过程的因素有那些？5、何谓穿透曲线？6、膨胀床吸附的特点是什么？第九章离子交换法1、何谓离子交换法？一般可分为那几种？2、离子交换树脂的结构、组成？按活性基团不同可分为那几大类？3、离子交换树脂的命名法则是什么？4、离子交换树脂有那些理化性能指标？5、何谓真密度、湿真密度？&大孔径离子交换树脂有那些特点？7、p H值是如何影响离子交换分离的？8、普通型离子交换树脂为何不能用来分离提取蛋白质分子？9、各类离子交换树脂的洗涤、再生条件是什么？10、软水、去离子水的制备工艺路线？11、对生物大分子物质，离子交换剂是如何选择的？12、理解概念：交换容量，工作交换容量，膨胀度，湿真密度，交联度13、为何阴树脂交换容量用动态法测定而阳树脂用静态法测定？第十章色层分离1、何谓色层分离法？可分为那几大类？2、何谓保留值、分配容量K分离度？3、色层图中分离度有那几种表示方法？4、层析剂有那几种？各自有何特点？5、何谓亲和色层分离法？亲和力的本质是什么？亲和色层中常用的亲和关系有那几种?6何谓疏水作用层析？其最大的特点是什么？7、柱层析法与固定床吸附法有何异同点？8、苯硼酸亲和介质用于分离哪些目标物？原理是什么？9、凝胶层析分离机理是什么？10、亲和层析的机理是什么？11、配基偶联后残留电荷对分离有何影响？如何消除？12、小分子配基为何需插入手臂？13、何谓色层分离法？可分为那几大类？14、简述柱层析系统的工艺流程。

分离工程绪论

31
1.2.2 速率分离过程
(1) 定义
是在某种推动力（浓度差，压力差，温度差，电位差
等）的作用下，有时在选择性透过膜的作用下，利用各
组分扩散速率的差异实现组分的分离。
(2) 特征
这类过程所处理的原料和产品通常属于同一形态，仅有组成上的差异。
(3) 典型分离单元操作
膜分离-①超滤 ②反渗透 ③渗析 ④电渗析 ⑤气体渗透分离 ⑥液膜分离热扩散 32
（4）萃取精馏
气体和液体
溶剂改变原溶液组分的相对挥发度
以苯酚作溶剂由沸点相近的非芳烃中分离甲苯
27
1.2.1 平衡分离过程
（8）共沸精馏
名称
简图
原料相态
分离媒介
产生相态或 MSA的相态
分离原理
工业应用实例
（ 8）共沸精馏
汽、液或汽液混合物
液体共沸剂（MSA）和热量（ESA）
平衡分离
均相混合物
速率分离
变成两相系统
原料与产品同一相，仅组成不同膜分离，超滤，反渗透，渗析，电渗析,场分离
蒸发、精馏、吸收、萃取、结晶
本课程仅讨论传质分离过程。
21
1.2.1 平衡分离过程
能量媒介( ESA，energy separation agent ) - 热，功；物质媒介（ MSA, matter separation agent）- 吸收剂，萃取剂。
原料：石脑油
沸程120～230 ℃
加氢重整后得到：轻油非芳烃
苯甲苯二甲苯
高级芳烃邻二甲苯沸点℃ 144.411 间二甲苯 139.104
目的产物为对二甲苯
对二甲苯 138.351

化工分离过程

系数 ˆiL
( 7 ) 由 Ki ˆiL ˆiV 求取 Ki
例题
［例2-1］计算乙烯在311K和3444.2kPa下的汽液平衡常数 (实测值KC2=1.726)。
解：（1）理想气体+理想溶液
fˆiV pyi
fˆiL pis xi
Ks C2
yi xi
ps C2 p
9117.0 2.647 3444.2
溶质的活度系数基准态定义为：
xi
0,
* i
1
不对称型标准化方法
ˆiV
相平衡常数：
Ki
yi xi
i fiOL ˆiV P
？求取液相活度系数
2、液相活度系数 i：
活度系数i由过剩自由焓GE推导得出：
Excess free energy:
c
G E f ( i ) ni RT ln i i 1
设 pA*和 pB*分别为液体A和B在指定温度时的饱和蒸气压，p为体系的总蒸气压
pA
p* A
xA
pB pB* xB pB* (1 xA )
p pA pB p*AxA pB* (1 xA )
pB* ( p*A pB* )xA
（2）p-x-y 图
这是 p-x 图的一种，把液相组成 x 和气相组成 y 画在同一张图上。A和B的气相组成 yA 和 yB 的求法如下：
对象：处于不同相态分离依据：利用两相平衡组成不等的原理
B、速率控制分离包括：膜分离（如反渗透 RO、超滤 UF、微滤 MF ）；
场分离（如电泳）；对象：处于同一相态分离依据：利用各组分传质速度的差异
我们要重点掌握的是传质分离中的平衡分离
三、发展趋势 1）传统分离技术改造：

化工分离过程(总复习)

31
1.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算
萃取精馏过程S作用可归纳为以下几点：（1）溶液性质的影响，最好为与1形成正偏差，与2形成负偏差的体系；（2）溶剂浓度的影响（稀释作用）使原溶液中各组分的作用减弱，S量要大（一般xS为0.6～0.8）。
3、萃取精馏过程溶剂选择的原则及三种选择方法 4、萃取精馏流程及萃取精馏塔的分段
总复习
习题课大纲
1 重要知识点回顾
1.1 绪论 1.2 单级平衡过程 1.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算 1.4 多组分多级分离的严格计算 1.5 分离设备的处理能力和效率 1.6 分离过程的节能 1.7 其它分离技术和分离过程的选择
2 考试题型 3 自由交流环节
2
1.1 绪论
33
1.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算
（2）共沸组成的计算（简单过程）
已知共沸压力 P，求：T、xi
5、萃取精馏塔内流量分布、和浓度分布特点 6、萃取精馏操作设计的特点
32
1.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算
7、共沸物的特征和共沸组成的计算
（1）共沸物的特征：
s s 12 1P P 1 2 2 1
a 共沸点对应共沸组成x=y;
b 过了共沸点，轻、重组分互换；
c 原料组成在共沸点一侧，可得一纯组分和一共沸物。
分离媒介分为能量媒介（ESA）和物质媒介（MSA）。速率分离过程——借助某种推动力（如浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用，某些情况下在选择性透
过膜的配合下，利用各组分扩散速度的差异而实现混合物
的分离操作。
4
1.2 单级平衡过程
1、相平衡的定义和条件
相平衡：混合物或溶液形成若干相，这些相保

生化分离工程_苏海佳_第一章绪论

1. 谷胱甘肽的相对分子量为307.22，熔点189193℃（分解），晶体呈无色透明细长柱状，等电点5.93。
2. 溶于水，稀醇，液氨和二甲基甲酰胺，而不溶于醇，醚和丙酮。
3. 还原型谷胱甘肽具有生理活性。 4. 胞内产物
4
高产酵母
35～38h
高密度谷发酵胱甘肽的生产95～100℃B，UC5mTin 离心弃上酵清母液细胞鲜菌的体破碎热水抽提，破壁
离子交换柱
减压浓缩
萃取
谷胱甘肽的分离纯化
洗脱
乙醇沉淀
真空冻结干燥
谷胱甘肽的精制
成品
5
2.1 番茄红素的性质
BUCT
• 1、脂溶性色素，不溶于水，难溶于强极性溶剂如甲醇、乙醇等；
• 2、溶于非极性溶剂，如乙醚、石油醚、己烷、丙酮,易溶于氯仿、苯、二硫化碳等。
• 3、溶解度随着温度的上升而增大。 • 4、样品越纯时，溶解越困难。
4. 在设计下游分离过程前，必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠？
21
参考教材：
BUCT
1. 谭天伟主编《生物分离技术》 2.孙彦主编《生物分离工程》 3.严希康主编《生化分离工程》
22
评价分离效率三个标准
目标产品的浓缩程度分离纯化程度回收率
浓缩程度一般用浓缩率(concentration factor)表达：是以浓缩为目的分离过程的最重要指标
15
思考题？
BUCT
1. 生物分离工程在生物技术中的地位？
2. 生物分离工程的特点是什么？
3. 生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？
原理：利用亲脂性有机溶剂浸提。
• 工艺过程：

现代分离方法与技术第1章 ·绪论【精选】

由热力学第二定律可知, 混合过程是一个熵增加的过程, 它是一个自发过程, 而它的逆过程—— 分离过程, 则不能自发地进行, 需要某种专门的过程和设备, 否则不可能实现。
实例二：己烷和水的混合实验。
将己烷和水放在一个烧杯里，它们不能自发混合形成均匀溶液；当剧烈搅拌（做功）时，则相互分散，短时间内形成均匀溶液，一旦放置（停止搅拌）则形成互不相溶的两相。在这个实例中，我们看到混合过程不能自发进行，而（做功使之混合后的）分离过程可以自发完成。
现代分离技术
Modern technology for separation
内容简介
第一章绪论第二章分离过程的热力学第三章分离过程的动力学第四章分子间相互作用与溶剂特性第五章萃取分离法第六章色谱分离原理
内容简介
第七章制备色谱技术第八章膜分离第九章电化学分离法第十章其他分离技术第十一章分析鉴定方法与分离分
杂志
化学工程；化工学报；膜科学与技术；高分子材料科学与工程；
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第一章绪论
§1.1 分离科学及其研究内容 §1.2 分离科学的重要性 §1.3 分离过程的本质 §1.4 分离方法的分类 §1.5 分离富集在分析化学中的应用 §1.6 分离富集方法 §1.7 分离方法的评价 §1.8 直接分离和间接分离 §1.9 分离富集技术的发展趋势
（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，
通过两相界面的平衡关系使均相混合物得以分离。如液 -液萃取（达到平衡时的分配系数不同）；结晶（固-液平衡）；蒸馏（液-气平衡）（2）速度差分离过程利用外加能量，强化特殊梯度场（重力梯度、压力梯度、温度梯度、浓度梯度、电位梯度等）。如高速或超速离心强化离心力场，使用过滤材料强化不同物质移动的速度差。电泳强化离子移动速度差等。一般用于非均相混合物的分离。（3）反应分离过程

分离化学复习资料

分离分析化学复习资料第一章绪论组分分配至不同的空间区域或在不同的时间依次分配至同一空间区域的过程。

体液（浸渍在担体上）、离子交换树脂等。

浓度之比值，即K=组分在固定相中的浓度／组分在流动相中的浓度。

混合物中各组分K相差越大，各组分越容易彼此分离。

2、固定相分为哪三种？色谱分离法的共同特点是什么？固定相分为①固体吸附剂、②固体液（浸渍在担体上）、③离子交换树脂。

色谱分离法的共同特点：⑴色谱分离体系都有两相⑵色谱过程中，流动相对固定相做连续的相对运动，流动相浸透固定相⑶被分离样品各组分在两相具有不同作用力，从而因分配一般薄层色谱用的活性为Ⅱ~Ⅲ级。

6、什么是活化、脱活？Al2O3、硅胶的活化温度分别不能高于多少度？硅胶的活性中心是什氧化铝薄层的活化温度不能高于600℃，硅胶薄层的活化温度不能高于200℃。

硅胶的活性中心是硅羟基（或称为硅醇基团） Si-OH 。

7、展开剂的洗脱实质是什么？掌握石油醚，CCl4，甲苯，氯仿，丙酮，水的极性顺序。

掌握以下几种有机物的极性顺序：烷烃，硝基化合物，酮，胺，羧酸，酚12、如何选择凝胶色谱的填料和流动相（1）凝胶填料的选择：填料规格主要根据目标物和与分离的杂质分子大小来决定，即要求凝胶的孔径和孔径的分布与试样分子量大小和分子量分布相匹配。

（2）流动相的选择：①能溶解样品并对凝胶有一定的膨胀力②与凝胶有某些相似性质，能浸润凝胶，防止凝胶的吸附作用③要与检测器匹配④熔点在室温以下，沸点高于实验温度，且粘度小⑤低毒、易纯化、化学性质稳定。

13、凝胶渗透色谱净化系统由几部分组成？最常用的检测器是哪两件？了解净化系统各部分的功能，掌握凝胶渗透色谱净化系统示意图。

P13凝胶渗透色谱净化系统由①溶剂储存器：用来存储凝胶渗透色谱的流动相②高压输液泵：用于将流动相在高压下连续不断地送入色谱柱系统，使样品在色谱柱中完成分离过程。

⑷洗脱和收集分析物：目的：洗脱分析物，同时使比分析物吸附更强的杂质留在固相萃取柱上。

第1讲(绪论)

化学－元素的发现，新化合物的结构确定。物理－物质的物理性质研究。生物－样品前处理化工－试剂和化工产品纯化医学－治疗血友病的血液制剂。药学－药理毒理实验，新药开发材料科学－超纯硅环境－污水处理（沉淀），垃圾分类（磁力分离法）石油－除苯汽油（吸附、萃取），石油精炼（蒸馏）。

[(C2H5)2OH]+[FeCl4]的亲溶剂（疏水）势能驱使Fe3+进入乙醚相；
亲溶剂势能远大于浓度差化学势，所以，Fe3+进入乙醚相
1.3 分离过程的本质
结论：
分离有时是自发过程、混合有时也不能自发进行；
总自由能决定体系是趋向分离、还是趋向混合，即： G总＝势能项＋熵项＝µ i＋RT lnai 均相体系中只存在浓度差自发混合。非均相体系中除浓度差外，还存在各种相互作用（势能）各组分趋向于分配在低势能相。（自由能降低）
3. 回收率的测定方法
利用标准参考物质（标准样品）、合成样品、分析过的样品、标准加入法
1.5 分离方法的评价
富集倍数
富集倍数＝待分离组分的回收率/基体回收率
对富集倍数的要求—视样品中组分的最初含量
和所用检测技术灵敏度的高低而定。
高灵敏度和高选择性检测方法无需富集；通常
富集100－1000倍即可。

1. 2. 3. 4.
分离富集技术的特点
分离对象种类繁多（所有天然和合成物质）分离目的各不相同（检测、制备、定性定量）分离规模差别很大（g级吨级）分离技术形形色色（过滤、萃取、离心）
5. 应用领域极为广泛（生物医药、石油、化工）
1.1 分离科学及其研究内容
分离科学的研究内容
分离过程的共同规律
1.2 分离科学的意义

化工分离工程01[1]

精选课件
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结论：
分离有时是自发过程、混合有时也不能自发进行；总自由能决定体系是趋向分离、还是趋向混合，即：
G总＝势能项＋熵项＝µi＋RT lnai 均相体系中只存在浓度差自发混合。非均相体系中除浓度差外，还存在各种相互作用（势能）各组分趋向于分配在低势能相。（自由能降低）
精选课件
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1.1分离过程在工业生产中的地位和作用
精选课件
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Ti4+留在水相
Ti4+的亲水作用势能驱使Ti4+留在水相； Ti4+的浓度差产生的化学势驱使Ti4+均匀分布在整个空间； Ti4+的亲水作用势能远大于浓度差化学势，所以，Ti4+留在水相
Fe3+进入乙醚相
Fe3+的浓度差产生的化学势驱使Fe3+均匀分布在整个空间； [(C2H5)2OH]+[FeCl4]的亲溶剂（疏水）势能驱使Fe3+进入乙醚相；亲溶剂势能远大于浓度差化学势，所以，Fe3+进入乙醚相
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实例3：Fe3+和Ti4+的混合实验（一）
混合均匀
Fe3+ 6mol/L HCl
Ti4+ 6mol/L HCl
抽掉隔板
Fe3+ Ti4+ 6mol/L HCl
Fe3+ Ti4+ 6mol/L HCl
抽调隔板后Fe3+和Ti4+将自发混合均匀，这是因为：体系中除浓度（活度）差外不存在其他势场。浓度差对化学势的贡献属熵的贡献，熵增势能驱使Fe3+和Ti4+在整个体系范围内从有序向无序变化。
萃取：5、6

化工传质分离工程课后习题答案

目录第一章绪论 (1)第二章单级平衡过程 (6)第三章多组分精馏和特殊精馏 (19)第四章气体吸收 (24)第五章液液萃取 (27)第六章多组分多级分离的严格计算 (28)第七章吸附 (34)第八章结晶 (35)第九章膜分离 (36)第十章分离过程与设备的选择与放大 (37)第一章绪论1.列出5种使用ESA和5种使用MSA的分离操作。

答：属于ESA分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。

属于MSA分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取（双溶剂）、吸收、吸附。

2.比较使用ESA与MSA分离方法的优缺点。

答：当被分离组分间相对挥发度很小，必须采用具有大量塔板数的精馏塔才能分离时，就要考虑采用萃取精馏（MSA），但萃取精馏需要加入大量萃取剂，萃取剂的分离比较困难，需要消耗较多能量，因此，分离混合物优先选择能量媒介(ESA)方法。

3.气体分离与渗透蒸发这两种膜分离过程有何区别？答：气体分离与渗透蒸发式两种正在开发应用中的膜技术。

气体分离更成熟些，渗透蒸发是有相变的膜分离过程，利用混合液体中不同组分在膜中溶解与扩散性能的差别而实现分离。

4. 海水的渗透压由下式近似计算：π=RTC/M ，式中C 为溶解盐的浓度，g/cm 3；M 为离子状态的各种溶剂的平均分子量。

若从含盐0.035 g/cm 3的海水中制取纯水，M=31.5，操作温度为298K 。

问反渗透膜两侧的最小压差应为多少kPa? 答：渗透压π=RTC/M ＝8.314×298×0.035/31.5=2.753kPa 。

所以反渗透膜两侧的最小压差应为2.753kPa 。

5. 假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。

求：（1）总变更量数Nv;（2）有关变更量的独立方程数Nc ；（3）设计变量数Ni;（4）固定和可调设计变量数Nx ,Na ；（5）对典型的绝热闪蒸过程，你将推荐规定哪些变量？思路1：3股物流均视为单相物流，总变量数Nv=3(C+2)=3c+6 独立方程数Nc 物料衡算式 C 个热量衡算式1个相平衡组成关系式C 个 1个平衡温度等式1个平衡压力等式共2C+3个故设计变量Ni=Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3固定设计变量Nx ＝C+2,加上节流后的压力，共C+3个可调设计变量Na ＝0 解：（1） Nv = 3 ( c+2 )（2） Nc 物 c 能 1 相 cF ziT F P FV , yi ,T v , P vL , x i , T L , P L习题5附图内在(P ，T) 2 Nc = 2c+3 （3） Ni = Nv – Nc = c+3 （4） Nxu = ( c+2 )+1 = c+3 （5） Nau = c+3 – ( c+3 ) = 0 思路2：输出的两股物流看成是相平衡物流，所以总变量数Nv=2(C+2) 独立方程数Nc ：物料衡算式 C 个，热量衡算式1个 ,共 C+1个设计变量数 Ni=Nv-Ni=2C+4-(C+1)=C+3固定设计变量Nx:有 C+2个加上节流后的压力共C+3个可调设计变量Na ：有06. 满足下列要求而设计再沸汽提塔见附图，求：（1）设计变更量数是多少？（2）如果有，请指出哪些附加变量需要规定？解： N x u 进料 c+2压力 9 c+11=7+11=18N a u 串级单元 1 传热 1 合计 2 N V U = N x u +N a u = 20 附加变量：总理论板数。

《化工分离工程》教案

@@＠＠大学
《化工分离工程》
教案
～学年第学期
课程学时65
学院化学工程
课程名称化工分离工程专业化工工艺
主讲教师
③反应增加了溶质在液相中的溶解度，吸收剂用量少；
④反应降低了溶质在气相中的平衡分压，可较彻底地除去气相中很少量的有害气体.
缺点:解吸困难，解吸能耗。

若反应为不可逆,反应剂不能循环使用，用途大受限制.
化学吸收（Chemical absorption)
溶质与吸收剂之间的化学反应对吸收过程具有显著影响。

主要特点:吸收过程中溶质进入液相后在扩散路径上不断被化学反应所消耗。

双膜理论
由W.K.Lewis 和W。

G。

Whitman 在上世纪二十年代提出，是最早出现的传质理论。

双膜理论基本论点
（1) 相互接触的两流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各存在着一个很薄(等效厚度分别为 1 和2 ）的流体膜层。

溶质以分子扩散方式通过此两膜层。

(2) 相界面没有传质阻力，即溶质在相界面处的浓度处于相平衡状态。

（3) 在膜层以外的两相主流区由于流体湍动剧烈，传质速率高，传质阻力可以忽略不计，相际的传质阻力集中在两个膜层内。

教学方式、手段、媒介：以多媒体为主
黑板设计：左边幻灯，右边板书。

(NEW)贾绍义《化工传质与分离过程》(第2版)笔记和考研真题详解

目　录绪　论0.1　复习笔记0.2　名校考研真题详解第1章　传质过程基础1.1　复习笔记1.2　名校考研真题详解第2章　气体吸收2.1　复习笔记2.2　名校考研真题详解第3章　蒸　馏3.1　复习笔记3.2　名校考研真题详解第4章　气液传质设备4.1　复习笔记4.2　名校考研真题详解第5章　液-液萃取5.1　复习笔记5.2　名校考研真题详解第6章　固体物料的干燥6.1　复习笔记6.2　名校考研真题详解第7章　其他传质与分离过程7.1　复习笔记7.2　名校考研真题详解绪　论0.1　复习笔记一、传质分离方法的分类依据物理化学原理的不同，传质分离过程可分为平衡分离和速率分离两大类。

1平衡分离过程平衡分离过程是指借助分离媒介（如热能、溶剂、吸附剂等），使均相混合物系统变为两相体系，再以混合物中各组分在处于平衡的两相中分配关系的差异为依据而实现分离的过程。

根据两相状态的不同，平衡分离过程可分为：（1）气液传质过程，如吸收（或脱吸）、气体的增湿和减湿。

（2）汽液传质过程，如液体的蒸馏和精馏。

（3）液液传质过程，如萃取。

（4）液固传质过程，如结晶（或溶解）、浸取、吸附（脱附）、离子交换、色层分离、参数泵分离等。

（5）气固传质过程，如固体干燥、吸附（脱附）等。

在平衡分离过程中，i组分在两相中的组成关系常用分配系数（又称相平衡比）K i来表示，即K i值的大小取决于物系特性及操作条件（如温度和压力等）。

组分i和j的分配系数K i和K j之比称为分离因子αij，即通常将K值大的当作分子，αij一般大于1。

当αij偏离1时，可采用平衡分离过程使均相混合物得以分离，a ij越大越容易分离。

2速率分离过程速率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，某些情况下在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速度的差异而实现混合物分离操作的过程。

速率分离过程可分为：（1）膜分离；（2）场分离。

二、传质设备1对传质设备性能要求（1）单位体积中，两相的接触面积应尽可能大，两相分布均匀，避免或抑制短路及返混；（2）流体的通量大，单位设备体积的处理量大；（3）流动阻力小，运转时动力消耗低；（4）操作弹性大，对物料的适应性强；（5）结构简单，造价低廉，操作调节方便，运行可靠安全。

苯_甲苯的分离过程连续板式精馏塔设计书

苯-甲苯的分离过程连续板式精馏塔设计书第一章绪论1.1 精馏塔设计任务常压操作的连续板式精馏塔分离苯-甲苯混合物，间接蒸汽加热，生产时间为300/年，每天24小时，生产能力为18万吨/年，原料组成为0.46，塔顶组成为0.98，塔底组成为0.02 [1]。

1.1.1 操作条件塔顶压力：常压冷却水入塔温度：25℃冷却水出塔温度：45℃回流比：2.268单板压降：0.7KPa水蒸汽加热温度：120～160℃设备形式：筛板浮阀塔厂址：地区1.2 精馏与筛板塔简介在工业生产中，广泛应用精馏方法分离液体混合物，从石油工业、酒精工业直至焦油分离，基本有机合成，空气分离等等，特别是大规模的生产中精馏的应用更为广泛。

蒸馏按操作可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏等多种方式。

按原料中所含组分数目可分为双组分蒸馏及多组分蒸馏。

按操作压力则可分为常压蒸馏、加压蒸馏、减压（真空）蒸馏。

此外，按操作是否连续分为连续蒸馏和间歇蒸馏。

工业生产中的蒸馏多为多组分精馏，本设计着重讨论常压下的双组分精馏，即苯-甲苯体系。

在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收，解吸，精馏，萃取等单元操作中，气液传质设备必不可少。

塔设备就是使气液两相通过紧密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。

塔设备一般分为阶跃接触式和连续接触式两大类。

前者代表是板式塔，后者代表则为填料塔。

筛板塔在十九世纪初已应用于工业装置上，但由于对筛板的流体力学研究很少，被认为操作不易掌握，没有被广泛采用。

五十年代来，由于工业生产实践，对筛板塔作了较充分的研究并且经过了大量的工业生产实践，形成了较完善的设计方法。

筛板塔板简称筛板，结构持点为塔板上开有许多均匀的小孔。

根据孔径的大小，分为小孔径筛板（孔径为3-8mm）和大孔径筛板（孔径为10-25mm）两类。

工业应用以小孔径筛板为主，大孔径筛板多用于某些特殊场合（如分离粘度大、易结焦的物系）。

筛板的优点足结构简单，造价低；板上液面落差小，气体压降低，生产能力较大；气体分散均匀，传质效率较高。